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WO2006074745A1 - Vorrichtung zur veränderung der steuerzeiten einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur veränderung der steuerzeiten einer brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
WO2006074745A1
WO2006074745A1 PCT/EP2005/012155 EP2005012155W WO2006074745A1 WO 2006074745 A1 WO2006074745 A1 WO 2006074745A1 EP 2005012155 W EP2005012155 W EP 2005012155W WO 2006074745 A1 WO2006074745 A1 WO 2006074745A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lubricant
radial
swash plate
output element
radial bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2005/012155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Schäfer
Mike Kohrs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INA Schaeffler KG, Schaeffler KG filed Critical INA Schaeffler KG
Priority to US11/721,823 priority Critical patent/US7832369B2/en
Publication of WO2006074745A1 publication Critical patent/WO2006074745A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear

Definitions

  • the invention relates to a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine according to the preambles of claims 1 and 11.
  • camshafts are used to actuate the gas exchange valves.
  • Camshafts are mounted in the internal combustion engine in such a way that mounted on their cam to cam followers, for example, bucket tappets, drag or rocker arms abut. If the camshaft is rotated, the cams roll on the cam followers, which in turn actuate the gas exchange valves. Due to the position and shape of the cam thus both the opening period and amplitude but also the opening and closing time of the gas exchange valves is set.
  • valve lift and valve opening duration should be variable, up to the complete shutdown of individual cylinders.
  • concepts such as switchable cam followers, variable valve trains or electrohydraulic or electric valve actuations are provided.
  • it has been found to be advantageous to be able to influence the opening and closing times of the gas exchange valves during operation of the internal combustion engine. It is also desirable to be able to influence the opening and closing times of the inlet and outlet valves separately in order to be able to set a defined valve overlap, for example, in a targeted manner.
  • the specific fuel consumption can be reduced, the exhaust behavior positively influenced, the Motor Signs- degree, the maximum torque and the maximum power increases become.
  • the described variability in the gas exchange valve timing is accomplished by a relative change in the phasing of the camshaft to the crankshaft.
  • the camshaft is usually via a chain, belt, gear drive or equivalent drive concepts in drive connection with the crankshaft.
  • a camshaft adjuster is mounted, which transmits the torque from the crankshaft to the camshaft.
  • this device for changing the timing of the internal combustion engine is designed such that during operation of the internal combustion engine, the phase position between the crankshaft and camshaft securely held and, if desired, the camshaft can be rotated in a certain angular range relative to the crankshaft.
  • each with a camshaft for the intake and the exhaust valves these can each be equipped with a camshaft adjuster.
  • the opening and closing times of the intake and exhaust gas exchange valves can be shifted relative to one another in terms of time and the valve time overlaps can be set in a targeted manner.
  • the seat of modern camshaft adjuster is generally located at the drive end of the camshaft. It consists of a crankshaft-fixed drive wheel, a camshaft-fixed output element and an adjusting mechanism transmitting the torque from the drive wheel to the output part.
  • the drive wheel may be designed as a chain, belt or gear and is rotatably connected by means of a chain, a belt or a gear drive with the crankshaft.
  • the adjustment mechanism can be operated electromagnetically, hydraulically or pneumatically. Also it is conceivable to mount the camshaft adjuster on an intermediate shaft or to store it on a non-rotating component. In this case, the torque is transmitted to the camshafts via further drives.
  • Electrically operated camshaft adjusters consist of a drive wheel which is in drive connection with the crankshaft of the internal combustion engine, an output part which is in drive connection with a camshaft of the internal combustion engine and an adjusting gear.
  • the variable speed gearbox is a three-shaft gearbox with three components that can be rotated relative to each other.
  • the first component of the transmission is rotatably connected to the drive wheel and the second component rotatably connected to the output member.
  • the third component is embodied, for example, as a toothed component whose rotational speed can be regulated via a shaft, for example by means of an electric motor or a braking device. The torque is transmitted from the crankshaft to the first component and from there to the second component and thus to the camshaft.
  • the third component can be rotated against the second component and thus the phase position between the camshaft and crankshaft can be changed.
  • three-shaft transmissions are internal eccentric gear, double internal eccentric gear, wave gear, swash plate gear or the like.
  • camshaft adjuster sensors detect the characteristics of the internal combustion engine such as the load state, the speed and the angular positions of the camshaft and the crankshaft. These data are fed to an electronic control unit, which controls the adjustment motor of the camshaft adjuster after comparing the data with a characteristic field of the internal combustion engine.
  • the device consists essentially of a drive wheel, a camshaft-fixed output element and a swash plate.
  • the drive wheel is in drive connection with a crankshaft and is made in one piece with a housing.
  • the swash plate is mounted at a defined angle on an adjusting shaft and provided with a plurality of pins. Each pin engages in each one formed on the housing slot. The torque of the crankshaft is transmitted via the drive wheel, the housing and the pins on the swash plate.
  • the swashplate and the output element are provided with their respective axial side surfaces facing the respective other component, each with a bevel gear toothing in the form of a toothed ring.
  • the swash plate and the driven element are arranged such that, due to the mounting of the swash plate on the adjusting shaft at a certain angle, an angular segment of the toothing of the swash plate engages in an angular segment of the toothing of the output element. There is a difference in the number of teeth of the bevel gear teeth.
  • the adjusting shaft is in drive connection with a drive unit, for example an electric motor, which can drive it with continuously adjustable rotational speeds.
  • a rotation of the adjusting shaft relative to the abretelement leads to a wobble rotation of the swash plate and thus to a rotation of the engaged angle segment relative to the output element and the swash plate. Due to the different numbers of teeth of the bevel gear teeth, this leads to a relative rotation of the camshaft to the crankshaft.
  • the drive wheel or the housing is rotatably mounted on an axial shoulder of the output element to this.
  • the bevel gear teeth of the output element is formed on a toothed carrier, wherein the toothing carrier of the shoulder is disposed in the axial direction.
  • the gearing carrier and a cover screwed to the drive wheel form an axial bearing for the drive wheel or the housing.
  • the cover of the driven element on the one hand and the camshaft on the other hand fixed in the axial direction.
  • the supply of the radial bearing point between the driven element and the housing or the drive wheel via lubricant channels, which are formed as radial holes within the driven element. These bores extend from the hub of the driven element to its bearing surface.
  • Lubricant pipes which are inserted into the hub of the output element and are supplied with lubricant via the camshaft, allow the lubricant to reach the bores and from there to the radial bearing point. From the radial bearing point, the lubricant enters the swash plate mechanism, whereby the intermeshing pairs of teeth are supplied with lubricant.
  • This embodiment of the lubricant supply has some disadvantages in the production of the output element.
  • the relatively long holes in the driven element, after its shaping, are introduced by means of thin drill. This represents a production-intensive process step, which leads to high production costs of the component.
  • This has a relatively high mass and a relatively high axial space requirement of the device result.
  • Furthermore, during the formation of the lubricant channels there is a risk that the drills break off within the borehole, whereby the process reliability of the production process of the output element is impaired. It is also conceivable that production residues, such as chips or drill caps, remain in the relatively long boreholes, which can damage the bearings or the toothings during operation of the device.
  • the invention has for its object to provide a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine, wherein the supply of the swash plate gear and the radial bearing position between output element and housing or drive wheel can be produced inexpensively and reliably.
  • a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine with a crankshaft drive-connected drive wheel, and with a Tau- pulley transmission which has at least a housing, a swash plate and with a camshaft in driving connection driven element, wherein the housing and the driven element define an annular cavity in which the swash plate is arranged and wherein the drive wheel and / or the housing is rotatably mounted to the driven element by means of a radial bearing on this, the object is achieved in that the radial bearing lubricant from the annular cavity of the swash plate gear is supplied.
  • the radial bearing may be a roller bearing or a sliding bearing, wherein in the case of a sliding bearing a first radial bearing surface is formed on an outer circumferential surface of the output element and a second radial bearing surface on an inner circumferential surface of the housing or the drive wheel.
  • the device consists of a drive wheel designed as a rhyme, chain or gear wheel and a swash plate mechanism.
  • the swashplate mechanism includes, inter alia, a housing which is rotatably connected to the drive wheel, a swash plate, an output member which is rotatably connected to a camshaft and an adjusting shaft whose speed can be controlled for example by means of an electric motor.
  • Torque is transmitted from the crankshaft to the drive wheel and thus to the housing via a belt, chain or gear drive.
  • the housing is by means of a pin coupling or a toothed component with the swash plate in operative connection.
  • a toothed component for example, a bevel gear is conceivable, which is integral with the housing or by means of fasteners with this connected is.
  • the pin coupling or the toothed component transmits the torque transmitted from the crankshaft to the drive wheel to the swash plate, which is mounted on an adjusting shaft.
  • the swash plate isl arranged on the adjusting shaft at a defined angle to the output element.
  • a peripheral ring gear is formed in the circumferential direction. Furthermore, an annular, radially outer region of the output element is designed as a toothed carrier, on which also a sprocket is formed.
  • the ring gear of the wobble plate engages along a defined angle section in the ring gear of the output element. The size of this angular section is dependent inter alia on the angle of attack of the swash plate.
  • the crankshaft torque is transmitted via the drive wheel, the housing, the pin coupling or the toothed component to the swash plate and from there to the output element and finally to the camshaft.
  • the sprockets of the swash plate and the output element or the swash plate and the toothed component have different numbers of teeth. It is also conceivable that the numbers of teeth of the intermeshing sprockets of both pairs of teeth should be executed differently. If the adjusting shaft rotates at the speed of the drive wheel, the phase angle between the crankshaft and the camshaft is maintained. If there is a difference between the speed of the adjusting shaft and the speed of the drive wheel, the phase angle between the camshaft and the crankshaft is adjusted. In this case, the housing and the drive wheel rotate relative to the output element, which supports the housing or the drive wheel in the radial direction.
  • the swash plate gear is continuously supplied with lubricant. This can be realized, for example, by supplying engine oil or by filling a life-time grease of a sealed device.
  • the output element is provided with at least one lubricant channel which connects the annular cavity with the second radial bearing surface and via which the lubricant supply to the radial bearing takes place.
  • the lubricant channel is realized by means of a bore.
  • the output element in the region of the toothing carrier is provided with a bore which breaks through its radial bearing surface. Due to the high rotational speeds of the device, lubricant entering the swash plate gear is conveyed radially outward. It enters the bores formed on the output element and is due to the centrifugal force promoted to the radial bearing point. In this case, the lengths of the bores can be kept short, which does not jeopardize process safety and keeps costs low.
  • the lubricant channel is realized by a tooth gap of a toothed ring of the output element, wherein the tooth gap extends to the first radial bearing surface and cuts through this.
  • the drive wheel or the housing is mounted directly on the toothed carrier of the output element and the supply of lubricant can be done by a special design of the teeth.
  • at least one tooth gap of the ring gear of the toothing carrier extends in the radial direction outward to the radial bearing surface of the driven element.
  • the tooth gap cuts through the radial bearing surface, whereby the supply of lubricant is ensured.
  • the lubricant channel is realized by a introduced into the housing or the driven element radially extending groove which extends from the first ger radialalla ger Structure to the cavity.
  • the housing is formed with a radially inwardly extending projection, wherein an axial side surface of the extension rests against an axial side surface of the output element. The two side surfaces form a thrust bearing, which absorbs axial forces acting on the housing.
  • radially extending grooves are provided, which extend from the cavity to the radial bearing and allow a lubricant flow from the cavity to the radial bearing.
  • the grooves can be formed both on the extension of the housing and on the output element.
  • the grooves can also be formed during the molding process of the component in question, resulting in no additional costs during manufacture.
  • the lubricant channel opens on the radial bearing side into a lubricant pocket, which is formed on the first radial bearing surface.
  • the lubricant pocket can be designed as an annular groove, which rotates around the first radial bearing surface in the circumferential direction.
  • the lubricant channel opens on the radial bearing side in a lubricant pocket, which is formed on the second radial bearing surface, wherein the lubricant pocket is formed as an annular groove which surrounds the second radial bearing surface in the circumferential direction.
  • the lubricant pocket acts as a lubricant reservoir and ensures the formation of a constant lubricant film between the radial bearing surfaces.
  • One or more circumferentially spaced lubricant pockets may be formed, which may extend in the axial direction over the entire radial bearing area or only a partial area.
  • one lubricant pocket is formed per lubricant channel.
  • the lubricant bag can be designed as an annular groove, which is formed on the inner circumferential surface of the housing or of the drive wheel or on the outer circumferential surface of the output element.
  • the annular groove or the lubricant pockets can be inexpensively formed on them in the primary forming process of the components.
  • a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine with a swash plate mechanism which has at least one swash plate and a driven element with a camshaft in drive connection output element, wherein the swash plate is mounted on an adjusting shaft
  • the object is achieved in that the swash plate mechanism lubricant is supplied via a radial gap between the output element and the adjusting shaft.
  • lubricant enters the hub of the device along a central channel and is directed via radially extending openings to an annular radial gap which is bounded in the axial direction on one side by the driven element and on the side by the adjusting shaft.
  • the lubricant is thus passed through short holes, indentations or other channels from the hub of the device directly into the cavity where it passes to the bearings and the meshing pairs of teeth. Long, thin holes, which can lead to manufacturing errors during production, are eliminated, which reduces production scrap and cuts production costs.
  • the radial gap is designed such that it acts as a throttle. It can be provided that the width of the radial gap is less than or equal to 2mm.
  • the throttle has the function that only the required amount of lubricant is supplied to the swash plate transmission. As a result, efficiency losses of the device are avoided by the presence of too much lubricant in the device and the lubricant pump is no longer loaded as necessary.
  • the lubricant supply is realized via an engine oil gallery, which is charged with engine oil by means of an oil pump. In this case, the oil pump will supply all engine components to be lubricated with engine oil and possibly take over additional hydraulic functions. In this case it is necessary to minimize the pressure drop in the engine oil circuit on the device. This can be realized in a simple manner by the configuration of the radial gap between the driven element and the adjusting shaft.
  • the throttle effect can be adjusted specifically.
  • a small width corresponds to a high throttling effect or a low flow rate of lubricant.
  • the throttling effect decreases or the flow increases.
  • the adjusting shaft is mounted on a shaft by means of a second rolling bearing, that the lubricant enters the radial gap on an outer boundary surface of the shaft and that lubricant is supplied to the second rolling bearing due to the throttling action of the radial gap.
  • the bearing of the adjusting shaft on a camshaft shaft reduces the load on the adjusting shaft, whereby the life of the device increases.
  • adjusting shaft is mounted on the shaft via rolling bearings. In order to ensure a sufficient supply of the rolling bearing with lubricant can be provided to pass the flowing into the device lubricant flow to this bearing. Due to the throttle effect through the radial gap prevails in the region of the rolling bearing sufficient lubricant pressure to a lubricant flow through to establish the rolling bearing. So there are no further measures needed to supply these bearings with lubricant.
  • FIG. 1a only very schematically shows an internal combustion engine
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment according to the invention of a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows an enlarged representation of the detail Z marked in FIG. 1 of a second embodiment according to the invention of a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a third embodiment according to the invention of a device for changing the timing of gas exchange valves of an internal combustion engine
  • FIG. 4 shows a perspective view of the housing of the embodiment from FIG. 3.
  • an internal combustion engine 100 is outlined, wherein a seated on a crankshaft 101 piston 102 is indicated in a cylinder 103.
  • the Crankshaft 101 is in the illustrated embodiment via a respective traction drive 104 and 105 with an intake camshaft 106 and exhaust camshaft 107 in conjunction, with a first and a second device 1 for a relative rotation between the crankshaft 101 and cam shafts 106, 107 can provide.
  • Cams 108, 109 of the camshafts 106, 107 actuate an intake gas exchange valve 110 and the exhaust gas exchange valve 111, respectively.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device 1 according to the invention for changing the control times of an internal combustion engine 100.
  • the device 1 comprises inter alia a swashplate transmission 2 consisting of a toothed component 3a, an output element 4 and a swashplate 5.
  • the toothed component 3a is shown in FIG Embodiment designed as bevel gear 3.
  • first ring gear 6 is formed on an axial side surface of the bevel gear 3 designed as bevel gear teeth.
  • a second and a third sprocket 7, 8 is formed on the axial side surfaces of the swash plate 5, wherein the sprockets 7, 8 in this embodiment are each also designed as a bevel gear teeth.
  • the second ring gear 7 is formed on the axial side surface facing the bevel gear 3
  • the third ring gear 8 is formed on the axial side surface of the swash plate 5 facing the output element 4.
  • the radially outer portion of the driven element 4 is designed as a toothed carrier 9, on whose the swash plate 5 facing axial side surface of a fourth ring gear 10 is formed.
  • the fourth sprocket 10 is also designed in this embodiment as a bevel gear.
  • the output element 4 is rotatably connected to a camshaft 11.
  • the connection between output element 4 and camshaft 11 is in the illustrated embodiment by means of a first fastening means 12, here a fastening screw 12 a, realized.
  • a first fastening means 12 here a fastening screw 12 a, realized.
  • fabric, force, friction or positive connection methods are fabric, force, friction or positive connection methods.
  • a drive wheel 13 is in operative connection with a primary drive, not shown, via which a torque is transmitted from a crankshaft 101 to the drive wheel 13.
  • a prime mover can, for example be a chain, belt or gear drive.
  • the drive wheel 13 is rotatably connected to a housing 14, and the housing 14 in turn rotatably connected to the bevel gear 3.
  • these components are integrally formed.
  • it may be provided to connect the housing 14 to the bevel gear 3 and / or the drive wheel 13 in a force, form, friction or material fit manner.
  • the bevel gear 3 and the output element 4 are parallel to each other and are spaced apart in the axial direction. Together with the housing 14, the bevel gear 3 and the output element 4 form an annular cavity
  • the swash plate 5 is mounted on an adjusting shaft 16 at a defined angle of attack to the bevel gear 3 and the output element 4.
  • the substantially pot-shaped adjusting shaft 16 is provided with a coupling element 17 into which engages a shaft, not shown, of a device, likewise not shown, with which the rotational speed of the adjusting shaft
  • the adjusting shaft 16 can be regulated. In this embodiment, it is provided to drive the adjusting shaft 16 by means of an electric motor, not shown, wherein a shaft, not shown, of the electric motor cooperates with the coupling element 17.
  • the adjusting shaft 16 is supported via second rolling bearing 18 on a non-rotatably connected to the camshaft 11, formed in the present embodiment as a hollow shaft 19, shaft 19a. Also conceivable is the mounting of the adjusting shaft 16 on a screw head of the fastening screw 12a and / or a mounting of the swash plate 5 on the adjusting shaft 16 by means of a sliding bearing.
  • the arranged under a defined angle of attack on the adjusting shaft 16 swash plate 5 engages with the second ring gear 7 in the first ring gear 6 of the bevel gear 3 and the third ring gear 8 in the fourth ring gear 10 of the output element 4 a.
  • the respective toothed rings 6, 7, 8, 10 engage in each case only in a certain angular range, wherein the size of the angular range is dependent on the angle of incidence of the swash plate 5.
  • About the engagement of the sprockets 6, 7, 8, 10 is transmitted from the primary drive to the drive wheel 13 and from there to the bevel gear 3 torque of the crankshaft 101 via the swash plate 5 to the output element 4 and thus to the camshaft 11.
  • the adjusting shaft 16 In order to keep the phase angle between the camshaft 11 and the crankshaft 101, the adjusting shaft 16 is driven at the rotational speed of the drive wheel 13. If the phase position is to be changed, then the rotational speed of the adjusting shaft 16 is increased or decreased, depending on whether the camshaft 11 is intended to advance or lag relative to the crankshaft 101. Due to the different rotational speed of the adjusting shaft 16, the swash plate 5 performs a Taumeldrehung, wherein the angular ranges in which the sprockets 6, 7, 8, 10 engage with each other to the swash plate 5, the bevel gear 3 and the output member 4 rotate.
  • the two intermeshing sprockets 6, 7, 8, 10 have different numbers of teeth. If the angular ranges in which the toothed rings 6, 7, 8, 10 engage each other are completely circulated once, the result is an adjustment of the bevel gear 3 to the output element 4 and thus of the camshaft 11 relative to the crankshaft 101 due to the difference in the number of teeth The adjustment angle corresponds to the area occupied by the teeth forming the difference in the number of teeth.
  • annular channel 20 is formed, which is lubricated via a camshaft bearing 21. is concerned.
  • the impression 23 is formed, through which the annular channel 20 communicates with the cavity 14 a of the swash plate mechanism 2.
  • the impression 23 is in the clamping surface
  • the radial opening 22 may for example be punched or knocked out tangentially.
  • a radial gap 25 is provided between the imprint 23 and the cavity 14 a.
  • the radial gap 25 acts as a diaphragm / throttle for the lubricant flow. On the one hand it allows its penetration into the cavity 14a. On the other hand, it ensures that sufficient lubricant is also conveyed to the second roller bearings 18. About the widths a, b of the radial opening 25 can be selectively adjusted, the throttle effect of the radial gap 25.
  • a lubricant filter is arranged within the swash plate mechanism 2, in the camshaft 11, in the camshaft bearing 21 or before feeding the camshaft bearing 21.
  • the drive wheel 13 or the housing 14 rotates to the output element 4, corresponding to the transmission ratio of the swash plate mechanism 2 and the relative speed of the adjusting shaft 16 to the drive wheel 13.
  • An outer circumferential surface of the output element 4 is formed as a first radial bearing surface 26.
  • at least a part of an inner circumferential surface of the drive wheel 13 or the housing 14 is formed as a second radial bearing surface 27.
  • the two radial bearing surfaces 26, 27 cooperate as a radial bearing 28, whereby the drive wheel 13 and the housing 14 are rotatably mounted on the output element 4.
  • a stop plate 35 rotatably connected to the drive wheel 3 and the housing 14.
  • the stop disk 35 is designed and arranged such that one of its axial side surfaces bears against the camshaft-facing axial side surface of the output element.
  • These axial side surfaces act together as thrust bearings 28a, which act on the drive wheel 13 and the housing 14, respectively Tilting moments or forces receives, which are directed away from the camshaft 11.
  • the toothing of the fourth toothed rim 10 extends along the entire length of the toothed carrier 9, whereby the first radial bearing surface 26 is interrupted by the tooth spaces 29a of the toothing. It can be provided that all or only special tooth spaces 29a interrupt the first radial bearing surface 26. These tooth spaces 29a serve as lubricant channels 29, by means of which the lubricant can reach the radial bearing 28. Due to the high rotational speeds of the device 1 during operation of the internal combustion engine 100 cause the centrifugal forces that lubricant is urged radially outward and thereby passes along the tooth gaps 29 a to the radial bearing 28. This ensures adequate supply of the radial bearing 28 with lubricant.
  • the second radial bearing surface 27 is formed as a perfect cylinder surface. It would also be conceivable to form 27 lubricant pockets 31 in the second radial bearing surface.
  • the lubricant pockets 31 communicate with the lubricant channels 29 and serve as a lubricant reservoir. In this case, the lubricant pockets 31 may extend in the axial or circumferential direction. Also conceivable is the formation of a lubricant pockets 31 on the second radial bearing surface 27 in the form of a circumferential annular groove 32.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the invention, wherein only the region which is denoted in Figure 1 with the detail Z, is shown in an enlarged view.
  • the second embodiment is largely identical to that shown in FIG. 1, for which reason only the section has been illustrated and described in which the embodiments differ.
  • the housing 14 is not mounted on the toothed carrier 9, but on a shoulder 30 formed on the driven element 4.
  • the annular cavity 14a of the swash plate Drive 2 communicates with the radial bearing 28 by means of one or more lubricant channels 29 designed as bores 29b. Due to the high speeds of the device 1 during operation of the internal combustion engine 100, the centrifugal forces cause lubricant to be forced radially outwards and into the bore 29b enters and thus reaches the radial bearing 28.
  • lubricant pockets 31 are formed on the first radial bearing surface into which the holes 29b open.
  • the lubricant pockets 31 are formed as extending in the circumferential direction grooves, wherein the cross section of the grooves may be formed rectangular or inclined for better processing of the holes 29b. They form a lubricant reservoir at the bearing point and thus support the formation of a lubricating film.
  • a lubricant pocket 31 in the form of an annular groove 32 is formed on the first radial bearing surface 26.
  • the output element 4 lies with its side facing away from the swash plate 5 axial side surface at least partially on the housing 14 and on the integrally formed with the housing 14 stop plate 35, whereby a thrust bearing 28a is formed.
  • This Axiallagerstelle takes on the drive wheel 13 and the housing 14 in the direction of the camshaft 11 acting away forces or tilting moments.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a third embodiment of the device 1 according to the invention.
  • the drive wheel is the thirteenth made in one piece with the Anschiagsay 35.
  • second fastening means 12b is connected to the drive wheel 13
  • the separately manufactured housing 14 and the separately manufactured bevel gear 3 is connected.
  • the output element 4 forms on the outer circumferential surface of the toothed carrier 9 a first radial bearing surface 26, on which the drive wheel 13 is mounted by means of a second radial bearing surface 27 formed thereon.
  • An axial side surface of the stop disc 35 in turn forms, in cooperation with the camshaft 11 facing axial side surface of the toothed carrier 9 from a thrust bearing 28a, which is supported on the drive wheel 13 in the direction away from the camshaft 11 forces.
  • the other axial side surface of the output element 4 cooperates with a projection 33 formed on the housing in such a way that a second thrust bearing 28a is formed which supports forces acting on the drive wheel 13 in the direction of the camshaft 11.
  • an annular axial side surface of the extension 33 bears against the axial side surface of the toothed section 9.
  • Lubricant can now reach both the radial bearing 28 and the axial bearings 28a. In this case, lubricant passes along the radial bearing surfaces 26, 27 to the camshaft side thrust bearing 28a. Alternatively it can be provided to introduce the grooves 34 in the cooperating with the extension 33 surface of the output element 4.
  • the lubricant supply is also realized in this embodiment by a formed between the fastening screw 12 a and the hollow shaft 19 annular channel 20.
  • the annular channel 20 can be supplied for example via a camshaft bearing 21 with lubricant.
  • a radial opening 22 in the hollow shaft 19 is a radial opening 22, for example in the form of a bore provided via which the annular channel 20 communicates with the cavity 14 a of the swash plate mechanism 2.
  • a radial gap 25 is provided between the radial opening 22 and the cavity 14 a.
  • the radial gap 25 acts as a diaphragm / throttle for the lubricant flow. On the one hand, it allows its penetration into the cavity 14a.
  • the second roller bearing 18 it ensures that sufficient lubricant is also conveyed to the second roller bearings 18.
  • the throttle effect of the radial gap 25 For example, widths less than or equal to 2mm are provided.
  • the second roller bearing 18, the radial opening 22 at least partially cover, whereby the inflow of lubricant is facilitated in the second rolling bearing.
  • Figure 4 shows a perspective view of the housing 14 of Figure 3, with the radially extending grooves 34.
  • the grooves 34 in an axial side surface of the extension 33 of the housing they can also be formed on the axial side surface of the tooth carrier, which cooperate formed with the extension 33, the camshaft-facing thrust bearing 28a.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine mit einem Antriebsrad (13), einem Abtriebselement (4) und einem Taumelscheibengetriebe (2). Über einen Primärtrieb wird das Drehmoment einer Kurbelwelle auf das Antriebsrad (13) und weiter über das Taumelscheibengetriebe (2) auf das Abtriebselement (4), welches drehfest mit einer Nockenwelle (11) verbunden ist, übertragen. Mittels des Taumelscheibengetriebes (2) kann eine Verdrehung des Antriebsrades (13) zum Abtriebselement (4) bewirkt werden, wodurch eine kontinuierliche Phasenänderung der Nockenwelle (11) zur Kurbelwelle ermöglicht wird. Das Antriebsrad (13) ist zu diesem Zweck drehbar auf dem Abtriebselement (4) gelagert. Es wird eine kostengünstige und einfach zu realisierende Schmiermittelversorgung des Taumelscheibengetriebes (2) und der Radiallagerstelle (28) vorgeschlagen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11.
Hintergrund der Erfindung
In Brennkraftmaschinen werden zur Betätigung der Gaswechselventile Nockenwellen eingesetzt. Nockenwellen sind in der Brennkraftmaschine derart angebracht, dass auf ihr angebrachte Nocken an Nockenfolgern, beispielsweise Tassenstößeln, Schlepp- oder Schwinghebeln, anliegen. Wird die Nockenwelle in Drehung versetzt, so wälzen die Nocken auf den Nockenfolgern ab, die wiederum die Gaswechselventile betätigen. Durch die Lage und die Form der Nocken ist somit sowohl die Öffnungsdauer als auch Amplitude aber auch der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Gaswechselventile festgelegt.
Moderne Motorkonzepte gehen dahin, den Ventiltrieb variabel auszulegen. Einerseits sollen Ventilhub und Ventilöffnungsdauer variabel gestaltbar sein, bis hin zur kompletten Abschaltung einzelner Zylinder. Dafür sind Konzepte wie schaltbare Nockenfolger, variable Ventiltriebe oder elektrohydraulische oder elektrische Ventilbetätigungen vorgesehen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, während des Betriebs der Brennkraftmaschine Einfluss auf die Öffnungs- und Schließzeiten der Gaswechselventile nehmen zu können. Ebenfalls wünschenswert ist es auf die Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Ein- lass- bzw. Auslassventile getrennt Einfluss nehmen zu können, um beispielsweise gezielt eine definierte Ventilüberschneidung einstellen zu können. Durch die Einstellung der Öffnungs- bzw. Schließzeitpunkte der Gaswechselventile abhängig vom aktuellen Kennfeldbereich des Motors, beispielsweise von der aktuellen Drehzahl bzw. der aktuellen Last, können der spezifische Treibstoffverbrauch gesenkt, das Abgasverhalten positiv beeinflusst, der Motorwirkungs- grad, das Maximaldrehmoment und die Maximalleistung erhöht werden.
Die beschriebene Variabilität in der Gaswechselventilzeitensteuerung wird durch eine relative Änderung der Phasenlage der Nockenwelle zur Kurbelwelle bewerkstelligt. Dabei steht die Nockenwelle meist über einen Ketten-, Riemen-, Zahnradtrieb oder gleichwirkende Antriebskonzepte in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle. Zwischen dem von der Kurbelwelle angetriebenen Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb und der Nockenwelle ist ein Nockenwellenversteller angebracht, der das Drehmoment von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle überträgt. Dabei ist diese Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine derart ausgebildet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle sicher gehalten und, wenn gewünscht, die Nockenwelle in einem gewissen Winkelbereich gegenüber der Kurbelwelle verdreht werden kann.
In Brennkraftmaschinen mit je einer Nockenwelle für die Einlass- und die Auslassventile können diese mit je einem Nockenwellenversteller ausgerüstet werden. Dadurch können die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlass- und Aus- lassgaswechselventile zeitlich relativ zueinander verschoben und die Ventilzeitüberschneidungen gezielt eingestellt werden.
Der Sitz moderner Nockenwellenversteller befindet sich im Allgemeinen am antriebsseitigen Ende der Nockenwelle. Er besteht aus einem kurbelwellenfesten Antriebsrad, einem nockenwellenfesten Abtriebselement und einem das Drehmoment vom Antriebsrad auf das Abtriebsteil übertragenden Verstellme- chanismus. Das Antriebsrad kann als Ketten-, Riemen- oder Zahnrad ausgeführt sein und ist mittels einer Kette, eines Riemens oder eines Zahnradtriebs mit der Kurbelwelle drehfest verbunden. Der Verstellmechanismus kann elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben werden. Ebenfalls denkbar ist es den Nockenwellenversteller auf einer Zwischenwelle anzubringen oder auf einem nicht rotierenden Bauteil zu lagern. In diesem Fall wird das Drehmoment über weitere Antriebe auf die Nockenwellen übertragen.
Elektrisch betriebene Nockenwellenversteller bestehen aus einem Antriebsrad, welches in Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine steht, einem Abtriebsteil, welches in Antriebsverbindung mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine steht und einem Verstellgetriebe. Bei dem Verstellgetriebe handelt es sich um ein Dreiwellengetriebe, mit drei zueinander verdreh- baren Bauteilen. Dabei ist das erste Bauteil des Getriebes drehfest mit dem Antriebsrad und das zweite Bauteil drehfest mit dem Abtriebsteil verbunden. Das dritte Bauteil ist beispielsweise als verzahntes Bauteil ausgeführt, dessen Drehzahl über eine Welle beispielsweise mittels eines Elektromotors oder einer Bremsvorrichtung geregelt werden kann. Das Drehmoment wird von der Kurbelwelle auf das erste Bauteil und von dort auf das zweite Bauteil und damit auf die Nockenwelle übertragen. Dies geschieht entweder direkt, oder unter Zwischenschaltung des dritten Bauteils. Durch geeignete Regelung der Drehzahl des dritten Bauteils kann das erste Bauteil gegen das zweite Bauteil verdreht und damit die Phasenlage zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle verändert werden. Beispiele für derartige Dreiwellengetriebe sind Innenexzentergetriebe, Doppelinnenexzentergetriebe, Wellgetriebe, Taumelscheibengetriebe oder dergleichen.
Zur Steuerung des Nockenwellenverstellers erfassen Sensoren die Kenndaten der Brennkraftmaschine wie beispielsweise den Lastzustand, die Drehzahl und die Winkellagen der Nockenwelle und der Kurbelwelle. Diese Daten werden einer elektronischen Kontrolleinheit zugeführt, die nach Vergleich der Daten mit einem Kenndatenfeld der Brennkraftmaschine den Verstellmotor des Nockenwellenverstellers steuert.
Aus der DE 102 22 475 ist eine Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine bekannt, in der die Drehmomentübertrag von der Kurbelwelle zur Nockenwelle und der Verstellvorgang mittels eines Taumel- Scheibengetriebes realisiert ist. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Antriebsrad, einem nockenwellenfesten Abtriebselement und einer Taumelscheibe. Das Antriebsrad steht in Antriebsverbindung mit einer Kurbelwelle und ist einteilig mit einem Gehäuse ausgeführt. Die Taumelscheibe ist unter einem definierten Anstellwinkel auf einer Verstellwelle gelagert und mit mehreren Zapfen versehen. Jeder Zapfen greift in jeweils ein am Gehäuse ausgebildetes Langloch ein. Das Drehmoment der Kurbelwelle wird über das Antriebsrad, das Gehäuse und die Zapfen auf die Taumelscheibe übertragen. Die Taumelscheibe und das Abtriebselement sind an ihren dem jeweils ande- ren Bauteil zugewandten, axialen Seitenflächen mit je einer Kegel radverzah- nung in Form eines Zahnkranzes versehen. Dabei sind die Taumelscheibe und das Abtriebselement derart angeordnet, dass, auf Grund der Lagerung der Taumelscheibe auf der Verstellwelle unter einem bestimmten Anstellwinkel, ein Winkelsegment der Verzahnung der Taumelscheibe in ein Winkelsegment der Verzahnung des Abtriebselements eingreift. Dabei besteht eine Differenz in den Zähneanzahlen der Kegelradverzahnungen.
Die Verstellwelle steht in Antriebsverbindung mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, die diese mit kontinuierlich regelbaren Drehzahlen antreiben kann. Eine Verdrehung der Verstellwelle relativ zu dem Ab- triebselement führt zu einer Taumeldrehung der Taumelscheibe und damit zu einer Drehung des in Eingriff stehenden Winkelsegments relativ zu dem Abtriebselement und der Taumelscheibe. Aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahlen der Kegelradverzahnungen führt dies zu einer relativen Verdrehung der Nockenwelle zur Kurbelwelle. Das Antriebsrad bzw. das Gehäuse ist auf einer axialen Schulter des Abtriebselementes drehbar zu diesem gelagert. Die Kegel radverzahnung des Abtriebselements ist an einem Verzahnungsträger ausgebildet, wobei der Verzahnungsträger der Schulter in axialer Richtung vorgelagert ist. Der Verzahnungsträger und ein mit dem Antriebsrad verschraubter Deckel bilden eine Axiallage- rung für das Antriebsrad, bzw. das Gehäuse. Dabei ist der Deckel von dem Abtriebselement einerseits und von der Nockenwelle andererseits in axialer Richtung festgelegt. Die Versorgung der Radiallagerstelle zwischen dem Abtriebselement und dem Gehäuse bzw. dem Antriebsrad erfolgt über Schmiermittelkanäle, die als radiale Bohrungen innerhalb des Abtriebselements ausgebildet sind. Diese Bohrungen erstrecken sich von der Nabe des Abtriebselements zu dessen Lagerflä- che. Über Schmiermittelleitung, die in die Nabe des Abtriebselements eingebracht sind und die über die Nockenwelle mit Schmiermittel versorgt werden, gelangt das Schmiermittel zu den Bohrungen und von dort zu der Radiallagerstelle. Von der Radiallagerstelle gelangt das Schmiermittel in das Taumelscheibengetriebe, wodurch die ineinandergreifenden Verzahnungspaare mit Schmiermittel versorgt werden.
Diese Ausführungsform der Schmiermittelzufuhr birgt einige Nachteile bei der Herstellung des Abtriebselements. Zum einen müssen die relativ langen Bohrungen in das Abtriebselement, nach dessen Formgebung, mittels dünner Bohrer eingebracht werden. Dies stellt einen fertigungsintensiven Verfahrensschritt dar, der zu hohen Herstellungskosten des Bauteils führt. Neben den hohen Kosten für die Ausbildung der Schmiermittelkanäle, wirkt sich in dieser Ausführungsform der Umstand negativ aus, dass das Abtriebselement eine gewisse Wandstärke aufweisen muss, um Raum für die Schmiermittelbohrungen bereit zu halten. Dies hat eine relativ hohe Masse und einen relativ hohen axialen Bauraumbedarf der Vorrichtung zur Folge. Weiterhin besteht während des Ausbildens der Schmiermittelkanäle die Gefahr, dass die Bohrer innerhalb des Bohrloches abbrechen, wodurch die Prozesssicherheit des Herstellungsprozesses des Abtriebselements beeinträchtigt wird. Ebenso denkbar ist, dass in den relativ langen Bohrlöchern Fertigungsrückstände, wie Späne oder Bohr- kappen, zurückbleiben, welche im Betrieb der Vorrichtung die Lager oder die Verzahnungen schädigen können.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die Versorgung des Taumelscheibengetriebes und der Radiallager- stelle zwischen Abtriebselement und Gehäuse bzw. Antriebesrad kostengünstig und prozesssicher hergestellt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
In einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem mit einer Kurbelwelle in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad, und mit einem Tau- melscheibengetriebe, welches zumindest ein Gehäuse, eine Taumelscheibe und ein mit einer Nockenwelle in Antriebsverbindung stehendes Abtriebselement aufweist, wobei das Gehäuse und das Abtriebselement einen ringförmigen Hohlraum definieren, in dem die Taumelscheibe angeordnet ist und wobei das Antriebsrad und/oder das Gehäuse drehbar zum Abtriebselement mittels eines Radiallagers auf diesem gelagert ist wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Radiallager Schmiermittel aus dem Bereich des ringförmigen Hohlraums des Taumelscheibengetriebes zugeführt wird. Dabei kann das Radiallager ein Wälzlager oder ein Gleitlager sein, wobei im Fall eines Gleitlager eine erste Radiallagerfläche an einer Außenmantelfläche des Abtriebselements und eine zweite Radiallagerfläche an einer Innenmantelfläche des Gehäuses oder des Antriebsrades ausgebildet ist. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Vorrichtung aus einem als Reimen-, Ketten- oder Zahnrad ausgebildeten Antriebsrad und einem Taumelscheibengetriebe. Das Taumelscheibengetriebe umfasst unter anderem ein Gehäuse, welches drehfest mit dem Antriebsrad verbunden ist, eine Taumelscheibe, ein Abtriebselement, welches drehfest mit einer Nockenwelle verbunden ist und eine Verstellwelle, deren Drehzahl beispielsweise mittels eines Elektromotors geregelt werden kann. Über einen Riemen- Ketten- oder Zahnradtrieb wird Drehmoment von der Kurbelwelle auf das Antriebsrad und somit auf das Gehäuse übertragen. Das Gehäuse steht mittels einer Stiftkupplung oder eines verzahnten Bauelements mit der Taumelscheibe in Wirkverbindung. Als verzahntes Bauteil ist beispielsweise ein Kegelrad denkbar, welches einteilig mit dem Gehäuse ausgeführt oder mittels Befestigungsmitteln mit diesem verbunden ist. Die Stiftkupplung bzw. das verzahnte Bauelement überträgt das von der Kurbelwelle auf das Antriebsrad übertragene Drehmoment auf die Taumelscheibe, die auf einer Verstellwelle gelagert ist. Die Taumelscheibe isl auf der Verstellwelle unter einem definierten Anstellwinkel zum Abtriebsele- ment angeordnet.
An einer axialen Seitenfläche der Taumelscheibe ist ein in Umfangsrichtung umlaufender Zahnkranz ausgebildet. Weiterhin ist ein ringförmiger, radial außen liegende Bereich des Abtriebselements als Verzahnungsträger ausgeführt, an dem ebenfalls ein Zahnkranz ausgebildet ist. Der Zahnkranz der Taumel- Scheibe greift entlang eines definierten Winkelabschnitts in den Zahnkranz des Abtriebselements ein. Die Größe dieses Winkelabschnitts ist unter anderem von dem Anstellwinkel der Taumelscheibe abhängig.
Das Kurbelwellendrehmoment wird über das Antriebsrad, das Gehäuse, die Stiftkupplung oder das verzahnte Bauelement auf die Taumelscheibe und von dort auf das Abtriebselement und schließlich auf die Nockenwelle übertragen. Die Zahnkränze der Taumelscheibe und des Abtriebselements oder der Taumelscheibe und des verzahnten Bauteils weisen unterschiedliche Anzahlen von Zähnen auf. Denkbar ist auch die Zähnezahlen der ineinandergreifenden Zahnkränze beider Verzahnungspaare unterschiedlich auszuführen. Dreht die Verstellwelle mit der Drehzahl des Antriebsrades, so wird die Phasenlage zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle gehalten. Besteht eine Differenz zwischen der Drehzahl der Verstellwelle und der Drehzahl des Antriebsrades wird die Phasenlage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle verstellt. Dabei verdrehen sich das Gehäuse und das Antriebsrad relativ zum Abtriebselement, welches das Gehäuse bzw. das Antriebsrad in radialer Richtung abstützt.
Um den Verschleiß, die Reibung und die Geräuschentwicklung des Taumelscheibengetriebes gering zu halten, wird das Taumelscheibengetriebe kontinuierlich mit Schmiermittel versorgt. Dies kann beispielsweise durch das Zuleiten von Motoröl oder durch eine Lebensdauerfettbefüllung einer abgedichteten Vorrichtung realisiert werden.
Durch die Ausnutzung des im Taumelscheibengetriebe vorhandenen Schmierstoffes entfällt die Notwendigkeit weitere Schmiermittelzuleitungen beispielsweise durch die Nockenwelle vorzusehen. Weiterhin können die langen dün- nen Bohrungen zwischen der Nabe des Abtriebselements und der Radiallagerstelle zwischen Abtriebselement und Gehäuse bzw. Antriebsrad entfallen. Dies Erhöht die Prozesssicherheit und verringert die Kosten der Herstellung des Abtriebsteils. Weiterhin kann die Masse und der axiale Bauraumbedarf des Abtriebselements auf ein Minimum reduziert werden. Dabei ist die Zuführung von Schmiermittel sowohl zu einem Gleit- als auch zu einem Wälzlager möglich.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Abtriebselement mit zumindest einem Schmiermittelkanal versehen, der den ringförmigen Hohlraum mit der zweiten Radiallagerfläche verbindet und über den die Schmiermittelzuführung zum Radiallager erfolgt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Schmiermittelkanal mittels einer Bohrung realisiert ist. In diesem Fall ist das Abtriebselement im Bereich des Verzahnungsträgers mit einer Bohrung verse- hen, die dessen Radiallagerfläche durchbricht. Auf Grund der hohen Drehzahlen der Vorrichtung wird in das Taumelscheibengetriebe eintretendes Schmiermittel radial nach außen gefördert. Dabei tritt es in die am Abtriebselement ausgebildeten Bohrungen ein und wird auf Grund der Zentrifugalkraft zu der Radiallagerstelle gefördert. Die Längen der Bohrungen können in die- sem Fall kurz gehalten werden, wodurch die Prozesssicherheit nicht gefährdet wird und die Kosten niedrig gehalten werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Schmiermittelkanal durch eine Zahnlücke eines Zahnkranzes des Abtriebselements realisiert ist, wobei die Zahnlücke sich bis zur ersten Radiallagerfläche erstreckt und diese durch- schneidet. In dieser Ausführungsform ist das Antriebsrad bzw. das Gehäuse direkt auf dem Verzahnungsträger des Abtriebselements gelagert und die Zuleitung von Schmiermittel kann durch eine spezielle Ausbildung der Verzahnung erfolgen. Zu diesem Zweck erstreckt sich mindestens eine Zahnlücke des Zahnkranzes des Verzahnungsträgers in radialer Richtung auswärts bis zur Radiallagerfläche des Abtriebselements. Dabei durchschneidet die Zahnlücke die Radial lagerfläche, wodurch die Zuleitung von Schmiermittel gewährleistet ist. In diesem Zusammenhang ist es vorstellbar nur eine Zahnlücke oder alle Zahnlücken den radial äußeren Rand des Abtriebselements durchschneiden zu lassen. Ebenso vorstellbar wäre es die schmiermittelleitenden Zahnlücken in periodischen Abständen am Zahnkranz auszubilden.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass derartige Verzahnungen ohne nennenswerte Mehrkosten hergestellt werden können. Die Prozess- Sicherheit ist nicht beeinträchtigt und fertigungsbedingte Rückstände, die die Getriebekomponenten beschädigen könnten, fallen nicht an. In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schmiermittelkanal durch eine in das Gehäuse oder das Abtriebselement eingebrachte radial verlaufende Nut realisiert ist, die sich von der ersten Radialla- gerfläche bis zu dem Hohlraum erstreckt. In dieser Ausführungsform ist das Gehäuse mit einem sich radial nach innen erstreckenden Fortsatz ausgebildet, wobei eine axiale Seitenfläche des Fortsatzes an einer axialen Seitenfläche des Abtriebselements anliegt. Die beiden Seitenflächen bilden ein Axiallager, welches auf das Gehäuse wirkende, axiale Kräfte aufnimmt. An einer der bei- den Berührungsflächen der Bauteile sind radial verlaufende Nuten vorgesehen, welche sich vom Hohlraum zu dem Radiallager erstrecken und einen Schmier- mittelfluss vom Hohlraum zum Radiallager ermöglichen. Dabei können die Nuten sowohl am Fortsatz des Gehäuses als auch am Abtriebselement ausgebildet sein. Die Nuten können weiterhin während des Formgebungsprozesses des betreffenden Bauteils ausgebildet werden, wodurch während der Herstellung keine Zusatzkosten anfallen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schmiermittelkanal radiallagerseitig in eine Schmiermitteltasche mündet, die an der ersten Radiallagerfläche ausgebildet ist. Dabei kann die Schmiermitteltasche als Ringnut ausgebildet sein, die um die erste Radiallagerfläche in Um- fangsrichtung umläuft. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Schmiermittelkanal radiallagerseitig in einer Schmiermitteltasche mündet, die an der zweiten Radiallagerfläche ausgebildet ist, wobei die Schmiermitteltasche als Ringnut ausgebildet ist, die um die zweite Radiallagerfläche in Umfangsrich- tung umläuft. Die Schmiermitteltasche fungiert als Schmiermittelreservoir und gewährleistet die Ausbildung eines konstanten Schmiermittelfilms zwischen den Radiallagerflächen. Es können eine oder mehrere, in Umfangsrichtung beabstandete Schmiermitteltaschen ausgebildet sein, die sich in axialer Richtung über den gesamten Radiallagerbereich oder nur einen Teilbereich erstrecken können. Vorteilhafterweise ist pro Schmiermittelkanal eine Schmiermitteltasche ausgebildet. Alternativ kann die Schmiermitteltasche als Ringnut ausgeführt sein, die an der Innenmantelfläche des Gehäuses oder des Antriebsrades oder an der Außenmantelfläche des Abtriebselements ausgebildet ist. Die Ringnut bzw. die Schmiermitteltaschen können im Urformungsprozess der Bauteile kostengünstig an ihnen ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einem Taumelscheibengetriebe, welches zumindest eine Taumelscheibe und ein mit einer Nockenwelle in Antriebsverbindung stehendes Abtriebselement aufweist, wobei die Taumelscheibe auf einer Verstellwelle gelagert ist, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Taumelscheibengetriebe Schmiermittel über einen Radialspalt zwischen dem Abtriebselement und der Verstellwelle zugeführt wird. In dieser Ausführungsform tritt Schmiermittel entlang eines zentralen Kanals in die Nabe der Vorrichtung ein und wird über radial verlaufende Öffnungen zu einem ringförmigen Radialspalt geleitet, der in axialer Richtung auf der einen Seite vom Abtriebselement und auf der Seite von der Verstell welle begrenzt wird. Das Schmiermittel wird also über kurze Bohrungen, Einprägungen oder sonstig Kanäle von der Nabe der Vorrichtung direkt in den Hohlraum geleitet, wo es zu den Lagerstellen und den in Eingriff stehenden Verzahnungspaaren gelangt. Lange, dünne Bohrungen, die während der Herstellung zu Fertigungsfehlern führen können, entfallen, wodurch sich der Ausschuss in der Herstellung verringert und die Produktionskosten gesenkt werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Radialspalt derart ausgebildet, dass er als Drossel wirkt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Breite des Radialspalts kleiner gleich 2mm ist.
Die Drossel hat die Funktion, dass nur die benötigte Menge an Schmiermittel dem Taumelscheibengetriebe zugeführt wird. Dadurch werden Wirkungsgradverluste der Vorrichtung durch die Anwesenheit von zu viel Schmiermittel in der Vorrichtung vermieden und die Schmiermittelpumpe nicht mehr als notwendig belastet. Im Regelfall wird die Schmiermittelzufuhr über eine Motorölgalerie realisiert, die mittels einer Ölpumpe mit Motorenöl beschickt wird. In diesem Fall wird die Ölpumpe sämtliche zu schmierenden Komponenten der Brennkraftmaschine mit Motoröl versorgen und eventuell hydraulische Zusatzfunktionen übernehmen. In diesem Fall ist es notwendig, den Druckabfall im Motoröl- kreislauf an der Vorrichtung auf ein Minimum zu begrenzen. Dies kann auf einfache Weise durch die Ausgestaltung des Radialspalts zwischen dem Abtrieb- element und der Verstellwelle realisiert werden. Durch Einstellen der Breite des Radialspalts zwischen beiden Bauteilen kann die Drosselwirkung gezielt eingestellt werden. Dabei entspricht eine kleine Breite einer hohen Drosselwirkung bzw. einem geringen Durchfluss von Schmiermittel. Mit zunehmender Breite wird die Drosselwirkung sinken bzw. der Durchfluss erhöht.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Verstellwelle mittels eines zweiten Wälzlagers auf einer Welle gelagert ist, dass das Schmiermittel an einer äußeren Begrenzungsfläche der Welle in den Radialspalt eintritt und dass auf Grund der Drosselwirkung des Radialspalts dem zweiten Wälzlager Schmier- mittel zugeführt wird. Die Lagerung der Verstellwelle auf einer nockenwellenfesten Welle senkt die Belastung der Verstellwelle, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung steigt. Vorteilhafterweise ist Verstellwelle über Wälzlager auf der Welle gelagert. Um eine ausreichende Versorgung der Wälzlager mit Schmiermittel zu gewährleisten kann vorgesehen sein, den in die Vorrichtung fließenden Schmiermittelstrom an diesem Wälzlager vorbeizuleiten. Auf Grund der Drossel Wirkung durch den Radialspalt herrscht im Bereich des Wälzlagers ein ausreichender Schmiermitteldruck, um einen Schmiermittelfluss auch durch das Wälzlager zu etablieren. Es sind also keine weiteren Maßnahmen nötig, um diese Lager mit Schmiermittel zu versorgen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1a nur sehr schematisch eine Brennkraftmaschine,
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung der in Figur 1 gekennzeichneten Einzelheit Z einer zweiten erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
Figur 3 einen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine,
Figur 4 einen perspektivische Ansicht des Gehäuses der Ausführungsform aus Figur 3.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In Fig. 1a ist eine Brennkraftmaschine 100 skizziert, wobei ein auf einer Kurbelwelle 101 sitzender Kolben 102 in einem Zylinder 103 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 101 steht in der dargestellten Ausführungsform über je einen Zugmitteltrieb 104 bzw. 105 mit einer Einlassnockenwelle 106 bzw. Auslassnockenwelle 107 in Verbindung, wobei eine erste und eine zweite Vorrichtung 1 für eine Relativdrehung zwischen Kurbelwelle 101 und Nockenwellen 106, 107 sorgen können. Nocken 108, 109 der Nockenwellen 106, 107 betätigen ein Einlassgaswechselventil 110 bzw. das Auslassgaswechselventil 111.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Veränderung der Steuerzeiten einer Brennkraftmaschine 100. Die Vorrichtung 1 umfasst unter anderem ein Taumelscheibengetriebe 2, bestehend aus einem verzahnten Bauteil 3a, einem Abtriebselement 4 und einer Taumelscheibe 5. Das verzahnte Bauteil 3a ist in der dargestellten Ausführungsform als Kegelrad 3 ausgeführt. An einer axialen Seitenfläche des Kegelrades 3 ist ein als Kegelradverzahnung ausgeführter erster Zahnkranz 6 ausgebildet. Weiterhin ist an den axialen Seitenflächen der Taumelscheibe 5 ein zweiter und ein dritter Zahnkranz 7, 8 ausgebildet, wobei die Zahnkränze 7, 8 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils ebenfalls als Kegel radverzahnung ausgeführt sind. Dabei ist der zweite Zahnkranz 7 an der dem Kegelrad 3 zugewandten axialen Seitenfläche und der dritte Zahnkranz 8 an der dem Abtriebselement 4 zugewand- ten axialen Seitenfläche der Taumelscheibe 5 ausgebildet. Der radial außenliegende Abschnitt des Abtriebselement 4 ist als Verzahnungsträger 9 ausgeführt, an dessen der Taumelscheibe 5 zugewandten axialen Seitenfläche ein vierter Zahnkranz 10 ausgebildet ist. Der vierte Zahnkranz 10 ist in dieser Ausführungsform ebenfalls als Kegelradverzahnung ausgeführt. Das Abtriebselement 4 ist drehfest mit einer Nockenwelle 11 verbunden. Die Verbindung zwischen Abtriebselement 4 und Nockenwelle 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines ersten Befestigungsmittels 12, hier einer Befestigungsschraube 12a, realisiert. Ebenso denkbar sind Stoff-, kraft-, reib- oder formschlüssigen Verbindungsmethoden.
Ein Antriebsrad 13 steht in Wirkverbindung mit einem nicht dargestellten Primärantrieb, über den ein Drehmoment von einer Kurbelwelle 101 auf das Antriebsrad 13 übertragen wird. Ein derartiger Primärantrieb kann beispielsweise ein Ketten-, Riemen- oder Zahnradtrieb sein. Das Antriebsrad 13 ist drehfest mit einem Gehäuse 14, und das Gehäuse 14 wiederum drehfest mit dem Kegelrad 3 verbunden. In der in Figur 1 dargestellten Ausfϋhrungsform sind diese Bauteile einteilig ausgebildet. Alternativ kann vorgesehen sein, das Gehäuse 14 kraft-, form-, reib- oder stoffschlüssig mit dem Kegelrad 3 und/oder dem Antriebsrad 13 zu verbinden.
Das Kegelrad 3 und das Abtriebselement 4 stehen parallel zueinander und sind in axialer Richtung zueinander beabstandet. Zusammen mit dem Gehäuse 14 bilden das Kegelrad 3 und das Abtriebelement 4 einen ringförmigen Hohlraum
14a aus, in dem die Taumelscheibe 5 angeordnet ist. Mittels ersten Wälzlagern
15 ist die Taumelscheibe 5 unter einem definierten Anstellwinkel zu dem Kegelrad 3 und dem Abtriebelement 4 auf einer Verstellwelle 16 gelagert. Die im Wesentlichen topfförmig ausgebildete Verstellwelle 16 ist mit einem Kupp- lungselement 17 versehen, in die eine nicht dargestellte Welle einer ebenfalls nicht dargestellten Vorrichtung eingreift, mit der die Drehzahl der Verstellwelle
16 geregelt werden kann. In dieser Ausführungsform ist vorgesehen, die Verstellwelle 16 mittels eines nicht dargestellten Elektromotors anzutreiben, wobei eine nicht dargestellte Welle des Elektromotors mit dem Kupplungselement 17 zusammenwirkt. Die Verstellwelle 16 stützt sich über zweite Wälzlager 18 auf einer drehfest mit der Nockenwelle 11 verbundenen, in der vorliegenden Ausführungsform als Hohlwelle 19 ausgebildeten, Welle 19a ab. Ebenfalls denkbar ist die Lagerung der Verstellwelle 16 auf einem Schraubenkopf der Befestigungsschraube 12a und/oder eine Lagerung der Taumelscheibe 5 auf der Ver- stellwelle 16 mittels eines Gleitlagers.
Die unter einem definierten Anstellwinkel auf der Verstellwelle 16 angeordnete Taumelscheibe 5 greift mit dem zweiten Zahnkranz 7 in den ersten Zahnkranz 6 des Kegelrad 3 und mit dem dritten Zahnkranz 8 in den vierten Zahnkranz 10 des Abtriebselements 4 ein. Dabei stehen die jeweiligen Zahnkränze 6, 7, 8, 10 jeweils nur in einem bestimmten Winkelbereich in Eingriff, wobei die Größe des Winkelbereichs abhängig von dem Anstellwinkel der Taumelscheibe 5 ist. Über den Eingriff der Zahnkränze 6, 7, 8, 10 wird das vom Primärtrieb auf das Antriebsrad 13 und von dort auf das Kegelrad 3 übertragene Drehmoment der Kurbelwelle 101 über die Taumelscheibe 5 auf das Abtriebselement 4 und damit auf die Nockenwelle 11 übertragen. Um die Phasenlage zwischen Nockenwelle 11 und Kurbelwelle 101 zu halten, wird die Verstellwelle 16 mit der Drehzahl des Antriebsrades 13 angetrieben. Soll die Phasenlage geändert werden, so wird die Drehzahl der Verstellwelle 16 erhöht bzw. verringert, je nachdem ob die Nockenwelle 11 relativ zur Kurbelwelle 101 vor- oder nacheilen soll. Durch die abweichende Drehzahl der Verstellwelle 16 führt die Taumelscheibe 5 eine Taumeldrehung aus, wobei die Winkelbereiche in denen die Zahnkränze 6, 7, 8, 10 ineinander eingreifen um die Taumelscheibe 5, das Kegelrad 3 und das Abtriebselement 4 umlaufen. Bei mindestens einem der Zahnkranzpaare 6, 7, 8, 10 weisen die zwei ineinander greifenden Zahnkränze 6, 7, 8, 10 unterschiedliche Zähnezahlen auf. Sind die Winkelbereiche, in denen die Zahnkränze 6, 7, 8, 10 ineinander eingreifen einmal vollständig umgelaufen, so ergibt sich aufgrund der Differenz in der Anzahl der Zähne eine Verstellung des Kegelrads 3 zum Abtriebselement 4 und damit der Nockenwelle 11 relativ zu der Kurbelwelle 101. Der Verstellwinkel entspricht dem Bereich den die den Unterschied in der Zähnezahl bilden- den Zähne einnehmen.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass die ineinandergreifenden Zahnkränze 6, 7, 8, 10 beider Zahnkranzpaare unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Damit ergibt sich das Verstelluntersetzungsverhältnis aus den beiden resultierenden Untersetzungsverhältnissen. Ebenso denkbar ist, dass die Zahnkränze 6, 7, 8, 10 nur einer Zahnkranzpaarung unterschiedliche Anzahlen von Zähnen aufweisen. Das Untersetzungsverhältnis ergibt sich in diesem Fall nur aufgrund dieser Untersetzung. Die andere Zahnkranzpaarung dient in diesem Fall nur als Koppelmittel mit einem Untersetzungsverhältnis von 1:1 zwischen der Taumelscheibe 5 und dem je- weiligen Bauteil 3, 4.
Zwischen der Befestigungsschraube 12a und der Hohlwelle 19 ist ein Ringkanal 20 ausgebildet, der über ein Nockenwellenlager 21 mit Schmiermittel ver- sorgt wird. In der Hohlwelle 19 ist eine Radialöffnung 22 und eine Einprägung
23 ausgebildet, über die der Ringkanal 20 mit dem Hohlraum 14a des Taumelscheibengetriebes 2 kommuniziert. Die Einprägung 23 ist in die Klemmfläche
24 der Hohlwelle 19 eingebracht und kann kostengünstig während des Form- gebungsprozesses der Hohlwelle 19 ausgebildet werden, wobei diese im Umform- oder Sinterwerkzeug berücksichtigt werden kann. Die Radialöffnung 22 kann beispielsweise durchgestanzt oder tangential ausgeschlagen werden. Zwischen der Einprägung 23 und dem Hohlraum 14a ist ein Radialspalt 25 vorgesehen. Der Radialspalt 25 wirkt als Blende / Drossel für den Schmiermit- telstrom. Auf der einen Seite ermöglicht er dessen Eindringen in den Hohlraum 14a. Auf der anderen Seite sorgt er dafür, dass auch ausreichend Schmiermittel zu den zweiten Wälzlagern 18 gefördert wird. Über die Breiten a, b der Radialöffnung 25 kann gezielt die Drosselwirkung des Radialspalts 25 eingestellt werden. Dabei sind beispielsweise Breiten kleiner gleich 2mm vorgesehen. Um das Eindringen von Schmutzpartikeln in die Vorrichtung 1 zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Taumelscheibengetriebes 2, in der Nockenwelle 11 , im Nockenwellenlager 21 oder vor Speisung des Nockenwellenlagers 21 ein Schmiermittelfilter angeordnet ist. Während des Verstellvorgangs verdreht sich das Antriebsrad 13 bzw. das Ge- häuse 14 zu dem Abtriebselement 4, entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Taumelscheibengetriebes 2 und der Relativdrehzahl der Verstellwelle 16 zum Antriebsrad 13. Eine Außenmantelfläche des Abtriebselements 4 ist als erste Radiallagerfläche 26 ausgebildet. Weiterhin ist zumindest ein Teil einer Innenmantelfläche des Antriebsrades 13 bzw. des Gehäuses 14 als zweite Radiallagerfläche 27 ausgebildet. Die beiden Radiallagerflächen 26, 27 wirken als Radiallager 28 zusammen, wodurch das Antriebsrad 13 bzw. das Gehäuse 14 auf dem Abtriebselement 4 drehbar gelagert sind.
Weiterhin ist in der dargestellten Ausführungsform eine Anschlagscheibe 35 drehfest mit dem Antriebsrad 3 bzw. dem Gehäuse 14 verbunden. Die An- schlagscheibe 35 ist derart ausgeführt und angeordnet, dass eine ihrer axialen Seitenflächen an der nockenwellenzugewandten axialen Seitenfläche des Abtriebselements anliegt. Diese axialen Seitenflächen wirken als Axiallager 28a zusammen, welches auf das Antriebsrad 13 bzw. das Gehäuse 14 wirkende Kippmomente bzw. Kräfte aufnimmt, welche von der Nockenwelle 11 weg gerichtet sind.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Verzahnung des vierten Zahnkranzes 10 entlang der gesamten Länge des Verzahnungsträgers 9, wodurch die erste Radiallagerfläche 26 von den Zahnlücken 29a der Verzahnung unterbrochen wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass alle oder nur spezielle Zahnlücken 29a die erste Radiallagerfläche 26 unterbrechen. Diese Zahnlücken 29a dienen als Schmiermittelkanäle 29, mittels derer das Schmiermittel zu dem Radiallager 28 gelangen kann. Auf Grund der hohen Drehzahlen der Vorrichtung 1 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 100 bewirken die Zentrifugalkräfte, dass Schmiermittel radial nach außen gedrängt wird und dabei entlang der Zahnlücken 29a zum Radiallager 28 gelangt. Dadurch ist eine ausreichende Versorgung des Radiallagers 28 mit Schmier- mittel gewährleistet. In der dargestellten Ausführungsform ist die die zweite Radiallagerfläche 27 als perfekte Zylindermantelfläche ausgebildet. Ebenfalls denkbar wäre es in der zweiten Radiallagerfläche 27 Schmiermitteltaschen 31 auszubilden. Die Schmiermitteltaschen 31 kommunizieren mit den Schmiermittelkanäle 29 und dienen als Schmiermittelreservoir. Dabei können sich die Schmiermitteltaschen 31 in axialer oder in Umfangsrichtung erstrecken. Ebenfalls denkbar ist die Ausbildung einer Schmiermitteltaschen 31 an der zweiten Radiallagerfläche 27 in Form einer umlaufenden Ringnut 32. Die Schmiermittelversorgung des Axiallagers 28a erfolgt über das Radiallager 28.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei nur der Bereich, der in Figur 1 mit der Einzelheit Z bezeichnet ist, in einer vergrößerten Darstellung abgebildet ist. Die zweite Ausführungsform ist der in Figur 1 dargestellten in weiten Teilen identisch, weshalb nur der Abschnitt abgebildet wurde und beschrieben wird, in dem sich die Ausführungsformen unterscheiden.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist das Gehäuse 14 nicht auf dem Verzahnungsträger 9, sondern auf einer am Abtriebselement 4 ausgebildeten Schulter 30 gelagert. Der ringförmige Hohlraum 14a des Taumelscheibenge- triebes 2 kommuniziert mittels eines oder mehreren als Bohrungen 29b ausgeführten Schmiermittelkanälen 29 mit dem Radiallager 28. Auf Grund der hohen Drehzahlen der Vorrichtung 1 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 100 bewirken die Zentrifugalkräfte, dass Schmiermittel radial nach außen ge- drängt wird und dabei in die Bohrung 29b eintritt und so zum Radiallager 28 gelangt.
Zusätzlich sind an der ersten Radiallagerfläche 26 Schmiermitteltaschen 31 ausgebildet, in die die Bohrungen 29b münden. Die Schmiermitteltaschen 31 sind als sich in Umfangsrichtung erstreckende Nuten ausgebildet, wobei der Querschnitt der Nuten rechteckig oder zur besseren Bearbeitung der Bohrungen 29b geneigt ausgebildet sein können. Sie bilden ein Schmiermittelreservoir an der Lagerstelle aus und unterstützen so die Bildung eines Schmierfilms. Neben der Ausbildung mehrerer, in Umfangsrichtung beabstandeter Schmiermitteltaschen 31 in der ersten Radiallagerfläche 26 ist ebenso eine Ausfüh- rungsform denkbar, in der an der ersten Radiallagerfläche 26 eine Schmiermitteltasche 31 in Form einer Ringnut 32 ausgebildet ist. Ebenso denkbar ist es die Schmiermitteltaschen 31 oder die Ringnut 32 an der zweiten Radiallagerfläche 27 vorzusehen. Weiterhin kann bei einer geeigneten Anzahl von Bohrungen 29b, auf die Aus- bildung von Schmiermitteltaschen 31 verzichtet werden. Der Vorteil in diesem Fall wäre, dass an den Radiallagerflächen 26, 27 keine zusätzlichen Unterbrechungen ausgeformt sind, was die Ausbildung eines geschlossenen Schmierfilms erleichtert. Das Abtriebselement 4 liegt mit seiner von der Taumelscheibe 5 abgewandten axialen Seitenfläche zumindest teilweise an dem Gehäuse 14 bzw. an der einteilig mit dem Gehäuse 14 ausgebildeten Anschlagscheibe 35 an, wodurch ein Axiallager 28a ausgebildet wird. Diese Axiallagerstelle nimmt auf das Antriebsrad 13 bzw. das Gehäuse 14 in Richtung von der Nockenwelle 11 weg wirkende Kräfte bzw. Kippmomente auf. Die Schmiermittelversorgung dieses Axialla- gers 28a erfolgt über das Radiallager 28.
Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform der Vorrichtung 1. In dieser Ausführungsform ist das Antriebsrad 13 einteilig mit der Anschiagscheibe 35 ausgeführt. Mittels zweiten Befestigungsmitteln 12b ist mit dem Antriebsrad 13 das separat gefertigtes Gehäuse 14 und das separat gefertigte Kegelrad 3 verbunden. Das Abtriebselement 4 bildet an der Außenmantelfläche des Verzahnungsträgers 9 eine erste Radiallagerfläche 26 aus, auf der das Antriebsrad 13 mittels einer an diesem ausgebildeten zweiten Radiallagerfläche 27 gelagert ist. Eine axiale Seitenfläche der Anschlagscheibe 35 bildet wiederum im Zusammenwirken mit der der Nockenwelle 11 zugewandten axialen Seitenfläche des Verzahnungsträgers 9 ein Axiallager 28a aus, welches auf das Antriebsrad 13 in Richtung von der Nockenwelle 11 weg wirkende Kräfte abstützt. Die andere axiale Seitenfläche des Abtriebselements 4 wirkt mit einem am Gehäuse ausgebildeten Fortsatz 33 in der Art zusammen, dass ein zweites Axiallager 28a ausgebildet wird, welches auf das Antriebsrad 13 in Richtung Nockenwelle 11 wirkende Kräfte abstützt. Dabei liegt eine ringförmige axiale Seitenfläche des Fortsatzes 33 an der axialen Sei- tenfläche des Verzahnungsabschnitts 9 an. Um sowohl das Radiallager 28, als auch die Axiallager 28a mit Schmiermittel zu versorgen sind in die axiale Seitenfläche des ringförmigen Fortsatzes 33 sich radial erstreckende Nuten 34 eingebracht. Diese verbinden den Hohlraum 14a mit der ersten Radiallagerfläche 26. Schmiermittel kann nun sowohl in das Radiallager 28 als auch die Axi- allager 28a gelangen. Dabei gelangt Schmiermittel entlang der Radiallagerflächen 26, 27 zu dem nockenwellenseitigen Axiallager 28a. Alternativ kann vorgesehen sein, die Nuten 34 in die mit dem Fortsatz 33 zusammenwirkende Fläche des Abtriebselements 4 einzubringen.
Die Schmiermittelzufuhr ist in dieser Ausführungsform ebenfalls durch einen zwischen der Befestigungsschraube 12a und der Hohlwelle 19 ausgebildeten Ringkanal 20 realisiert. Der Ringkanal 20 kann beispielsweise über ein Nockenwellenlager 21 mit Schmiermittel versorgt werden. In der Hohlwelle 19 ist eine Radialöffnung 22, beispielsweise in Form einer Bohrung, vorgesehen über die der Ringkanal 20 mit dem Hohlraum 14a des Taumelscheibengetriebes 2 kommuniziert. Zwischen der Radialöffnung 22 und dem Hohlraum 14a ist ein Radialspalt 25 vorgesehen. Der Radialspalt 25 wirkt als Blende / Drossel für den Schmiermittelstrom. Auf der einen Seite ermöglicht er dessen Eindringen in den Hohlraum 14a. Auf der anderen Seite sorgt er dafür, dass auch ausreichend Schmiermittel zu den zweiten Wälzlagern 18 gefördert wird. Über die Breiten a, b der Radialöffnung 25 kann gezielt die Drosselwirkung des Radialspalts 25 eingestellt werden. Dabei sind beispielsweise Breiten kleiner gleich 2mm vorgesehen. Vorteilhafterweise kann das zweite Wälzlager 18 die Radialöffnung 22 zumindest teilweise überdecken, wodurch der Zufluss von Schmiermittel in das zweite Wälzlager erleichtert wird.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäuses 14 aus Figur 3, mit den radial verlaufenden Nuten 34. Alternativ zur Ausbildung der Nuten 34 in einer axialen Seitenfläche des Fortsatzes 33 des Gehäuses können diese ebenso an der axialen Seitenfläche des Verzahnungsträgers ausgebildet werden, welche im Zusammenwirken mit dem Fortsatz 33 das nockenwellenabge- wandte Axiallager 28a ausbildet.
Alle Ausführungsformen weisen den Vorteil auf, dass die im Stand der Technik beschriebenen Bohrungen, die sich von der Nabe des Abtriebselements bis zur Radiallagerstelle erstrecken, durch einfache und kostengünstig herzustellende Strukturen, Zahnlücken 29a, Bohrungen 29b oder sich axial erstreckende Nu- ten 34, ersetzt werden. Dadurch wird die Prozesssicherheit erhöht und der Montageaufwand gesenkt, was insgesamt zu niedrigeren Herstellungskosten führt. Weiterhin wird vermieden, dass Verunreinigungen, wie Bohrkappen oder Späne, in den Schmiermittelkanälen 29 zurückbleiben.
Bezugszahlen liste
1 Vorrichtung
2 Taumelscheibengetriebe
3 Kegelrad
3a Bauteil
4 Abtriebselement
5 Taumelscheibe
6 erster Zahnkranz
7 zweiter Zahnkranz
8 dritter Zahnkranz
9 Verzahnungsträger
10 vierter Zahnkranz
11 Nockenwelle
12 erstes Befestigungsmittel
12a Befestigungsschraube
12b zweite Befestigungsmittel
13 Antriebsrad
14 Gehäuse
14a Hohlraum
15 erstes Wälzlager
16 Verstellwelle
17 Kupplungselement
18 zweites Wälzlager
19 Hohlwelle
19a Welle
20 Ringkanal
21 Nockenwellenlager
22 Radialöffnung
23 Einprägung
24 Klemmfläche
25 Radialspalt
26 erste Radiallagerfläche
27 zweite Radiallagerfläche
28 Radiallager 28a Axiallager
29 Schmiermittelkanal
29a Zahnlücke
29b Bohrung
30 Schulter
31 Schmiermitteltasche
32 Ringnut
33 Fortsatz
34 Nut
35 Anschlagscheibe
100 Brennkraftmaschine
101 Kurbelwelle
102 Kolben
103 Zylinder
104 Zugmitteltrieb
105 Zugmitteltrieb
106 Einlassnockenwelle
107 Auslassnockenwelle
108 Nocke
109 Nocke
110 Einlassgaswechselventil
111 Auslassgaswechselventil

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine (100) mit einem mit einer Kurbelwelle (101) in Antriebsverbindung stehenden Antriebsrad (13), und mit einem Taumelscheibengetriebe (2), welches zumindest ein Gehäuse (14), eine Taumelscheibe (5) und ein mit einer Nockenwelle (11) in Antriebsverbindung stehendes Abtriebselement (4) aufweist, wobei das Gehäuse (14) und das Abtriebselement (4) einen ringförmigen Hohlraum (14a) definieren, in dem die Taumelscheibe (5) angeordnet ist und wobei das Antriebsrad (13) und/oder das Gehäuse (14) drehbar zum Abtriebselement (4) mittels eines Radiallagers (28) auf diesem gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Radiallager (28) Schmiermittel aus dem Bereich des ringförmigen Hohlraums (14a) des Taumelscheibengetriebes (2) zugeführt wird. ■
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (28) ein Wälzlager ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ra- diallager (28) ein Gleitlager ist, wobei eine erste Radiallagerfläche (26) an einer Außenmantelfläche des Abtriebselements (4) und eine zweite Radiallagerfläche (27) an einer Innenmantelfläche des Gehäuses (14) oder des Antriebsrades (13) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (4) mit zumindest einem Schmiermittelkanal (29) versehen ist, der den ringförmigen Hohlraum (14a) mit der zweiten Radial lagerfläche
(27) verbindet und über den die Schmiermittelzuführung zum Radiallager
(28) erfolgt.
5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (29) mittels einer Bohrung (29b) realisiert ist.
6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (29) durch eine Zahnlücke (29a) eines Zahnkranzes
(10) des Abtriebselements (4) realisiert ist, wobei die Zahnlücke (29a) sich bis zur ersten Radiallagerfläche (26) erstreckt und diese durchschneidet.
7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (29) radiallagerseitig in eine Schmiermitteltasche (31) mündet, die an der ersten Radiallagerfläche (26) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermitteltasche (31) als Ringnut (32) ausgebildet ist, die um die erste Radiallagerfläche (26) in Umfangsrichtung umläuft.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (29) radiallagerseitig in einer Schmiermitteltasche (31) mündet, die an der zweiten Radiallagerfläche (27) ausgebildet ist, wobei die Schmiermitteltasche (31) als Ringnut (32) ausgebildet ist, die um die zweite Radiallagerfläche (27) in Umfangsrichtung umläuft.
10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (29) durch eine in das Gehäuse (14) oder das Abtriebselement (4) eingebrachte radial verlaufende Nut (34) realisiert ist, die sich von der ersten Radiallagerfläche (26) bis zu dem Hohlraum (14a) erstreckt.
11. Vorrichtung (1) zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine (100) mit einem Taumelscheibengetriebe (2), welches zumindest eine Taumelscheibe (5) und ein mit einer Nockenwelle
(11) in Antriebsverbindung stehendes Abtriebselement (4) aufweist, wobei die Taumelscheibe (5) auf einer Verstellwelle (16) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Taumelscheibengetriebe (2) Schmiermittel über einen Radialspalt (25) zwischen dem Abtriebselement (4) und der Verstellwelle (16) zugeführt wird.
12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Radialspalt (25) derart ausgebildet ist, dass er als Drossel wirkt.
13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellwelle (16) mittels eines zweiten Wälzlagers (18) auf einer Welle (19a) gelagert ist, das Schmiermittel an einer äußeren Begrenzungsfläche der Welle (19a) in den Radialspalt (25) eintritt und dass auf Grund der Drossel Wirkung des Radialspalts (25) dem zweiten Wälzlager (18) Schmiermittel zugeführt wird.
14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Radialspalts (a, b) kleiner gleich 2mm ist.
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