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Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
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Es sind bereits Nockenwellenversteller mit einem Getriebe, das zur Verstellung einer Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle vorgesehen ist, und das zumindest ein erstes Getriebeelement als Getriebeeingang, ein gegenüber dem ersten Getriebeelement drehbar angeordnetes zweites Getriebeelement als Getriebeausgang und ein drittes Getriebeelement als Stellelement aufweist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein einfach und sicher zu montierendes Getriebe eines Nockenwellenverstellers bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einem Nockenwellenversteller mit einem Getriebe, das zur Verstellung einer Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle vorgesehen ist, und das zumindest ein erstes Getriebeelement als Getriebeeingang, ein gegenüber dem ersten Getriebeelement drehbar angeordnetes zweites Getriebeelement als Getriebeausgang und ein drittes Getriebeelement als Stellelement aufweist.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Nockenwellenversteller zumindest eine Montagehilfseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei der Getriebeelemente zumindest während einer Montage gegeneinander auszurichten. Dadurch kann ein Montagevorgang zur Montage des Nockenwellenverstellers vereinfacht werden, insbesondere wenn die Montagehilfseinheit dazu vorgesehen ist, eine korrekte Zahn-auf-Lücke-Stellung, eine korrekte Phasenlage und/oder eine korrekte Axialausrichtung der zumindest zwei Getriebeelemente zueinander zumindest während der Montage einzustellen. Unter einer „Montagehilfseinheit” soll insbesondere eine funktionelle Einheit verstanden werden, die Getriebeelemente des Getriebes mit einer speziellen Gestaltung und/oder zusätzliche Montagehilfselemente, welche nach Abschluss der Montage am Getriebe verbleiben oder von dem Getriebe entfernt werden, umfasst. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einem Getriebe mit drei Getriebeelementen soll dabei insbesondere ein Drei-Wellen-Summiergetriebe verstanden werden. Vorzugsweise ist das Getriebe als ein Planetenradgetriebe ausgeführt, das als Getriebeelemente zumindest ein Sonnenrad, ein Hohlrad, einen Planetenradträger und zumindest ein von dem Planetenradträger auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad geführtes Planetenrad aufweist. Vorzugsweise bildet das Sonnenrad das Abtriebselement zur drehfesten Verbindung mit der Nockenwelle, das Hohlrad das Stellelement zur Verstellung der Phasen und der Planetenradträger das Antriebselement zur permanenten Verbindung mit der Kurbelwelle aus. Grundsätzlich kann das Planetengetriebe auch so mit einer Nockenwelle, einer Kurbelwelle und einer Stelleinheit verbunden werden, das andere Getriebeelemente als Abtriebselement, Stellelement und Antriebselemente wirken.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Getriebeelemente als ein Sonnenrad ausgebildet ist, das eine Suchspitze zur Ausbildung der Montagehilfseinheit aufweist. Dadurch kann eine Durchführung des Sonnenrads durch eine Durchführungsöffnung während der Montage erleichtert werden. Unter einer „Suchspitze” soll insbesondere eine Gestaltung des Sonnenrads mit einer sich verjüngenden Spitze verstanden werden, durch die die Flanken eines vorderen Bereichs des Sonnenrads abgeschrägt sind. Mittels der abgeschrägten Flanken kann das Sonnenrad mit einer hohen Leichtigkeit an ein zur Kontaktierung und/oder Aufnahme des Sonnenrads vorgesehenes Getriebeelement angesetzt und/oder durch eine Durchführungsöffnung zu einer Position durchgeführt werden. insbesondere führen die abgeschrägten Flanken das Sonnenrad während einer Einsetzbewegung entlang der Axialrichtung.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Getriebeelemente eine Hilfsverzahnung zur Ausbildung der Montagehilfseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zwei der Getriebeelemente während der Montage in zumindest einer diskreten Phasenlage drehfest miteinander zu verbinden. Dadurch kann eine Verdrehung der zwei Getriebeelemente gegeneinander während der Montage und eine dadurch notwendige Nachstellung des Getriebes im Verlauf der Montage vermieden und der Montagevorgang erleichtert werden. Unter einer „Hilfsverzahnung” soll insbesondere eine zusätzliche Verzahnung, die an einem Getriebeelement angebracht ist und die verschieden ist von Verzahnungen des Getriebeelements, die zu einem Kämmen mit Verzahnungen anderer Getriebeelement zu einer Drehmomentübertragung in einem normalen Getriebelauf vorgesehen ist, verstanden werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Montagehilfseinheit ein zusätzliches Montagehilfselement aufweist, das zu einem Eingriff in die Hilfsverzahnung vorgesehen ist. Durch das zusätzliche Montagehilfselement kann insbesondere eine zusätzliche visuelle Hilfestellung für eine korrekte Montage erreicht werden. Unter einem „zusätzlichen Montagehilfselement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, welches zusätzlich zu Elementen des Getriebes, die dazu vorgesehen sind, in einem Betrieb des Getriebes ein Drehmoment zu übertragen, ausgebildet ist. Insbesondere kann bei einem Zusammenbau des Getriebes das zusätzliche Montagehilfselement grundsätzlich weggelassen werden, ohne eine Funktionsfähigkeit des Getriebes zu beeinflussen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das zusätzliche Montagehilfselement dazu vorgesehen ist, während der Montage drehfest mit zumindest einem der Getriebeelemente und axial beweglich mit einem anderen der Getriebeelemente verbunden zu werden. Durch das zusätzliche Montagehilfselement kann eine Winkellage zumindest eines der Getriebeelemente während einer Einstellung einer Axiallage eines anderen Getriebeelements fixiert werden, wodurch der Montagevorgang vereinfacht wird.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zusätzliche Montagehilfselement einen Positionierungsanschlag bildet. Insbesondere wird durch die Ausbildung des zusätzlichen Montagehilfselements als Positionierungsanschlag zusätzlich zu der drehfesten Verbindung eine axiale Anordnung der zwei Getriebeelemente zueinander im montierten Zustand erleichtert eingestellt und/oder fixiert.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eines der Getriebeelemente eine Hauptverzahnung aufweist und das zusätzliche Montagehilfselement dazu vorgesehen ist, während der Montage in die Hauptverzahnung einzugreifen. Dadurch kann das zusätzliche Montagehilfselement während der Montage besonders einfach an dem Getriebeelement befestigt werden. Unter einer „Hauptverzahnung” soll insbesondere eine Verzahnung verstanden werden, die zu einer Herstellung einer Verbindung mit einem weiteren Getriebeelement vorgesehen ist und über die in einem Betrieb des Getriebes eine Drehmomentübertragung erfolgt. Bevorzugt ist die Hauptverzahnung als eine Geradverzahnung ausgeführt. Alternativ ist es auch denkbar, die Hauptverzahnung als Schrägverzahnung auszuführen.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das zusätzliche Montagehilfselement im Anschlag drehbar zu dem Getriebeelement mit der Hauptverzahnung ist. Dadurch kann nach Einstellung einer korrekten Axiallage eines der Getriebeelemente durch eine axiale Verschiebung zu dem zusätzlichen Montagehilfselement eine Anzahl von Freiheitsgraden des Getriebes erhöht werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Nockenwellenversteller zumindest ein als Planetenrad ausgebildetes Getriebeelement umfasst, das zur Ausbildung der Montagehilfseinheit zumindest eine Getriebeverzahnung mit einer Anfasung aufweist. Dadurch wird eine einfache Führung eines an das Planetenrad während der Montage anzusetzenden Getriebeelements an dem Planetenrad entlang erreicht. Unter einer „Anfasung” der Zahnradverzahnung soll insbesondere eine abgeschrägte Kantenfläche an zumindest einer Endseite der Zahnradverzahnung verstanden werden. Unter einer „Getriebeverzahnung” soll insbesondere eine Verzahnung eines Getriebeelements verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, mit einem weiteren Getriebeelement zu kämmen.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Nockenwellenverstellers mit einem als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebe, das als Planetenräder ausgebildete Getriebeelemente und ein als ein Planetenträger ausgebildetes Getriebeelement zeigt, und mit einer Montagehilfseinheit, die eine Anfasung von Getriebeverzahnungen der Planetenräder und eine Hilfsverzahnung des Planetenträgers umfasst,
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2 ein als Sonnenwelle ausgebildetes Getriebeelement des Nockenwellenverstellers mit einem zusätzlichen Montagehilfselement der Montagehilfseinheit, das zu einem Eingriff in die Hilfsverzahnung vorgesehen ist,
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3 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers in einem Montageschritt vor einem Eingriff des Montagehilfselement in die Hilfsverzahnung,
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4 eine Schnittdarstellung des Nockenwellenverstellers in einem weiteren Montageschritt, in dem das Montagehilfselement in die Hilfsverzahnung eingreift,
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5 eine Schnittdarstellung des Nockenwellenverstellers in einem folgenden Montageschritt, in dem die Sonnenwelle axial gegenüber dem Montagehilfselement verschoben wurde und das Montagehilfselement einen Positionierungsanschlag für die Sonnenwelle bildet und
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6 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers mit einem als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelement, das eine Suchspitze aufweist.
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Die 1 bis 5 zeigen einen Nockenwellenversteller 10a einer Brennkraftmaschine, der zur Einstellung einer Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle vorgesehen ist. Durch Verstellung der Phasenlage werden ein Öffnungszeitpunkt und ein Schließungszeitpunkt von Gaswechselventilen während eines Betriebs der Brennkraftmaschine verstellt. Mit Verstellung der Phasenlage können die Öffnungszeitpunkte und Schließungszeitpunkte der Gaswechselventile passend zu einer Betriebssituation der Brennkraftmaschine während des Betriebs eingestellt werden.
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Der Nockenwellenversteller 10a umfasst ein Getriebe 11a, das zur Verstellung der Phasenlage zwischen der Nockenwelle und der Kurbelwelle vorgesehen ist, und das ein erstes Getriebeelement 12a als Getriebeeingang, ein gegenüber dem ersten Getriebeelement 12a drehbar angeordnetes zweites Getriebeelement 20a als Getriebeausgang und ein drittes Getriebeelement 24a als Stellelement aufweist. Das Getriebe 11a ist als Planetengetriebe ausgebildet.
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Das erste Getriebeelement 12a des Getriebes 11a ist als Planetenradträger ausgebildet, an dem über drei Bolzen 32a, 33a (ein dritter Bolzen ist aus Perspektivengründen nicht dargestellt) drei als Planetenräder ausgebildete Getriebeelemente 13a, 15a, 17a drehfest angeordnet sind (1). Die Bolzen 32a, 33a und der dritte Bolzen sind mit Sicherungsringen 29a, 30a, 31a an dem Planetenradträger gesichert. Das als Planetenradträger ausgebildete erste Getriebeelement 12a führt die drei als Planetenräder ausgebildete Getriebeelemente 13a, 15a, 17a auf einer Kreisbahn, auf der die Getriebeelemente 13a, 15a, 17a in einem montierten Zustand des Getriebes 11a mit einer Sonnenwellenverzahnung eines als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelements 20a kämmen (5). Der Planetenradträger weist ferner eine Durchführöffnung zur Durchführung des zweiten Getriebeelements 20a auf.
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Das als Sonnenwelle ausgebildete Getriebeelement 20a ist als Getriebeausgang ausgebildet und weist eine Hauptverzahnung 21a auf (2). Die Hauptverzahnung 21a ist zu einem Eingriff mit Getriebeverzahnungen 14a, 16a, 18a der als Planetenräder ausgebildeten Getriebeelemente 13a, 15a, 17a vorgesehen. Das als Stellelement ausgebildete dritte Getriebeelement 24a des Getriebes 11a ist als ein Hohlrad mit einer Innenverzahnung ausgebildet, mit der die Getriebeverzahnungen 14a, 16a, 18a der Getriebeelemente 13a, 15a, 17a kämmen. Die Planetenräder und der Planetenradträger sind innerhalb eines Hohlraums des Hohlrads angeordnet. Das Stellelement weist eine Verbindung zu einem Bremsensteller auf.
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Der Nockenwellenversteller 10a weist eine Montagehilfseinheit 22a auf, die dazu vorgesehen ist, die Getriebeelemente 12a, 13a, 15a, 17a, 20a während einer Montage gegeneinander auszurichten. Die als Planetenräder ausgebildeten Getriebeelemente 13a, 15a, 17a weisen zur Ausbildung der Montagehilfseinheit 22a Getriebeverzahnungen 14a, 16a, 18a mit einer Anfasung 23a auf. Die Anfasung 23a ist als Abschrägung von Kanten von Zähnen der Getriebeverzahnungen 14a, 16a, 18a an einer dem als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelement 12a zugeordneten Seite ausgebildet und führt die Hauptverzahnung 21a bei einem Ansetzen an die dem Planetenradträger zugewandte Seite in eine korrekte Zahn-auf-Lücke-Stellung. Durch die Anfasungen 23a kann die Einführung der Hauptverzahnung 21a des als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelements 20a auch ohne direkte Sicht durch Ansetzen und Einführen an den abgeschrägten Kanten der Anfasungen 23a erreicht werden.
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Das als Planetenradträger ausgebildete Getriebeelement 12a weist eine Hilfsverzahnung 19a zur Ausbildung der Montagehilfseinheit 22a auf, die dazu vorgesehen ist, das als Planetenradträger ausgebildete Getriebeelement 12a und das als Sonnenwelle ausgebildete Getriebeelement 20a während der Montage in einer diskreten Phasenlage drehfest miteinander zu verbinden.
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Die Montagehilfseinheit 22a weist ein zusätzliches Montagehilfselement 27a auf, das zu einem Eingriff in die Hilfsverzahnung 19a vorgesehen ist. Das zusätzliche Montagehilfselement 27a ist an dem als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelement 20a angeordnet und als ein an einer Seite in die Hauptverzahnung 21a eingreifendes und auf einer andere Seite als eine Verzahnung 28a zum Eingriff in die Hilfsverzahnung 19a tragende Hülse ausgebildet. Das zusätzliche Montagehilfselement 27a ist somit während der Montage axial beweglich mit dem als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelement 20a verbunden. Durch den Eingriff des zusätzlichen Montagehilfselements 27a in die Hilfsverzahnung 19a ist das zusätzliche Montagehilfselement 27a während der Montage drehfest mit dem als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelement 12a verbunden (4).
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In einem Montageschritt ist das zusätzliche Montagehilfselement 27a drehfest, aber axial beweglich mit dem als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelement 20a verbunden, indem das zusätzliche Montagehilfselement 27a mit einer Befestigungsverzahnung in die Hauptverzahnung 21a des Getriebeelements 20a eingreift (3).
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In einem folgenden Montageschritt wird das zusätzliche Montagehilfselement 27a an die Hilfsverzahnung 19a angesetzt und verbindet durch Eingriff in die Hilfsverzahnung 19a die Getriebeelemente 12a, 20a drehfest miteinander (4). Durch den Eingriff in die Hauptverzahnung 21a ist das zusätzliche Montagehilfselement 27a ferner drehfest an dem Getriebeelement 20a befestigt, so dass die Getriebeelemente 12a, 20a in der festen Phasenlage zueinander fixiert sind.
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In einem weiteren folgenden Montageschritt wird das als Sonnenwelle ausgebildete Getriebeelement 20a, das axial gegenüber dem zusätzlichen Montagehilfselement 27a beweglich ist, entlang seiner Axialrichtung durch die Durchführungsöffnung des als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelements 12a durchgeführt, wobei aufgrund der Positionierung des zusätzlichen Montagehilfselements 27a und der Hilfsverzahnung 19a die Sonnenwelle derart positioniert ist, das bei Verschiebung in Axialrichtung auf den Planetenradträger zu die Durchführöffnung getroffen wird, so dass eine Notwendigkeit für ein manuelles Suchen der Durchführöffnung und ein manuelles Herstellen eines geraden Ansetzens der Sonnenwelle an die Durchführöffnung entfällt (5). Die Anfasungen 23a der Getriebeverzahnungen 14a, 16a, 18a der als Planetenräder ausgebildeten Getriebeelemente 13a, 15a, 17a unterstützt hierbei die Einführung der Hauptverzahnung 21a zum Eingriff mit den Getriebeverzahnungen 14a, 16a, 18a.
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Das zusätzliche Montagehilfselement 27a gleitet bei der Verschiebung des als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelements 20a entlang einer Haupterstreckung von Zahnlücken der Hauptverzahnung 21 in Axialrichtung an einer Mantelfläche der Sonnenwelle entlang, bis es in einen verzahnungsfreien Mantelflächenbereich und an einen Endanschlag 25a an dem als Sonnenwelle ausgebildeten Getriebeelement 20a stößt. Der Endanschlag 25a bildet einen Übergang zur Nockenwelle. In dieser Position hat die Sonnenwelle eine Position eingenommen, in der die Hauptverzahnung 21a mit den Getriebeverzahnungen 14a, 16a, 18a der als Planetenräder ausgebildeten Getriebeelemente 13a, 15a, 17a kämmt und ist nun korrekt ausgerichtet. Das zusätzliche Montagehilfselement 27a bildet somit einen Positionierungsanschlag.
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Das zusätzliche Montagehilfselement 27a liegt nun mit der Befestigungsverzahnung auf dem verzahnungsfreien Mantelflächenbereich, welcher einen geringeren Radius aufweist als Bereiche der Zähne der Hauptverzahnung 21a, auf. Das als Sonnenwelle ausgebildete Getriebeelement 20a kann nunmehr gegenüber dem zusätzlichen Montagehilfselement 27a und somit gegenüber dem als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelement 12a verdreht werden. Es ist somit eine Einstellung unterschiedlicher Phasenlage zu dem Getriebeelement 12a möglich. Das zusätzliche Montagehilfselement 27a ist somit im Anschlag drehbar zu dem Getriebeelement 20a mit der Hauptverzahnung 21a ausgebildet.
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In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5 verwiesen wird. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellers 10b mit einem als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebe 11b, das zur Verstellung einer Phasenlage zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle vorgesehen ist, und das ein als Planetenradträger ausgebildetes erstes Getriebeelement 12b als Getriebeeingang, ein gegenüber dem ersten Getriebeelement 12b drehbar angeordnetes, als Sonnenwelle ausgebildetes zweites Getriebeelement 20b als Getriebeausgang, ein als Planetenräder ausgebildete Getriebeelemente 13b, 15b und ein als Hohlrad ausgebildetes drittes Getriebeelement 24b als Stellelement sowie eine Montagehilfseinheit 22a, die dazu vorgesehen ist, die Getriebeelemente 12b, 13b, 15b, 17b, 20b während einer Montage gegeneinander auszurichten, aufweist.
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Die Montagehilfseinheit 22b umfasst wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel Anfasungen 23b von Getriebeverzahnungen 14b, 16b der Getriebeelemente 13b, 15b, eine Hilfsverzahnung 19b des Getriebeelements 12b sowie ein zusätzliches Montagehilfselement 27b, das zu einem Eingriff in die Hilfsverzahnung 19b vorgesehen ist. Das zusätzliche Montagehilfselement 27b ist ferner dazu vorgesehen, während der Montage drehfest mit den Getriebeelementen 12b, 20b und axial beweglich mit dem Getriebeelement 20b verbunden zu werden. Das Getriebeelemente 20b ist ferner als ein Sonnenrad in Bauform einer Sonnenwelle ausgebildet, das eine Suchspitze 26b zur Ausbildung der Montagehilfseinheit 22b aufweist. Die Suchspitze 26b ermöglicht ein einfaches Einführen in eine Durchführöffnung des als Planetenradträger ausgebildeten Getriebeelements 12b auch ohne Ausrichtung der Sonnenwelle durch das zusätzliche Montagehilfselement 27b.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nockenwellenversteller
- 11
- Getriebe
- 12
- Getriebeelement
- 13
- Getriebeelement
- 14
- Getriebeverzahnung
- 15
- Getriebeelement
- 16
- Getriebeverzahnung
- 17
- Getriebeelement
- 18
- Getriebeverzahnung
- 19
- Hilfsverzahnung
- 20
- Getriebeelement
- 21
- Hauptverzahnung
- 22
- Montagehilfseinheit
- 23
- Anfasung
- 24
- Getriebeelement
- 25
- Endanschlag
- 26
- Suchspitze
- 27
- Montagehilfselement
- 28
- Verzahnung
- 29
- Sicherungsring
- 30
- Sicherungsring
- 31
- Sicherungsring
- 32
- Bolzen
- 33
- Bolzen
