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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Aus
DE 10 2014 003 368 A1 ist ein Stirnrad für einen Nockenwellenversteller bekannt. Das Stirnrad weist ein Hauptrad und ein Ausgleichsrad auf, die dazu vorgesehen sind, gleichzeitig mit einem weiteren Stirnrad zu kämmen. Ein Spannelement dient zur Erzeugung eines zwischen dem Hauptrad und dem Ausgleichsrad wirkenden Drehmoments, um das Hauptrad und das Ausgleichsrad gegen das weitere Stirnrad zu verspannen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass zur Anordnung des Spannelements eine nur aufwendig herstellbare Aufnahme am Grundkörper des Hauptrads erforderlich ist. Zudem sind sowohl am Hauptrad als auch am Ausgleichsrad weitere Modifikationen zur Drehmomentabstützung des Spannelements notwendig. Ein Sicherungselement, das in einer Montageposition das zwischen dem Hauptrad und dem Ausgleichsrad wirkende Drehmoment abstützt, erfordert einen radial asymmetrisch geformten Wirkabschnitt, der ebenfalls nur aufwendig herstellbar ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeanordnung der vorgenannten Art hinsichtlich ihres Aufbaues, ihrer Herstellung und Montage zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird eine Getriebeanordnung für einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Getriebeanordnung weist ein erstes Stirnrad mit einer ersten Stirnradverzahnung und ein zu diesem koaxial und verdrehbar angeordnetes zweites Stirnrad mit einer zweiten Stirnradverzahnung auf. Es sind Federmittel vorgesehen, durch die ein zwischen dem ersten und zweiten Stirnrad wirkendes Drehmoment erzeugbar ist, derart, dass das Zahnflankenspiel von erster und zweiter Stirnradverzahnung in Eingriff mit einer Verzahnung eines weiteren Getriebeelements minimierbar ist. Erfindungsgemäß ist zum axialen Abschluss der Getriebeanordnung nach außen ein koaxial angeordnetes und mit dem ersten Stirnrad drehfest verbundenes Abdeckelement vorgesehen, an dem die Federmittel zur Drehmomentabstützung abgestützt und axial geführt sind. Da ein Abdeckelement zur Getriebeabdeckung ohnehin erforderlich ist, können auf diese Weise zusätzliche Bauteile zur Federabstützung und Führung der Federmittel vermieden werden. Außerdem ist die Federabstützung am Abdeckelement besonders einfach, beispielsweise durch Umformen, herstellbar.
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Eine besonders einfach aufgebaute Federabstützung wird durch eine axiale Ausbuchtung am Abdeckelement ermöglicht, die an einer in Umfangs- bzw. Drehrichtung des zweiten Stirnrads ausgerichteten Flanke eine erste Federabstützfläche bildet, an der die Federmittel mit einem ersten Federschenkel abgestützt sind.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Abdeckelement, die Federmittel und das zweite Stirnrad koaxial hintereinander angeordnet sind. Bevorzugt sind dabei die Federmittel einerseits am Abdeckelement und andererseits am zweiten Stirnrad axial geführt. Auf diese Weise ist zugleich letzteres über die Federmittel am Abdeckelement axial gesichert.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist am Abdeckelement eine Aufnahme zur vorübergehenden Anordnung von Sicherungsmitteln zur Fixierung der Federmittel während der Montage der Getriebeanordnung an der Brennkraftmaschine vorgesehen. Auf besonders vorteilhafter Weise kann so das Abdeckelement zugleich zur Fixierung der Federmittel während der Montage verwendet werden.
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In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung kann die Aufnahme als axiales Durchgangsloch am Abdeckelement zur vorübergehenden Lagerung eines Sicherungselements ausgebildet sein. Die Aufnahme ist bevorzugt an der Ausbuchtung des Abdeckelements ausgeführt. Das Sicherungselement dient während der Montage zur Abstützung des von den Federmitteln erzeugten Drehmoments. Vorzugsweise ermöglicht es dabei auch eine vorbestimmte Ausrichtung von erstem und zweitem Stirnrad zueinander in Dreh- bzw. Umfangsrichtung.
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Die Ausbuchtung am Abdeckelement ist durch Umformen, insbesondere durch Durchstellen oder Fließpressen, besonders einfach hergestellt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Hohlrad mit einer Innenverzahnung koaxial angeordnet und mit dem ersten Stirnrad drehfest verbunden. Hierbei ist es möglich, die Federmittel auf dem Außendurchmesser des Hohlrads radial abzustützen bzw. zu führen. Es ist auch von Vorteil, wenn das zweite Stirnrad mit dem Innendurchmesser zumindest teilweise auf dem Außendurchmesser des Hohlrads gelagert ist. Vorzugsweise steht das Hohlrad an der Innenverzahnung in Eingriff mit einem Getriebeelement eines Verstellgetriebes des Nockenwellenverstellers.
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Eine weitere Federabstützung in Umfangs- bzw. Drehrichtung ist auf einfache Weise an einer axialen Stirnseite des zweiten Stirnrads als axialer Vorsprung ausführbar. Vorzugsweise bildet dieser an einer in Umfangs- bzw. Drehrichtung ausgerichteten Flanke eine zweite Federabstützfläche, an der die Federmittel mit einem zweiten Federschenkel abgestützt sind. Der Vorsprung ist besonders vorteilhaft durch Sintern herstellbar.
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Bevorzugt sind das erste Hohlrad und das erste Stirnrad über zumindest eine axiale Schraubenverbindung mit dem Abdeckelement drehfest verbunden.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung für einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine,
- 2 die Getriebeanordnung in einem Querschnitt,
- 3 eine Einzelansicht eines Abdeckelements der Getriebeanordnung,
- 4 einen vergrößerten Ausschnitt der Getriebeanordnung,
- 5 eine Einzelansicht eines Stirnrads der Getriebeanordnung,
- 6 eine teilgeschnittene axiale Seitenansicht der Getriebeanordnung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die in 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Getriebeanordnung für einen Nockenwellenversteller zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine weist ein erstes Stirnrad 1 mit einer ersten Stirnradverzahnung 2 und ein zu diesem koaxial und verdrehbar angeordnetes zweites Stirnrad 3 mit einer zweiten Stirnradverzahnung 4 auf. Die Stirnradverzahnungen 2, 4 sind als Außenverzahnungen mit annähernd gleicher Verzahnungsgeometrie, d.h. mit gleicher Zähnezahl, mit gleichem Normaleingriffswinkel und Modul, ausgeführt. Federmittel 5 sind zwischen dem ersten und zweiten Stirnrad 1, 3 mit einem Drehmoment wirkend angeordnet, derart, dass das Zahnflankenspiel von erster und zweiter Stirnradverzahnung 2, 4 in Eingriff mit einer Verzahnung eines nicht dargestellten weiteren Getriebeelements minimierbar ist. Auf diese Weise bilden erstes und zweites Stirnrad 1, 3 ein außenverzahntes sogenanntes vorgespanntes Stirnrad. Hierbei dient das erste Stirnrad 1 zur Übertragung eines Drehmoments zum Antrieb einer nicht dargestellten Nockenwelle, während das zweite Stirnrad 2 als sogenanntes Verspannrad zur Verspannung der Stirnräder 1, 3 vorgesehen ist. Zur axialen Getriebeabdeckung ist ein koaxial angeordnetes Abdeckelement 6 vorgesehen, das hier als einfacher kreisrunder flacher Deckel ausgeführt ist und die Getriebeanordnung an einer axialen Seiten nach außen abdeckt. An der dem Innern der Getriebeanordnung zugewandten axialen Innenseite des Abdeckelements 6 sind die Federmittel 5 abgestützt und zugleich axial geführt. Die Federabstützung am Abdeckelement 6 dient dabei der Drehmomentabstützung. Hierzu ist am Abdeckelement 6 in einem radial äußeren Bereich ausgehend vom Außendurchmesser eine axiale Ausbuchtung 7 vorgesehen, die zwei voneinander abgewandte in Umfangsrichtung des Abdeckelements 6 bzw. in Drehrichtung des zweiten Stirnrads 3 ausgerichtete Flanken 8, 9 bildet (1, 3 und 4). An einer Flanke 8 ist eine erste Federabstützfläche 10 ausgeführt, an der die Federmittel 5 mit einem ersten freien Federschenkel 11 abgestützt sind. Die Ausbuchtung 7 ist durch Umformen einfach herstellbar.
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Die Federmittel 5 sind als einfach offener Ring in C-Form mit zwei freien Schenkeln 11, 12 ausgeführt. Das Abdeckelement 6, die Federmittel 5 und das zweite Stirnrad 3 können wie dargestellt koaxial unmittelbar hintereinander angeordnet sein (1). Dabei sind die Federmittel 5 axial einerseits an der planen Innenseite 13 des Abdeckelements 6 und andererseits an der den Federmitteln 5 zugewandten planen axialen Stirnseite 14 des zweiten Stirnrads 3 axial geführt (2). Auf diese Weise ist zugleich letzteres über die Federmittel 5 am Abdeckelement axial gesichert.
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Am zweiten Stirnrad 3 ist an der axialen Stirnseite 14 ein axialer Vorsprung 15 mit zwei voneinander abgewandten in Umfangs- bzw. Drehrichtung ausgerichteten Flanken 16, 17 vorgesehen (2, 4, 5 und 6). An einer Flanke 16 ist eine zweite Federabstützfläche 18 ausgebildet, an der die Federmittel 5 mit einem zweiten Schenkel 12 abgestützt sind. Hierbei bildet der Vorsprung 15 an seinem freien Ende eine plane axiale Fläche 19 (2).
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Damit die Getriebeanordnung am Motor der Brennkraftmaschine montiert werden kann, ist es erforderlich, beide Stirnräder 1, 3 mit zueinander fluchtenden Zahnlücken der Stirnradverzahnungen 2, 4 anzuordnen. Hierzu sind nicht dargestellte Sicherungsmittel erforderlich, die das Dreh- bzw. Verspannmoment der Federmittel 5 abstützt und eine Ausrichtung der Stirnräder 1, 3 mit fluchtenden Zahnlücken der Stirnradverzahnungen 2, 4 zueinander sicherstellt. Die Sicherungsmittel sind nach der Endmontage der Getriebeanordnung entfernbar, um den Verspannmechanismus zu aktivieren. Zur Anordnung des Sicherungsmittel ist am Abdeckelement 6 an der Ausbuchtung 7 eine Aufnahme 20 vorgesehen (1, 3, 4). Die Aufnahme 20 ist als axiales Durchgansloch, hier als einfache Durchgangsbohrung, ausgeführt, in der beispielsweise ein stiftförmiges ausgeführtes Sicherungselement axial einsteckbar und lagerbar ist.
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Ein Hohlrad 21 ist mit einer Innenverzahnung 22 koaxial angeordnet und mit dem ersten Stirnrad 1 drehfest verbunden (1, 2, 4). Die Innenverzahnung 22 steht in Eingriff mit einer Außenverzahnung 30 eines Getriebeelements 23 eines Verstellgetriebes 24. An der Innenverzahnung 22 ist das Antriebsmoment vom ersten Stirnrad 1 übertragbar. Zugleich dient die Innenverzahnung 22 zur Abstützung eines vom Verstellgetriebe 24 übertragbaren Verstellmoments zur Verstellung der nicht dargestellten Nockenwelle.
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Auf dem Außendurchmesser des Hohlrads 21 sind die Federmittel 5 radial abgestützt und geführt (2). Zudem ist das zweite Stirnrad 3 einerseits mit dem Innendurchmesser eines ersten axialen Endabschnitts 25 auf dem Außendurchmesser des Hohlrads 21 und andererseits mit dem Innendurchmesser eines zweiten axialen Endabschnitts 26 auf dem Außendurchmesser eines ringförmigen Lagerabschnitts 27 des ersten Stirnrads 1 verdrehbar gelagert. Der Lagerabschnitt 27 ist an einer axialen Stirnseite des ersten Stirnrads 1 einteilig mit diesem axial vorstehend ausgebildet. Das erste Stirnrad 1 bildet hierbei ein Gehäuse, das abtriebsseitig das Verstellgetriebe 24 und ein mit der Nockenwelle zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbindbares Abtriebshohlrad 28 radial außen umfasst. Mit dem Innendurchmesser ist das erste Stirnrad 1 auf dem Außendurchmesser des Abtriebshohlrads 28 radial gelagert. Letzteres bildet abtriebsseitig einen axialen Flansch 36, mit dem es am ersten Stirnrad 1 axial gelagert und an der Nockenwelle, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Zentralschraube, drehfest befestigbar ist.
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Ausgehend von der axialen Außenseite des Abdeckelements 6 sind mehrere über den Umfang desselben gleichmäßig verteilt angeordnete axiale Schraubenverbindungen 29 vorgesehen, durch die das Abdeckelement 6, das Hohlrad 21 und das erste Stirnrad 1 drehfest verbunden sind (1, 2 4 und 6). Das Verstellgetriebe 24 ist als Wellgetriebe und das Getriebeelement 23 als elastisch verformbarer Zahnring, als sogenannter Flexring des Wellgetriebes, mit einer Außenverzahnung 30 ausgebildet (2). Das Getriebeelement 23 greift mit einem ersten Verzahnungsabschnitt 30a der Außenverzahnung 30 in die Innenverzahnung 22 des Hohlrads 21 und mit einem zweiten Verzahnungsabschnitt 30b in eine Innenverzahnung 31 des Abtriebshohlrads 28 ein.
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Durch einen nicht dargestellten elektrischen Stellantrieb ist über eine nur teilweise dargestellte Kupplung 32, die durch eine zentrale axiale Durchgangsöffnung 33 des Abdeckelements 6 hindurchgeführt ist, ein Verstellmoment auf einen Innenring 34 des Verstellgetriebes 24, der den sogenannten Wellgenerator des Wellgetriebes bildet, übertragbar (1 und 2). Das Verstellmoment ist über das Getriebeelement 23 bzw. den Flexring des Verstell- bzw. Wellgetriebes 24 auf das Abtriebshohlrad 28 und die mit diesem drehfest verbundene Nockenwelle zur Einstellung der Steuerzeiten eines oder mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine übertragbar. Auf besonders vorteilhafte Weise ist so durch die erfindungsgemäße Getriebeanordnung ein elektrischer Nockenwellenversteller realisierbar. Das Abdeckelement 6, die Stirnräder 1, 3, die Federmittel 5, das Hohlrad 21, das Verstellgetriebe 24 und das Abtriebshohlrad 28 sind koaxial zu einer Mittelachse 35 angeordnet, die zugleich eine Drehachse bildet (2). Die zentrale axiale Durchgangsöffnung 33 des Abdeckelements 6 kann zugleich zur Montage von nicht dargestellten Befestigungsmitteln, insbesondere einer Zentralschraube, zur Befestigung des Abtriebshohlrads 28 an der Nockenwelle dienen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stirnrad
- 2
- Stirnradverzahnung
- 3
- Stirnrad
- 4
- Stirnradverzahnung
- 5
- Federmittel
- 6
- Abdeckelement
- 7
- Ausbuchtung
- 8
- Flanke
- 9
- Flanke
- 10
- Federabstützfläche
- 11
- Schenkel
- 12
- Schenkel
- 13
- Innenseite
- 14
- Stirnseite
- 15
- Vorsprung
- 16
- Flanke
- 17
- Flanke
- 18
- Federabstützfläche
- 19
- Fläche
- 20
- Aufnahme
- 21
- Hohlrad
- 22
- Innenverzahnung
- 23
- Getriebeelement
- 24
- Verstellgetriebe
- 25
- Endabschnitt
- 26
- Endabschnitt
- 27
- Lagerabschnitt
- 28
- Abtriebshohlrad
- 29
- Schraubenverbindung
- 30
- Außenverzahnung
- 30a
- Verzahnungsabschnitt
- 30b
- Verzahnungsabschnitt
- 31
- Innenverzahnung
- 32
- Kupplung
- 33
- Durchgangsöffnung
- 34
- Innenring
- 35
- Mittelachse
- 36
- Flansch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014003368 A1 [0002]
