EP2828493A1 - Vorrichtung zur phasenverschiebung des drehwinkels eines antriebsrades zu einer abtriebswelle - Google Patents

Vorrichtung zur phasenverschiebung des drehwinkels eines antriebsrades zu einer abtriebswelle

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Publication number
EP2828493A1
EP2828493A1 EP13704078.8A EP13704078A EP2828493A1 EP 2828493 A1 EP2828493 A1 EP 2828493A1 EP 13704078 A EP13704078 A EP 13704078A EP 2828493 A1 EP2828493 A1 EP 2828493A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gear
rotation
output shaft
drive wheel
phase shifting
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.)
Withdrawn
Application number
EP13704078.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Köster
Andres Tönnesmann
Michael Breuer
Costantino Brunetti
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.)
Kolbenschmidt Pierburg Innovations GmbH
Original Assignee
Kolbenschmidt Pierburg Innovations GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Kolbenschmidt Pierburg Innovations GmbH filed Critical Kolbenschmidt Pierburg Innovations GmbH
Publication of EP2828493A1 publication Critical patent/EP2828493A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/2854—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion involving conical gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H35/008—Gearings or mechanisms with other special functional features for variation of rotational phase relationship, e.g. angular relationship between input and output shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/2863—Arrangements for adjusting or for taking-up backlash
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/12—Arrangements for adjusting or for taking-up backlash not provided for elsewhere
    • F16H2057/126—Self-adjusting during operation, e.g. by a spring
    • F16H2057/127—Self-adjusting during operation, e.g. by a spring using springs

Definitions

  • the invention relates to a device for phase shifting the angle of rotation of a drive wheel to an output shaft with a
  • the axes of rotation extend radially and an actuator, via which the rotary axis carrier is rotatable.
  • phase shifting devices are known in particular for phase shifting between a crankshaft and a camshaft of a combustion engine.
  • the phase shift is used for variable valve timing to improve the combustion process in the engine.
  • vane-type cam phaser, camshaft chain adjuster or axially displaceable toothing elements are known for phase shifting the camshaft.
  • electrical phase adjusters which work with a planetary gearbox, has proven to be particularly advantageous. These offer the possibility of a stepless adjustment, so that a high variability is achieved. o
  • DE 10 2008 060 219 AI discloses a device for phase shifting between a camshaft and a crankshaft with a planetary gear.
  • the drive gear is biased axially in the direction of the double gear, a backlash between the drive gear and the first gear of the double gear is ensured in a simple manner by loading a einzel5 component of the transmission. It is on the size of the bias voltage, the force of the tooth flanks adjustable.
  • the driven gear is biased in the direction of the double gear, so that a backlash between the second gear and the driven gear via only a single loaded component is achieved. Again, the desired force between the tooth flanks can be adjusted via the biasing force.
  • the drive gear and the output gear are axially on the same side of the double gear and the drive gear is disposed radially outside of the driven gear.
  • This design allows for suitable dimensioning of the gears an adjustment with translations in a wide range by 1: 100, so that an extremely fine adjustment is created.
  • a cover is arranged on the drive gear and driven gear axially opposite side of the double gear, which is connected to the drive gear, so that the 5 gearbox is largely closed to the outside, whereby the ingress of contaminants can be prevented.
  • the rotary axis carrier is at least rotationally fixedly arranged on an adjusting shaft which can be actuated via the actuator. So o can be connected directly to the actuator and dispense with upstream transmission gear. This also allows a very accurate bearing feedback.
  • a first spring between the cover and the rotary axis support, by means of which the drive gear wheel is biased against the double gear wheel.
  • a radially inwardly facing annular projection is formed on the drive gear against the axially abuts a second spring on the axially opposite side of a rear of the output gear rests and by means of which the output gear is biased against the double gear. So again with just one additional component, the desired bias can be generated. Again, there is a simple installation.
  • the biasing force of the first spring is greater than that EP2013 / 052561
  • Preload force of the second spring This ensures that, although the second spring is supported on the drive gear, this is still biased to the double gear.
  • the first and / or the second spring are designed as a corrugated spring, whereby over the entire circumference a uniform pressing force is generated.
  • a needle bearing is disposed between the axis of rotation and the first spring spring, whereby a wear of the spring in the phase shift is thus excluded in a relative movement between the axis of rotation support and the cover.
  • a wear of the second spring is advantageously prevented in relative movement between the drive gear and the driven gear by a sliding ring is disposed between the driven gear and the second spring.
  • annular groove is also formed on the annular projection of the drive gear, in which the second spring is arranged, whereby this is easy to assemble and to position accurately.
  • the driven gear has an axially extending annular shoulder against which abuts a radial seal, rests on the radially opposite side of the annular projection of the drive gear.
  • a complete seal against the ingress of contaminants but also of liquids such as oil and the like is ensured in a simple manner by a radial shaft seal is arranged radially between the cover and the adjusting.
  • the figure shows a sectional view of a device according to the invention for the phase shift of the rotational angle of a drive wheel to an output shaft in a perspective view.
  • the inventive device for phase adjustment consists of a driven by a chain or a toothed belt drive wheel 10, the movement of which is transmitted via a gear 12 to the output shaft 14 serving as the camshaft.
  • the transmission 12 has a drive gear 16 which is fixedly connected to the drive gear 10 radially surrounding the drive gear 16.
  • This drive gear 16 is designed as a crown wheel, so that teeth of the drive gear 16 are formed on the axial side of the drive gear 16.
  • the drive gear 16 meshes with three first gears 18 of three double gears 20, the radially inner second gears 22 mesh with an output gear 24, which in turn is designed as a crown, so that its teeth are axially to the three second gears 22. Accordingly, this output gear 24 is located radially inside the drive gear 16 and axially on the same side.
  • the double gears 20 are arranged uniformly at a distance of 120 ° over the circumference of a rotary axle carrier 26, on which the radially extending axes of rotation are formed, on which the double gears 20 are rotatably mounted.
  • a movement of the rotary axle carrier 26 to the output gear 24 is made possible by a ball bearing 27, the inner ring is disposed on one of two opposite stages of a otherwise hollow cylindrical axis of rotation 26 and the outer ring abuts against a radially delimiting wall 29 of an annular recess of the output gear 26.
  • the Drehachsenarme 26 is mounted on an adjusting shaft 28 which is connected to an actuator, not shown, which consists for example of an electric motor.
  • the adjusting shaft 28 is arranged axially in extension of the camshaft 14, on which the output gear is screwed by a screw 30 prior to attachment of the adjusting Wefle 28.
  • a radial shaft seal 34 is disposed between the inner diameter of the cover 32 and the adjusting shaft 28, the radial outer side abuts against an annular projection 36 of the cover 32.
  • a corresponding seal by means of a further radial shaft sealing ring 38 is also provided on the axially opposite side between the fixedly arranged on the camshaft 14 driven gear 24 and the drive gear 16.
  • This radial shaft sealing ring 38 is arranged radially between an axially extending annular shoulder 40 of the output gear 24 and a radially inwardly facing annular projection 42 of the drive gear 16, the hnrades 24 axially opposite a rear side 44 of the toothed part of the Abtriebsza.
  • an annular axially extending groove 46 in the region of the radially inner diameter of the cover 32 is formed as a wave spring first spring 48, which presses against a needle bearing 50, the axially opposite side rests against a shoulder 52 at the second stage of the rotary axis carrier 26.
  • the radially inner region of the cover 32 bears against the radial shaft sealing ring 34 on the opposite side.
  • the corrugated spring 48 pushes the cover 32 away from the rotary axis support 26.
  • the slip ring 58 and the needle bearing 50 provide a low-friction adjustment.
  • the present transmission 12 has a self-locking, which means that in normal operation, the adjusting shaft 28 is largely entrained when driving the drive wheel 10. Accordingly, a transmission of the rotational movement from the drive wheel 10 via the drive gear 16 to the double gears 20 and the output gear 24 is formed on the attached camshaft 14, wherein all parts rotate together.
  • the adjusting shaft 28 is either held or rotated at a different speed or direction than the drive wheel 10.
  • the rotational axis carrier 26 and with this via the double gears 20, the output gear 24 is rotated relative to the drive wheel 10 .
  • ratios in the range of 1: 100 can be realized, so that a full rotation of the adjusting shaft 28 would result in a rotation of the camshaft 14 to the drive wheel 10 of only about 4 ° compared to the rotation of the drive wheel 10. Accordingly, a very accurate phase adjustment is possible.
  • Such a device for phase shifting the angle of rotation of a drive wheel 10 to an output shaft 14 accordingly has a backlash between the individual gear stages, without the number of components or the effort during assembly worth mentioning climb. It is achieved a play and wear compensation with adjustable escapement. The result is a low-noise, durable and sensitive device for phase adjustment with unlimited

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Abstract

Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle, insbesondere zur Verstellung der Phase zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle bekannt, welche über einen zumeist elektrisch betriebenen Aktuator, der mit einem zwischengeschalteten Getriebe zusammenwirkt, erfolgt. Das Getriebe (12) weist ein mit dem Antriebsrad (10) verbundenes Antriebszahnrad (16) und ein mit der Abtriebswelle (14) verbundenes Abtriebszahnrad (24) sowie zumindest ein Doppelzahnrad (20), dessen erstes Zahnrad (18) mit dem Antriebszahnrad (16) kämmt und dessen zweites Zahnrad (22) mit dem Abtriebszahnrad (24) kämmt, auf. Das oder die Doppelzahnräder (20) sind auf einem Drehachsenträger (26) drehbar befestigt, dessen Drehachsen sich radial erstrecken und der über einen Aktuator drehbar ist. Zur Herstellung einer Spielfreiheit und eines Verschleißausgleichs im Getriebe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Antriebszahnrad (16) axial in Richtung zum Doppelzahnrad (20) vorgespannt ist.

Description

5 Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle mit einem
10 Getriebe mit einem mit dem Antriebsrad verbundenen Antriebszahnrad und einem mit der Abtriebsweile verbundenen Abtriebszahnrad sowie zumindest einem Doppelzahnrad, dessen erstes Zahnrad mit dem Antriebszahnrad kämmt und dessen zweites Zahnrad mit dem Abtriebszahnrad kämmt, und welches auf einem Drehachsenträger
15 drehbar befestigt ist, dessen Drehachsen sich radial erstrecken und einem Aktuator, über den der Drehachsenträger drehbar ist.
Derartige Vorrichtungen sind insbesondere zur Phasenverschiebung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eines0 Verbrennungsmotors bekannt. Die Phasenverschiebung dient zur variablen Ventilzeitsteuerung zur Verbesserung des Verbrennungsprozesses im Motor. Zur Phasenverschiebung der Nockenwelle sind beispielsweise Flügelzellen-Nockenversteller, Nockenwellenkettenversteller oder axial verschiebbare Verzahnungselemente bekannt. Als besonders vorteilhaft5 hat sich die Verwendung von elektrischen Phasenverstellern herausgestellt, welche mit einem Planetengetriebe arbeiten. Diese bieten die Möglichkeit einer stufenlosen Verstellung, so dass eine hohe Variabilität erreicht wird. o So wird in der DE 10 2008 060 219 AI eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung zwischen einer Nockenwelle und einer Kurbelwelle mit einem Planetengetriebe offenbart. Hierbei wird die Drehung der Kurbelwelle über eine Kette oder einen Riemen auf ein Antriebsrad, welches fest mit einem Antriebszahnrad verbunden ist, übertragen, welches über das Planetengetriebe mit der Nockenwelle gekoppelt ist, die wiederum fest mit einem Abtriebszahnrad verbunden ist. Antriebszahnrad
5 und Abtriebszahnrad sind als Kronenräder ausgebildet, die an axial gegenüberliegenden Seiten der als Doppelzahnräder ausgebildeten Planetenräder angeordnet sind, deren Drehachsen sich radial von einem Planetenradträger erstrecken, der drehbar auf einer Buchse, die die Nockenwelle umgibt, angeordnet ist. Eine Phasenverstellung erfolgt durch o eine Drehung der Planetenräder durch axiale Verschiebung einer auf die Planetenräder wirkenden Zahnstange.
Ein derartiger Nocken wellenphasenversteller weist jedoch das Problem auf, dass die Anordnung der Zahnkränze zueinander schwierig ist, so dass entweder kein ausreichender Zahneingriff besteht oder eine ungewollte Hemmung auftritt.
Des Weiteren ist aus der US 5,680,836 ein Planetengetriebe zur Phasenverstellung bekannt, bei dem die Achsen der Planetenräder parallel zur Achse der Nockenwelle sowie des Hohlrades und des Sonnenrades sind. Zur korrekten Einstellung des Zahnspiels werden entweder die Zähne mit wachsenden Flankenbreiten ausgebildet oder konische Zahnräder verwendet, wobei jeweils über Schraubenfedern die Pianetenräder in Richtung der wachsenden Flanken breiten des Sonnenrades oder des Hohlrades belastet werden.
Eine derartige Ausführung ist jedoch sehr kompliziert, da eine große Anzahl an Federn benutzt werden muss und die Herstellung der Zahnräder deutlich aufwendiger ist als bei zylindrischen Zahnrädern mit konstanten Zahnflankenbreiten. 2013/052561
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Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer Abtriebswelle zu schaffen, bei der eine Spielfreiheit zwischen den Zahnflanken eingestellt werden kann, ohne dass ein Verkanten oder Verkeilen der Zahnflanken zu 5 befürchten ist. Dabei soll jedoch ein möglichst einfacher Aufbau und geringer Bauraum des Phasenstellers bei hoher Haltbarkeit gewährleistet werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des l o Drehwinkels zwischen einem Antriebsrad und einer Abtriebswelle mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Dadurch, dass das Antriebszahnrad axial in Richtung zum Doppelzahnrad vorgespannt ist, wird auf einfache Weise durch Belastung eines einzelnen5 Bauteils des Getriebes eine Spielfreiheit zwischen dem Antriebszahnrad und dem ersten Zahnrad des Doppelzahnrades sichergestellt. Dabei ist über die Größe der Vorspannung die Kraft der Zahnflanken aufeinander einstellbar. 0 Vorzugsweise ist das Abtriebszahnrad in Richtung zum Doppelzahnrad vorgespannt, so dass auch eine Spielfreiheit zwischen dem zweiten Zahnrad und dem Abtriebszahnrad über lediglich ein einzelnes belastetes Bauteil erzielt wird . Auch hier kann über die Vorspannkraft die gewünschte Kraft zwischen den Zahnflanken eingestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind das Antriebszahnrad und das Abtriebszahnrad axial an der gleichen Seite des Doppelzahnrades und ist das Antriebszahnrad radial außerhalb des Abtriebszahnrades angeordnet. Diese Bauform ermöglicht bei geeigneter Dimensionierung der Zahnräder eine Verstellung mit Übersetzungen in einem weiten Bereich um 1 : 100, so dass eine extrem feine Verstellmöglichkeit geschaffen wird. P T/EP2013/052561
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Vorzugsweise ist an der zum Antriebszahnrad und Abtriebszahnrad axial gegenüberliegenden Seite des Doppelzahnrades eine Abdeckung angeordnet, welche mit dem Antriebszahnrad verbunden ist, so dass das 5 Getriebe nach außen weitestgehend geschlossen ist, wodurch das Eindringen von Verunreinigungen verhindert werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn der Drehachsenträger zumindest dreh fest auf einer Verstellwelle angeordnet ist, welche über den Aktuator betätigbar ist. So o kann der Aktuator direkt angeschlossen und auf vorgeschaltete Übersetzungsgetriebe verzichtet werden. Dies ermöglicht auch eine sehr genaue Lagerückmeldung.
Besonders bevorzugt ist es, zwischen der Abdeckung und dem 5 Drehachsenträger eine erste Feder anzuordnen, mittels derer das Antriebszahnrad gegen das Doppelzahnrad vorgespannt ist. So kann auf einfache Weise mittels nur einer Feder, die gegen den axial feststehenden Drehachsenträger anliegt, die Vorspannung hergestellt werden. Montage und Aufbau bleiben sehr einfach.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist am Antriebszahnrad ein nach radial innen weisender ringförmiger Vorsprung ausgebildet, gegen den axial eine zweite Feder anliegt, an deren axial gegenüberliegender Seite eine Rückseite des Abtriebszahnrades anliegt und mittels derer das Abtriebszahnrad gegen das Doppelzahnrad vorgespannt ist. So kann erneut mit nur einem zusätzlichen Bauteil die erwünschte Vorspannung erzeugt werden. Auch hier ergibt sich eine einfache Montage.
Um sicherzustellen, dass durch die Vorspannkraft der zweiten Feder nicht das Antriebszahnrad vom ersten Zahnrad des Doppelzahnrades weggedrückt wird, ist die Vorspannkraft der ersten Feder größer als die EP2013/052561
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Vorspannkraft der zweiten Feder. So wird sichergestellt, dass, obwohl die zweite Feder sich am Antriebszahnrad abstützt, dieses dennoch zum Doppelzahnrad vorgespannt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und/oder die zweite Feder als Wellfeder ausgeführt, wodurch über den gesamten Umfang eine gleichmäßige An press kraft erzeugt wird.
Vorzugsweise ist zwischen dem Drehachsenträger und der ersten Feder ein Nadellager angeordnet, wodurch ein Verschleiß der Feder bei der Phasenverschiebung also bei einer Relativbewegung zwischen dem Drehachsenträger und der Abdeckung ausgeschlossen wird.
In gleicher Weise wird vorteilhafterweise auch ein Verschleiß der zweiten Feder bei Relativbewegung zwischen dem Antriebszahnrad und dem Abtriebszahnrad verhindert, indem zwischen dem Abtriebszahnrad und der zweiten Feder ein Gleitring angeordnet ist.
Zur positionsgenauen und sicheren Anordnung ist an der Abdeckung eine ringförmige Nut ausgebildet, in der die erste Feder angeordnet ist. Dies vereinfacht auch die Montage, da die Feder mit der Abdeckung aufgesetzt werden kann.
Vorzugsweise ist auch am ringförmigen Vorsprung des Antriebszahnrades eine ringförmige Nut ausgebildet, in der die zweite Feder angeordnet ist, wodurch auch diese einfach zu montieren und genau zu positionieren ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abtriebszahnrad einen sich axial erstreckenden ringförmigen Absatz auf, gegen den ein Radialweilendichtring anliegt, an dessen radial gegenüberliegender Seite der ringförmige Vorsprung des Antriebszahnrades anliegt. Auf diese Weise wird ein Eindringen von Verunreinigungen in das Innere des Getriebes und 3 052561
6 insbesondere in den Bereich zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebszahnrad sichergestellt.
Eine vollständige Abdichtung gegen das Eindringen von Verunreinigungen aber auch von Flüssigkeiten wie Öl und dergleichen wird auf einfache Weise sichergestellt, indem radial zwischen der Abdeckung und der Verstellwelle ein Radialwellendichtring angeordnet ist.
Es wird somit eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle geschaffen, die einfach aufgebaut und zu montieren ist, dabei jedoch eine Spielfreiheit zwischen den Getriebestufen sicherstellt, ohne dass die Komplexität der Vorrichtung nennenswert steigt. Eine lange Lebensdauer wird durch eine gute Abdichtung und gute Gleiteigenschaften zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Teilen sichergestellt.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die Figur zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle in perspektivischer Darstellung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Phasenverstellung besteht aus einem über eine Kette oder einen Zahnriemen angetriebenen Antriebsrad 10, dessen Bewegung über ein Getriebe 12 auf die als Abtriebswelle 14 dienende Nockenwelle übertragen wird.
Das Getriebe 12 weist ein Antriebszahnrad 16 auf, welches fest mit dem radial das Antriebszahnrad 16 umgebenden Antriebsrad 10 verbunden ist. Dieses Antriebszahnrad 16 ist als Kronenrad ausgeführt, so dass Zähne des Antriebszahnrades 16 an der axialen Seite des Antriebszahnrades 16 ausgebildet sind.
Das Antriebszahnrad 16 kämmt mit drei ersten Zahnrädern 18 dreier Doppelzahnräder 20, deren radial innen liegende zweite Zahnräder 22 mit einem Abtriebszahnrad 24 kämmen, welches wiederum als Kronenrad ausgeführt ist, so dass auch dessen Zähne axial zu den drei zweiten Zahnrädern 22 weisen. Entsprechend liegt dieses Abtriebszahnrad 24 radial innerhalb des Antriebszahnrades 16 und axial auf der gleichen Seite.
Die Doppelzahnräder 20 sind gleichmäßig im Abstand von 120° über den Umfang eines Drehachsenträgers 26 angeordnet, an dem die sich radial erstreckenden Drehachsen ausgebildet sind, auf denen die Doppelzahnräder 20 drehbar gelagert sind. Eine Bewegung des Drehachsenträgers 26 zum Abtriebszahnrad 24 wird durch ein Kugellager 27 ermöglicht, dessen Innenring auf einer von zwei gegenüberliegenden Stufen eines im Übrigen hohlzylindrischen Drehachsenträgers 26 angeordnet ist und dessen Außenring gegen eine radial begrenzende Wand 29 einer ringförmigen Ausnehmung des Abtriebszahnrades 26 anliegt. Der Drehachsenträger 26 ist auf einer Verstellwelle 28 befestigt, die mit einem nicht dargestellten Aktuator verbunden ist, der beispielsweise aus einem Elektromotor besteht.
Die Verstellwelle 28 ist axial in Verlängerung der Nockenwelle 14 angeordnet, an der das Abtriebszahnrad über eine Schraube 30 vor der Befestigung der Verstellwefle 28 festgeschraubt wird.
Axial wird die Seite des Getriebes 12, aus der die Verstellwelle 28 hinausragt, durch eine Abdeckung 32 weitestgehend verschlossen, welche wiederum am Antriebsrad 10 an der zum Antriebszahnrad 16 und zum Abtriebszahnrad 24 axial gegenüberliegenden Seite der Doppeizahnräder 20 befestigt ist. Um das Getriebe 12 gegen ein Eindringen von Flüssigkeiten oder festen Verunreinigungen zu schützen, ist zwischen dem inneren Durchmesser der Abdeckung 32 und der Verstellwelle 28 ein Radialwellendichtring 34 angeordnet, dessen radiale Außenseite gegen einen ringförmigen Vorsprung 36 der Abdeckung 32 anliegt.
Eine entsprechende Abdichtung mittels eines weiteren Radialwellendichtringes 38 ist auch an der axial gegenüberliegenden Seite zwischen dem fest auf der Nockenwelle 14 angeordneten Abtriebszahnrad 24 und dem Antriebszahnrad 16 vorgesehen. Dieser Radialwellendichtring 38 ist radial zwischen einem sich axial erstreckenden ringförmigen Absatz 40 des Abtriebszahnrades 24 und einem nach radial innen weisenden ringförmigen Vorsprung 42 des Antriebszahnrades 16 angeordnet, der axial gegenüber einer Rückseite 44 des verzahnten Teils des Abtriebsza hnrades 24 liegt.
Um einen spielfreien Eingriff der Zahnräder 16, 20, 24 ineinander zu gewährleisten und gleichzeitig bei einer relativen Drehung zueinander geringe Reibung zu erzeugen, wird in einer ringförmigen sich axial erstreckenden Nut 46 im Bereich des radial inneren Durchmessers der Abdeckung 32 eine als Wellfeder ausgebildete erste Feder 48 angeordnet, welche gegen ein Nadellager 50 drückt, dessen axial gegenüberliegende Seite gegen einen Absatz 52 an der zweiten Stufe des Drehachsenträgers 26 anliegt. Der radial innen liegende Bereich der Abdeckung 32 liegt an der gegenüberliegenden Seite gegen den Radialwellendichtring 34 an. Die Wellfeder 48 drückt die Abdeckung 32 vom Drehachsenträger 26 weg. Da die Abdeckung 32 über das Antriebsrad 16 fest mit dem Antriebszahnrad 16 verbunden ist, wird dieses in Richtung der Doppelzahnräder 20 vorgespannt, so dass ein Spiel im Zahneingriffsbereich entfällt. Zusätzlich ist am nach radial innen weisenden ringförmigen Vorsprung 42 des Antriebszahnrades 16 an der zum Drehachsenträger 26 weisenden Seite eine ringförmige sich axial erstreckende Nut 54 ausgebildet, in der ebenfalls eine als Wellfeder ausgebildete zweite Feder 56 angeordnet ist, die gegen einen Gleitring 58 anliegt, der gegen die Rückseite 44 des Abtriebszahnrades 24 anliegt, so dass eine Vorspannung des Abtriebszahnrades 24 in Richtung der Doppelzahnräder 20 erzeugt wird. 5 Diese Feder 56 weist eine geringere Vorspannkraft auf als die erste Feder 48, da andernfalls die Vorspannung der ersten Feder 48 zu den Doppelzahnrädern 20 aufgehoben würde. Der Gleitring 58 und das Nadellager 50 sorgen für eine reibungsarme Verstellung. o Das vorliegende Getriebe 12 weist eine Selbsthemmung auf, die dazu führt, dass im Normalbetrieb die Verstellwelle 28 bei Antrieb des Antriebsrades 10 weitgehend mitgeschleppt wird. Entsprechend entsteht eine Übertragung der Drehbewegung vom Antriebsrad 10 über das Antriebszahnrad 16 zu den Doppelzahnrädern 20 und dem Abtriebszahnrad 24 auf die daran befestigte Nockenwelle 14, wobei alle Teile gemeinsam miteinander umlaufen.
Zur Phasenverschiebung zwischen dem Antriebsrad 10 und der Abtriebswelle 14 wird die Verstellwelle 28 entweder festgehalten oder mit einer anderen Geschwindigkeit oder Richtung gedreht als das Antriebsrad 10. Hierdurch wird der Drehachsenträger 26 und mit diesem auch über die Doppelzahnräder 20 das Abtriebszahnrad 24 relativ zum Antriebsrad 10 verdreht. Bei dieser Getriebebauform können Übersetzungen im Bereich von 1 : 100 realisiert werden, so dass eine volle Umdrehung der Verstellwelle 28 im Vergleich zur Drehung des Antriebsrades 10 eine Verdrehung der Nockenwelle 14 zum Antriebsrad 10 von nur etwa 4° zur Folge hätte. Entsprechend ist eine sehr genaue Phasenverstellung möglich.
Eine derartige Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades 10 zu einer Abtriebswelle 14 weist entsprechend eine Spielfreiheit zwischen den einzelnen Getriebestufen auf, ohne dass die Anzahl der Bauteile oder der Aufwand bei der Montage nennenswert steigen. Es wird ein Spiel- und Verschleißausgleich bei einstellbarer Hemmung erreicht. So entsteht eine geräuscharme, langlebige und feinfühlige Vorrichtung zu Phasenverstellung mit unbeschränktem
Verstellwinkel.
Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Modifikationen im Vergleich zu den beschriebenen Ausführungsformen möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So können beispielsweise verschiedene Anzahlen an Doppelzahnrädern verwendet werden oder die Befestigung der Federn anders ausgeführt werden. Auch sind andere Elemente zur Verbesserung der Gleiteigenschaften verwendbar,

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
, Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades (10) zu einer Abtriebswelle (14) mit
einem Getriebe (12) mit
einem mit dem Antriebsrad (10) verbundenen Antriebszahnrad ( 16) und einem mit der Abtriebswelle (14) verbundenen Abtriebszahnrad (24) sowie
zumindest einem Doppelzahnrad (20), dessen erstes Zahnrad (18) mit dem Antriebszahnrad (16) kämmt und dessen zweites Zahnrad (22) mit dem Abtriebszahnrad (24) kämmt, und welches auf einem Drehachsenträger (26) drehbar befestigt ist, dessen Drehachsen sich radial erstrecken und einem Aktuator, über den der Drehachsenträger (26) drehbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antriebszahnrad (16) axial in Richtung zum Doppelzahnrad (20) vorgespannt ist.
Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abtriebszahnrad (24) in Richtung zum Doppelzahnrad (20) vorgespannt ist.
Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Antriebszahnrad ( 16) und das Abtriebszahnrad (24) axial an der gleichen Seite des Doppelzahnrades (20) angeordnet sind und das Antriebszahnrad (16) radial außerhalb des Abtriebszahnrades (24) angeordnet ist.
4. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der zum Antriebszahnrad (16) und Abtriebszahnrad (24) axial gegenüberliegenden Seite des Doppelzahnrades (20) eine Abdeckung (32) angeordnet ist, welche mit dem Antriebszahnrad (16) verbunden ist.
5. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Drehachsenträger (26) zumindest drehfest auf einer Verstellwelle (28) angeordnet ist, welche über den Aktuator betätigbar ist.
6. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 4 oder
5,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Abdeckung (32) und dem Drehachsenträger (26) eine erste Feder (48) angeordnet ist, mittels derer das Antriebszahnrad (16) gegen das Doppelzahnrad (20) vorgespannt ist.
7. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 2 bis
6,
dadurch gekennzeichnet, dass am Antriebszahnrad (16) ein nach radial innen weisender ringförmiger Vorsprung (42) ausgebildet ist, gegen den axial eine zweite Feder (56) anliegt, an deren axial gegenüberliegender Seite eine Rückseite (44) des Abtriebszahnrades (24) anliegt und mittels derer das Abtriebszahnrad (24) gegen das Doppelzahnrad (20) vorgespannt ist.
8. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorspannkraft der ersten Feder (48) größer ist als die Vorspannkraft der zweiten Feder (56).
9. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 6 bis
8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite Feder (48, 56) als Wellfedern ausgeführt sind.
10. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 6 bis
9,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Drehachsenträger (26) und der ersten Feder (48) ein Nadellager (50) angeordnet ist.
11. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Abtriebszahnrad (24) und der zweiten Feder (56) ein Gleitring (58) angeordnet ist.
12. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Abdeckung (32) eine ringförmige ut (46) ausgebildet ist, in der die erste Feder (48) angeordnet ist.
13. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
am ringförmigen Vorsprung (42) des Antriebszahnrades (16) eine ringförmige Nut (54) ausgebildet ist, in der die zweite Feder (56) angeordnet ist.
14. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 7 bis
13,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Abtriebszahnrad (24) einen sich axial erstreckenden ringförmigen Absatz (40) aufweist, gegen den ein Radialwellendichtring (38) anliegt, an dessen radial gegenüberliegender Seite der ringförmige Vorsprung (42) des Antriebszahnrades ( 16) anliegt.
15. Vorrichtung zur Phasenverschiebung des Drehwinkels eines Antriebsrades zu einer Abtriebswelle nach einem der Ansprüche 5 bis
14,
dadurch gekennzeichnet, dass
radial zwischen der Abdeckung (32) und der Verstellwelle (28) ein Radialwellendichtring (34) angeordnet ist.
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