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,