Die Erfindung betrifft ein insbesondere zur Verwendung in einem elektromechani- sehen Nockenwellenversteller eines Verbrennungsmotors geeignetes Wellgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Wellgetriebes.

Ein gattungsgemäßes Wellgetriebe ist beispielsweise aus der DE 10 2016 201 536 A1 bekannt. Das bekannte Wellgetriebe umfasst ein Antriebselement, ein Abtriebsele- ment, sowie einen Wellgenerator, der ein Kugellager mit einem elliptischen Innenring und einen flexiblen Außenring aufweist. Der Außenring ist von einem flexiblen, außen- verzahnten Getriebeelement umgeben, welches im Fall der DE 10 2016 201 536 A1 eine außenseitige, ringförmig umlaufende Verstärkung aufweist.

Weitere Wellgetriebe, welche ebenso wie das Wellgetriebe nach der DE 10 2016 201 536 A1 als Stellgetriebe eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers geeignet sind, sind zum Beispiel in den Dokumenten DE 10 2016 216 594 B3 und DE 10 2016 207 930 B3 offenbart. In jedem der drei genannten Fälle ist das flexible Getriebeele- ment als Flexring ausgebildet. Ein Flexring weist allgemein die Form eines zu einem Ring gebogenen Bandes auf und unterscheidet sich damit von flexiblen Getriebeele- menten, welche einen radial nach innen oder radial nach außen gerichteten Flansch aufweisen, das heißt eine Topfform beziehungsweise Kragenform beschreiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die Verwendung in einem elektro- mechanischen Nockenwellenversteller geeignetes Wellgetriebe gegenüber dem ge- nannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Gesichtspunk- ten weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wellgetriebe mit den Merkma- len des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Monta- ge eines Wellgetriebes gemäß Anspruch 10. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Montageverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt das Wellgetriebe, und umgekehrt.

Das Wellgetriebe umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption ein innenverzahntes, gehäusefestes Antriebselement, ein außenverzahntes, als Flexring ausgebildetes Ge- triebeelement, sowie ein innenverzahntes Abtriebselement, wobei die Innenverzah- nung des Antriebselementes ebenso wie die Innenverzahnung des Abtriebselementes partiell mit der Verzahnung des Flexrings kämmt, und wobei zur Verformung des Flexrings ein Wellgenerator vorgesehen ist, der von einer ersten Stirnseite der gehäu- sefesten, das Antriebselement umfassenden Anordnung aus betätigbar ist, wogegen das Abtriebselement zur Verbindung mit einer auf der gegenüberliegenden, abtriebs- seitigen Stirnseite angeordneten Welle, insbesondere Nockenwelle, vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß weist das Antriebselement eine sich gestuft von der ersten Stirnsei- te zur abtriebsseitigen Stirnseite hin aufweitende Innenumfangsfläche auf, wobei durch das Antriebselement mehrere in derselben Axialrichtung wirksame, sich auf der abtriebsseitigen Stirnseite befindende Anschläge in Form von Axialgleitlagerflächen gebildet sind, nämlich eine innere Axialgleitlagerfläche gegenüber dem Flexring und eine äußere Axialgleitlagerfläche gegenüber dem Abtriebselement.

Durch diese Gestaltung vereint das Antriebselement als einstückiges Bauteil zahlrei- che Funktionen in sich und wird dementsprechend auch als multifunktionale Antriebs- welle bezeichnet. Montagetechnisch von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass der Flexring und das Abtriebselement von derselben Seite aus, nämlich von der ab- triebsseitigen Stirnseite aus, in das Antriebselement einsetzbar sind. Bereits vor dem Zusammensetzten des Wellgetriebes ist der Flexring mit einem Wellgenerator zu einer Baugruppe kombinierbar, welche insgesamt als Verstellwelle bezeichnet wird, und als Ganzes in das Antriebselement eingeschoben wird, bevor das Abtriebselement mon- tiert wird. Das innenverzahnte Antriebselement des Wellgetriebes ist in bevorzugter Ausgestal- tung einstückig mit einem Getriebeelement eines Umschlingungsgetriebes verbunden. Dieses Getriebeelement, bei welchem es sich um ein Kettenrad oder um ein Riemen- rad handeln kann, bildet somit zusammen mit den übrigen Abschnitten des Antriebs- elementes ein drehbares Gehäuse des Wellgetriebes.

Das Abtriebselement kann im Antriebselement durch eine Gleitlagerung in Radialrich- tung gelagert sein, wobei Gleitlagerflächen an einer Innenumfangsfläche des Antriebs- elementes sowie an einer Außenumfangsfläche des Abtriebselementes gebildet sind. Die Gleitlagerfläche des Antriebselementes kann hierbei in einer Axialrichtung durch die äußere Axialgleitlagerfläche des Antriebselementes begrenzt sein.

Die Montage des Wellgetriebes ist in folgenden Schritten möglich:

- Ein innenverzahntes Antriebselement wird bereitgestellt, dessen Innenum- fangsfläche sich von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten, abtriebsseiti- gen Stirnseite hin gestuft aufweitet, wobei im engeren Bereich der Innenum- fangsfläche die Verzahnung des Antriebselementes ausgebildet und zur ersten Stirnseite hin durch eine innere Axialgleitlagerfläche abgeschlossen ist, und wobei durch den aufgeweiteten Bereich der Innenumfangsfläche ei- ne in Radialrichtung wirksame Gleitlagerfläche gebildet ist, und wobei der Übergang vom engeren Bereich zum aufgeweiteten Bereich der Innenum- fangsfläche als äußere Axialgleitlagerfläche ausgebildet ist,

- in das innenverzahntes Antriebselement wird von der abtriebsseitigen Stirn- seite aus eine Anordnung, welche ein flexibles, außenverzahntes Getriebe- element und einen zur Verformung dieses Getriebeelementes vorgesehe- nen Wellgenerator umfasst, bis zur inneren Axialgleitlagerfläche eingescho- ben,

- weiter wird in das innenverzahnte Antriebselement, ebenfalls von der ab- triebsseitigen Stirnseite aus, ein hohlzylindrisches Abtriebselement einge- setzt, welches eine Innenverzahnung aufweist, die auf die Außenverzah- nung des flexiblen Getriebeelementes aufgeschoben wird, wobei eine Au- ßenumfangsfläche des Abtriebselementes in Kontakt mit der Gleitlagerflä- che des Antriebselementes kommt und eine die Außenumfangsfläche ab- schließende Stirnfläche des Abtriebselementes bis zur äußeren Axialgleitla- gerfläche vorgeschoben wird,

- das Abtriebselement wird durch ein Sicherungsmittel gegen Herausziehen aus dem Antriebselement zur abtriebsseitigen Stirnseite hin gesichert.

Als Sicherungsmittel zur Sicherung des Abtriebselementes gegen Herausziehen aus dem Antriebselement ist insbesondere ein Sicherungsring geeignet, welcher in eine Nut in einem partiell zylindrischen Fortsatz eingreift, der als integraler Bestandteil des Antriebselementes auf dessen abtriebsseitiger Stirnseite angeordnet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist durch den stirnseitigen Fortsatz des An- triebselementes zugleich eine Verdrehwinkelbegrenzungskontur gebildet. Diese Ver- drehwinkelbegrenzungskontur wirkt mit einer Anschlagkontur zusammen, die vor- zugsweise direkt durch das Abtriebselement gebildet ist. Mittels der genannten Kontu- ren ist der Verstellbereich des als Stellgetriebe verwendbaren Wellgetriebes begrenzt.

Das Wellgetriebe kann entweder als Plusgetriebe oder als Minusgetriebe konzipiert sein. Beiden Auslegungen ist gemeinsam, dass keine Verstellung des Abtriebsele- mentes gegenüber dem Antriebselement auftritt, solange eine typischerweise elekt- romotorisch angetriebene Welle, mit welcher der Wellgenerator betätigt wird, mit der- selben Drehzahl wie das Antriebselement rotiert. Bei Erhöhung der Drehzahl der Wel- le des Wellgenerators wird das Abtriebselement im Fall eines Plusgetriebes in dersel- ben Richtung verstellt, in welcher das Antriebselement rotiert. Im Fall eines Minusge- triebes tritt dagegen eine Verstellung in der entgegengesetzten Richtung auf.

Eine Auslegung als Plusgetriebe ist dann gegeben, wenn die Winkelrelation zwischen dem Flexring und dem Antriebselement in jedem Betriebszustand unverändert bleibt. Der Flexring wirkt mit dem Antriebselement in diesem Fall als Kupplungsstufe zu- sammen. Dies wird durch eine übereinstimmende Zähnezahl der Außenverzahnung des Flexrings und der Innenverzahnung des Antriebselementes erreicht. Dagegen weicht beim Plusgetriebe die Zahl der Zähne des Flexrings von der Zahl der Zähne der Innenverzahnung des Abtriebselementes ab.

Umgekehrt ist bei einem Minusgetriebe die Kupplungsstufe zwischen dem Flexring und dem Abtriebselement gegeben. In diesem Fall weist der Flexring eine von der In- nenverzahnung des Antriebselementes abweichende Anzahl an Zähnen auf. Mit Hilfe eines Minusgetriebes ist auf einfache Weise eine fail safe-Position„früh“ einer No- ckenwelle im Fall einer Verwendung des Wellgetriebes als Stellgetriebes eines No- ckenwellenverstellers realisierbar.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung nä- her erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 ein Wellgetriebe in einer Schnittdarstellung,

Fig. 2 das Wellgetriebe in stirnseitiger Ansicht,

Fig. 3 das Wellgetriebe in Explosionsdarstellung.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnetes Wellgetriebe weist ein An- triebselement 2 und ein als Flohlrad ausgebildetes Abtriebselement 4 auf. Ein Ketten- rad 3 ist integraler Bestandteil des Antriebselementes 2. Das Wellgetriebe 1 kommt als Stellgetriebe eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers zum Einsatz. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion und Verwendung des Wellgetriebes 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen. Ein Flexring 5, welcher allgemein als flexibles Getriebeelement bezeichnet wird, weist eine Außenverzahnung 8 auf, die sowohl mit einer Innenverzahnung 6 des Antriebs- elementes 2 als auch mit einer Innenverzahnung 7 des Abtriebselementes 4 kämmt. Beim Betrieb des Wellgetriebes 1 wird der Flexring 5 permanent durch einen Wellge- nerator 9 verformt. Der Wellgenerator 9 arbeitet mit einem Wälzlager 31 , nämlich Ku- gellager, wobei ein Innenring 11 des Wälzlagers 31 drehfest mit einer Welle eines nicht dargestellten Elektromotors des Nockenwellenverstellers gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen der Motorwelle und dem Innenring 1 1 ist hierbei mit H ilfe einer nur ansatzweise dargestellten Ausgleichskupplung, nämlich Oldham-Kupplung, herge- stellt, welche mehrere Bolzen 12 umfasst, die fest mit dem Innenring 11 des Kugella- gers 31 verbunden sind.

Auf dem Innenring 11 rollen Kugeln 32 als Wälzkörper ab, welche in einem Käfig ge- führt sind. Die durch den Innenring 11 gebildete Wälzkörperlaufbahn, auf welcher die Kugeln 32 abrollen, weist in an sich bekannter Weise eine nicht kreisrunde, elliptische Form auf. Durch die unrunde Form des Innenrings 11 wird ein Außenring 13, welcher im Gegensatz zum Innenring 11 nachgiebig ist, permanent ebenfalls in eine unrunde Form gezwungen. Der Flexring 5 umgibt unmittelbar den Außenring 13, ohne mit die- sem fest verbunden zu sein. Die elliptische Form des Innenrings 11 sorgt dafür, dass die Außenverzahnung 8 lediglich an zwei Stellen, welche einander diametral gegen- über liegen, in die Innenverzahnungen 6, 7 eingreift. Die Anzahl der Zähne der Innen- verzahnung 7 des Abtriebselementes 4 stimmt mit der Anzahl der Zähne der Außen- verzahnung 8 überein. Somit bleibt beim Betrieb des Wellgetriebes 1 die Winkelrelati- on zwischen dem Flexring 5 und dem Abtriebselement 4 konstant. Die Kopplung zwi- schen dem Flexring 5 und dem Abtriebselement 4 wird dementsprechend auch als Kupplungsstufe des Wellgetriebes 1 bezeichnet.

Die Anzahl der Zähne der Innenverzahnung 6 des Antriebselementes 2 weicht dage- gen von der Anzahl der Zähne der Außenverzahnung 8 geringfügig, nämlich um die Zahl zwei, ab. Dies führt dazu, dass eine volle Umdrehung des Innenrings 11 in Rela- tion zum Antriebselement 2 in eine geringfügige Verdrehung zwischen dem Abtriebs- element 4 und dem Antriebselement 2 umgesetzt wird. Das Wellgetriebe 1 fungiert damit als hochuntersetztes Stellgetriebe, nämlich als Minusgetriebe. Solange beim Betrieb des Nockenwellenverstellers der Innenring 11 mit derselben Drehzahl wie das Antriebselement 2 rotiert, dreht sich auch das Abtriebselement 4 mit dieser Drehzahl. Wird ausgehend von diesem Betriebszustand die Drehzahl des Innenrings 11 erhöht, was bedeutet, dass der Innenring 11 dem Antriebselement 2 vorauseilt, so wird das Abtriebselement 4 gegenüber dem Antriebselement 2 in die entgegengesetzte Rich- tung verstellt. Umgekehrt wird durch eine Verzögerung des Innenrings 11 gegenüber dem Antriebselement 2 ein Vorauseilen des Abtriebselements 4 in Relation zum An- triebselement 2 bewirkt. In jedem Fall sind somit die Verstellrichtungen des Innenrings 11 einerseits und des Abtriebselementes 4 andererseits, jeweils bezogen auf die Win- kellage des Antriebselementes 2, einander entgegengesetzt.

Das Antriebselement 2 beschreibt, wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht, eine mehr- fach gestufte Topfform, wobei das Kettenrad 3 als Kragen des andeutungsweise topf- förmigen Antriebselementes 2 zu sehen ist. Das Kettenrad 3 schließt einstückig an ei- nen insgesamt mit 20 bezeichneten, gestuften topfförmigen Abschnitt des Antriebs- elementes 2 an. Innerhalb des topfförmigen Abschnitts 20 ist eine ringförmig umlau- fende Stufe 21 ausgebildet. Insgesamt weitet sich das Antriebselement 2 sowohl an dessen Außenumfangsfläche als auch an dessen Innenumfangsfläche gestuft von ei- ner ersten Stirnseite Si zu einer abtriebsseitigen Stirnseite SAB hin auf. An der ersten Stirnseite Si ist der Elektromotor, welcher den Innenring 11 des Wellgenerators 9 an- treibt, anzuschließen. Auf der abtriebsseitigen Stirnseite SAB ist dagegen die zu ver- stellende Nockenwelle mit dem Abtriebselement 4 verbunden. Hierbei ist eine nicht dargestellte Zentralschraube durch eine Bohrung 18 im Abtriebselement 4 hindurch in die Nockenwelle eingeschraubt. Die Bohrung 18 ist umrandet von einem Zapfen 17, der aus dem mit 16 bezeichneten Boden des als Hohlrad gestalteten Abtriebselemen- tes 4 herausragt.

Bereits vor der Montage des Wellgetriebes 1 ist das nachgiebige Getriebeelement 5 mit dem Wellgenerator 9 zu einer Anordnung 10 zusammengesetzt, welche als Ver- stellwelle bezeichnet wird. Als erster Montageschritt wird die bereits vormontierte Ver- stellwelle 10 von der abtriebsseitigen Stirnseite SAB aus in das Antriebselement 2 ein- geschoben. Hierbei gelangt die Außenverzahnung 8 partiell, nämlich lediglich in zwei engen Umfangsbereichen, in Eingriff mit der Innenverzahnung 6. Flierdurch ist bereits eine Führung der Verstellwelle 10 im Antriebselement 2 gegeben. Die Verstellwelle 10 wird im Antriebselement 2 soweit vorgeschoben, bis sie an einer ringförmigen inneren Axialgleitlagerfläche 23 des Antriebselementes 2 anschlägt. Die innere Axialgleitlager- fläche 23 ist durch die Innenfläche eines Innenbordes 33 gegeben, welcher auf der ersten Stirnseite Si an den topfförmigen Abschnitt 20 anschließt. Der Innenbord 33 stellt damit einen rudimentären Boden des topfförmigen Antriebselementes 2 dar.

Nachdem die Verstellwelle 10 in das Antriebselement 2 eingesetzt ist, wird auch das Abtriebselement 4 von der abtriebsseitigen Stirnseite SAB aus in das Antriebselement 2 eingeschoben. Das Abtriebselement 4 weist einen zylindrischen Abschnitt 14 auf, an dessen Innenumfangsfläche sich die Innenverzahnung 7 befindet. Beim Einsetzen des Abtriebselementes 4 in die Anordnung aus Antriebselement 2 und Verstellwelle 10 wird die Innenverzahnung 7 auf die Außenverzahnung 8 des Flexrings 5 aufgescho- ben. Gleichzeitig kommt eine mit 29 bezeichnete Außenumfangsfläche des Abtrieb- selementes 4, welche eine Gleitlagerfläche darstellt, mit einer Gleitlagerfläche 22 des Antriebselementes 2 in Kontakt. Durch die Gleitlagerflächen 22, 29 ist im zusammen- gebauten Wellgetriebe 1 eine Radiallagerung zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 4 gegeben.

Das Abtriebselement 4 kann bei der Montage soweit im Antriebselement vorgescho- ben werden, bis eine äußere Axialgleitlagerfläche 24 des Antriebselementes 2 erreicht ist. Hierbei schlägt eine Stirnfläche 30 des Abtriebselementes 4 an der ringförmigen äußeren Axialgleitlagerfläche 24 an, womit eine axiale Gleitlagerung zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 4 gegeben ist. Auch die innere Axialgleit- lagerfläche 23 stellt eine Komponente einer Gleitlagerung dar.

Auf der der Stirnfläche 30 gegenüberliegenden Stirnseite des Abtriebselementes 4, das heißt an der abtriebsseitigen Stirnseite SAB, ist ein Flansch 1 5 am Abtriebsele- ment 4 ausgebildet. An den Flansch 15 ist eine Anschlagkontur 19 angeformt, welche mit einer Verdrehwinkelbegrenzungskontur 28 des Antriebselementes 2 zusammen- wirkt. Die Verdrehwinkelbegrenzungskontur 28 ist in einen zylindrisch ausgebildeten Fortsatz 25 des Antriebselementes 2 integriert. Bei der Verdrehwinkelbegrenzungs- kontur 28 handelt es sich um eine Aussparung am Umfang des zylindrischen Fortsat- zes 25. Durch die Zusammenwirkung zwischen der Anschlagkontur 19 einerseits und der Verdrehwinkelbegrenzungskontur 28 andererseits ist der Verstellbereich des Wellgetriebes 1 begrenzt.

In der Innenumfangsfläche des zylindrisch ausgebildeten Fortsatzes 25 befindet sich eine Nut 26, in die nach dem Einschieben des Abtriebselementes 4 in das Antriebs- element 2 ein Sicherungsring 27 eingesetzt wird. Durch den Sicherungsring 27 ist die gesamte Anordnung aus Abtriebselement 4 und Verstellwelle 10 in einer Axialrich- tung, nämlich zur abtriebsseitigen Stirnseite SAB hin, im Antriebselement 2 gesichert. In der entgegengesetzten Axialrichtung ist eine Sicherung der genannten Anordnung 4, 10 durch das Antriebselement 2 selbst gegeben.

Bezuqszeichenliste Wellgetriebe

Antriebselement

Kettenrad

Abtriebselement

Flexring

Innenverzahnung des Antriebselementes Innenverzahnung des Abtriebselementes Außenverzahnung

Wellgenerator

Verstellwelle

Innenring

Bolzen

Außenring

zylindrischer Abschnitt

Flansch

Boden

Zapfen

Bohrung

Anschlagkontur

topfförmiger Abschnitt

Stufe

Gleitlagerfläche

innere Axialgleitlagerfläche

äußere Axialgleitlagerfläche

Fortsatz

Nut

Sicherungsring

Verdrehwinkelbegrenzungskontur Gleitlagerfläche

Stirnfläche

Kugellager 32 Kugel

33 Innenbord

Si erste Stirnseite

SAB abtriebsseitige Stirnseite