WO2023134864A1 - Device for phase shifting a rotational angle of a drive part relative to a driven part - Google Patents

Device for phase shifting a rotational angle of a drive part relative to a driven part Download PDF

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WO2023134864A1
WO2023134864A1 PCT/EP2022/050761 EP2022050761W WO2023134864A1 WO 2023134864 A1 WO2023134864 A1 WO 2023134864A1 EP 2022050761 W EP2022050761 W EP 2022050761W WO 2023134864 A1 WO2023134864 A1 WO 2023134864A1
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WO
WIPO (PCT)
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eccentric
gear
double gear
fluid chamber
inner sleeve
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/050761
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Nowak
Michael Breuer
Stephan Schmitt
Fabienne SCHNELLE
Original Assignee
Pierburg Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg Gmbh filed Critical Pierburg Gmbh
Priority to PCT/EP2022/050761 priority Critical patent/WO2023134864A1/en
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    • 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
    • F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for phase shifting an angle of rotation of a drive part to an output part, with a double gear wheel, which has an externally toothed, first gear wheel and an externally toothed, second gear wheel, the two gear wheels being non-rotatably connected to one another, an internally toothed, first ring gear, which is non-rotatably connected to the drive part and is operatively connected to the externally toothed, first gear, an internally toothed, second ring gear, which is non-rotatably connected to the driven part and is operatively connected to the externally toothed, second gear, and an eccentric on which the double gear is rotatably mounted, at least one prestressing element being arranged radially between the double gearwheel and the eccentric for the radial prestressing of the double gearwheel.
  • Such devices are known in particular for phase shifting between a crankshaft and a camshaft.
  • the phase shift is used to control the opening and closing times of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine, which improves the gas exchange process.
  • Eccentric gears which are usually designed with an eccentric, are often used for the phase shift between the crankshaft and the camshaft.
  • Two, firmly connected, externally toothed gears are mounted on an eccentric, with a first, externally toothed gear wheel with a drive ring gear and a second, externally toothed gear wheel with a Are output ring gear engaged.
  • the eccentric is driven by an actuator, whereby the level of the phase shift and the direction of the phase shift can be adjusted by the eccentric rotational speed.
  • a device for phase-shifting a rotation angle of a driving part to a driven part is disclosed, for example, in JP 2012-092720.
  • the device has a driven drive part, a driven part and an eccentric gear.
  • the eccentric gear comprises an eccentric on the outer surface of which a double gear wheel with two different external toothings is rotatably mounted.
  • a first external toothing is operatively connected to a first, internally toothed ring gear and a second external toothing is operatively connected to a second, internally toothed ring gear.
  • the first ring gear is firmly connected to the drive part and the second ring gear is firmly connected to the driven part.
  • a prestressing element i.e. an elastomeric element, is provided radially between the eccentric and the double gear wheel in order to radially prestress the double gear wheel against the ring gears.
  • the elastomer element is deformed and prestressed during the assembly process, so that the elastomer element radially prestresses the double gear wheel in the assembled state.
  • the elastomer element has a hollow-cylindrical shape and is held radially and axially in its assembled position by compression between a bearing element and the eccentric or the double gear wheel.
  • devices for phase shifting an angle of rotation of a drive part to a driven part are also known, in which the double gear wheel is replaced by a sheet metal spring forming the pretensioning element is radially biased.
  • Such a device is disclosed, for example, in US 2016/298506 A1.
  • the purpose of the preloading element is to radially preload the double gear, whereby backlash between the gears of the double gear and the ring gears can be avoided.
  • the preload should be relatively low so that the wear in the toothing pairings is not significantly increased by the preload.
  • Such a low preload is achieved by a preload element with a relatively low stiffness.
  • play between the gear wheels of the double gear wheel and the ring gears meshing with the gear wheels, which occurs during operation of the device and which results in particular from the radial forces from the toothing should be reliably prevented. This is achieved by a biasing element with a relatively high rigidity.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for phase shifting an angle of rotation of a drive part in relation to a driven part, in which wear in the toothing pairs between the gears and the ring gears is low and play in the toothing pairs can nevertheless be reliably prevented.
  • a hydraulic compensating device is arranged radially between the double gear and the eccentric for radial support of the double gear.
  • the hydraulic compensating device has a fluid chamber which can be filled with a fluid, in particular oil.
  • the fluid chamber is fluidically connected to a supply channel, through which the fluid chamber can be filled with the fluid.
  • a check valve is interposed between the supply channel and the fluid chamber, the check valve permitting fluid flow from the supply channel and blocking fluid flow from the fluid chamber.
  • the play between the gears of the double gear and the ring gears corresponding thereto is initially pressed out by the radial prestressing of the double gear by means of the prestressing element.
  • the fluid chamber is completely filled with the incompressible fluid via the supply channel, the incompressible fluid behaving like a rigid body and the double gear is held rigid in the prestressed state.
  • the double gear is loaded radially.
  • the incompressible fluid present in the fluid chamber is loaded in the process, with the fluid almost not yielding at all due to the incompressibility. In this way, the backlash between the gears of the double gear and the ring gears can be reliably prevented.
  • the fluid chamber is fluidically connected to a throttle discharge channel, through which fluid can drain out of the fluid chamber.
  • a throttle discharge channel is to be understood as meaning that the cross section of the throttle discharge channel is so small is that the fluid cannot or only slowly drain at a relatively high pressure on the chamber side.
  • the radial position of the double gear wheel which is fixed by the hydraulic compensating device, can be adapted to changes, such as thermal expansion of the components, through the throttle outlet channel, i.e. through the slight outflow of the fluid from the fluid chamber, which reduces wear between the ring gears and the gear wheels of the double gear wheel reduced and in particular jamming of the teeth of the double gear and the ring gears can be reliably prevented.
  • the double gear wheel can be adjusted radially and the play can be compensated for, for example, if there is increased wear on the gear teeth due to an advanced service life. In this case, fluid flows in via the supply channel.
  • the eccentric is preferably surrounded radially by an outer sleeve and an inner sleeve arranged within the outer sleeve, with the pretensioning element and the hydraulic compensating device being arranged radially between the eccentric and the inner sleeve.
  • the two outer sleeves are firmly connected to one another and, if necessary, form an inner ring of a bearing element that rotatably supports the double gear wheel. The radial prestressing of the prestressing element and the hydraulic compensating device thus acts on the double gear wheel via the inner and outer ring and via the bearing element supporting the double gear wheel.
  • the assembly of the device can be simplified by the arrangement of the prestressing element and the hydraulic compensating device between the eccentric and the inner and outer sleeves, the eccentric being preassembled with the prestressing element, the hydraulic compensating device, the inner sleeve and the outer sleeve can be and can be assembled as a module in the final assembly.
  • the eccentric has a recess on its outer peripheral surface, in which the hydraulic compensating element is arranged.
  • the inner sleeve rests with the inner peripheral surface on the outer peripheral surface of the eccentric.
  • the inner sleeve preferably delimits the fluid chamber radially and the inner sleeve and the outer sleeve delimit the throttle discharge channel, the inner sleeve and the outer sleeve each having a transverse bore, the transverse bores being fluidically connected to one another via a connecting channel delimited between an outer peripheral surface of the inner sleeve and an inner peripheral surface of the outer sleeve, and wherein the connecting channel has a smaller flow cross section than the transverse bore of the inner sleeve.
  • the throttle outlet channel can be formed in a simple manner by integrating the throttle outlet channel into the inner and outer sleeves.
  • the outer sleeve has a groove on the inner peripheral surface and/or the inner sleeve on the outer peripheral surface, which groove extends between the transverse bores and forms the connecting channel.
  • the check valve is preferably arranged within the fluid chamber and the eccentric has an inlet opening which is fluidically connected to the fluid chamber, the check valve having a spring support element fixedly arranged on the eccentric, a valve body and a spring element arranged prestressed between the spring support element and the valve body, the valve body delimits a flow cross section together with a valve seat formed on the inlet opening.
  • the supply channel extends at least in sections through the stripping part.
  • the supply channel extends from the camshaft, which already has a fluid supply, to the inlet opening.
  • the supply channel has in particular a horizontal section starting from the camshaft and a radial section adjoining the horizontal section and extending almost as far as the inlet opening.
  • the pretensioning element is preferably designed as an elastomer element and a groove is provided on an outer peripheral surface of the eccentric facing the double gear wheel.
  • the elastomer element serves to preload and dampen the double gear wheel.
  • the elastomeric element is axially fixed in a form-fitting manner on the eccentric or the double gear wheel, with the elastomeric element being pressed radially into the groove in its assembled state. In this way, a sliding out of the Reliably prevented elastomer element from the groove.
  • the preload between the double gear wheel and the ring gears is reliably ensured over the entire service life and damage to the device due to a displacement of the elastomer element is reliably prevented.
  • the groove is designed as a groove formed on the outer circumferential surface of the eccentric and running around the hydraulic compensating device, with the circumferential pretensioning element being arranged in the groove.
  • the circumferential groove has two sections extending in the circumferential direction and two sections extending in the axial direction of the eccentric, the sections in the circumferential direction being connected to one another via the sections in the axial direction, whereby a region of the outer circumferential surface of the eccentric is covered by the groove or the elastomer element is limited all around.
  • the hydraulic compensating device is arranged in this limited area.
  • the gap which would cause leakage from the fluid chamber is sealed by the elastomer element.
  • the double gear wheel is radially prestressed by the elastomer element and, on the other hand, the gap is sealed. An additional seal for sealing the gap can thus be saved.
  • a device is thus created in which on the one hand the wear in the pairings of teeth between the ring gears and the gears of the double gear is low and play in the pairings of teeth during operation of the device can nevertheless be reliably prevented.
  • An embodiment of a device according to the invention is shown in the figures and described below.
  • FIG. 1 shows an embodiment according to the invention of a device for phase shifting a driven part in relation to a driving part in a sectional view
  • FIG. 2 shows an eccentric, a hydraulic compensating device and a pretensioning element of the device according to the invention from FIG. 1 in an exploded view.
  • the device shown in Figure 1 comprises a drive part 2 and a driven part 4.
  • the driven part 4 is non-rotatably connected to a camshaft 6 via a screw 5, with a screw shank of the screw 5 extending through an opening 7 provided in the driven part 4 and in the camshaft 6 is screwed in.
  • the drive part 2 On an outer surface, the drive part 2 has a sprocket wheel 8 which is produced in one piece with the drive part 2 .
  • a chain drive (not shown) engages with the chain wheel 8 , which connects the chain wheel 8 to a crankshaft (also not shown) and transmits a rotational movement of the crankshaft to the drive part 2 .
  • An eccentric gear 16 is arranged on the side of the drive part 2 radially facing away from the chain wheel 8 .
  • the eccentric gear 16 has a first pair of gears 18 and a second pair of gears 20 .
  • the first pair of gears 18 comprises an internally toothed, first ring gear 22 and an externally toothed, first gear 24.
  • the internally toothed, first ring gear 22 is arranged on the side of the drive part 2 facing away from the chain wheel 8 and is produced in one piece with the drive part 2.
  • the externally toothed, first gear 24 forms together with an externally toothed, second gear 26, a double gear 25, wherein the the two externally toothed gears 24, 26 are connected to one another in a rotationally fixed manner and rotate with one another.
  • the externally toothed, second gear 26 is in engagement with an internally toothed, second ring gear 28 which is non-rotatably connected to the driven part 4 and together with the externally toothed, second gear 26 forms the second pair of gears 20 .
  • the double gear 25 is designed in such a way that the externally toothed, first gear 24 has an axially extending socket 27 onto which the externally toothed, second gear 26 is pushed.
  • the non-rotatable connection between the first and second externally toothed gearwheels 24, 26 can be produced, for example, via a toothing or a press fit.
  • the double gear 25 is rotatably mounted on an eccentric 32 driven by a drive unit not shown in the figures.
  • the eccentric 32 is a one-piece inner eccentric, which is rotatably mounted via a needle bearing 40 on an outer peripheral surface of a bearing stub 42 formed on the driven part 4 .
  • the inner running surface 44 of the needle bearing 40 is formed by the outer peripheral surface of the bearing stub 42 .
  • the outer running surface 46 of the needle bearing 40 forms the inner peripheral surface of the eccentric 32.
  • the double gear 25 is rotatably mounted on the eccentric 32 via a needle bearing 48 arranged radially between the double gear 25 and the eccentric 32 , the outer running surface 50 being formed by the inner peripheral surface of the double gear 25 .
  • the inner running surface 52 of the needle bearing 48 forms an outer peripheral surface of a multi-part sleeve 54 which is arranged on an outer peripheral surface of the eccentric 32 .
  • the sleeve 54 has an outer sleeve 56 and an inner sleeve 58 disposed within the outer sleeve 56, wherein the inner sleeve 58 is pressed into the outer sleeve 56 and is thus firmly connected to the outer sleeve 56 .
  • a pretensioning element 60 and a hydraulic compensating device 70 are arranged radially between the sleeve 54 and the eccentric 32 .
  • the biasing element 60 and the hydraulic compensating device 70 are shown in FIG. 2 in addition to FIG.
  • the prestressing element 60 is designed as an elastomeric element and is arranged in a groove 62 made on the outer circumferential surface of the eccentric 32, whereby the elastomeric element 60 is reliably held in a predefined position and undesired movement of the elastomeric element 60, particularly in the axial direction, is prevented.
  • the elastomer element 60 radially loads the double gear 25 by deforming the elastomer element 60 during assembly, i.e. prestressing it.
  • the play between the two externally toothed gears 24, 26 and the corresponding internally toothed ring gears 22, 28 can be compensated for by the radial load.
  • the double gear wheel 25 is radially damped by the elastomer element 60 .
  • the hydraulic compensating device 70 is arranged in a recess 72 formed on the eccentric 32 , ie on the outer peripheral surface of the eccentric 32 , and has a fluid chamber 74 and a check valve 80 .
  • the fluid chamber 74 is delimited by the walls of the recess 72 and by the inner sleeve 58 of the sleeve 54 resting on the outer peripheral surface of the eccentric 32, with a spring support element 82 being arranged on the lateral walls of the recess and the fluid chamber 74 thus being delimited indirectly by the wall .
  • the check valve 80 also has a valve body 84 and a spring element 86 .
  • the spring element 86 is between the spring support element 82 and one on the valve body 84 to reliable receiving of the spring element 86 arranged, shell-like element 85 biased.
  • the fluid chamber 74 is fluidically connected to a supply channel 100 on the one hand and to a throttle outlet channel 88 on the other hand.
  • the supply channel 100 is formed by the driven part 4 and has a horizontal section 102 and a section 104 adjoining the horizontal section 102 , the radial section 104 ending at the needle bearing 40 .
  • the fluid flowing through the supply channel 100 flows, starting from the radial section 104 via the needle bearing 40, i.e. via intermediate spaces of the needle bearing 40, to an inlet opening 96 formed on an inner peripheral surface of the eccentric 32 into the fluid chamber 74.
  • the check valve 80 is located at the inlet opening 96 arranged, wherein the valve body 84 with a provided at the inlet opening 96 valve seat 97 limit a flow cross section.
  • the non-return valve 80 permits a fluid flow from the supply channel 100 into the fluid chamber 74 and blocks a fluid flow from the fluid chamber 74 .
  • fluid i.e. an incompressible fluid, in particular oil, can only flow in via the inlet opening 96 .
  • the throttle outlet channel 88 serves to drain the fluid from the fluid chamber 74 , the throttle outlet channel 88 being formed by the sleeve 54 .
  • the outer sleeve 56 has a transverse bore 90 and the inner sleeve 58 has a transverse bore 94 and a circumferential groove 93 .
  • the transverse bores 90, 94 are fluidically connected to one another exclusively via the groove 93, so that the groove 93 is common delimit a connecting channel 92 with an inner peripheral surface of the inner sleeve 58 .
  • the connecting channel 92 has a relatively small flow cross section, which results in a throttling effect and the fluid can flow out of the fluid chamber 74 only very slowly.
  • the throttle outlet channel 88 ends at the needle bearing 48 , the fluid flowing from the needle bearing 48 via an outlet channel 106 formed on the driven part 4 back to the camshaft 6 .
  • the elastomer element 60 and the groove 62 are designed in such a way that the elastomer element 60 completely encloses the hydraulic compensating device 70, i.e. the region of the fluid chamber 74, along the outer peripheral surface of the eccentric 32 , so that the gap 59 is completely sealed and thereby a leakage flow of the fluid via the gap 59 from the fluid chamber 74 can be prevented.
  • the play between the gears 24, 26 of the double gear 25 and the corresponding ring gears 22, 28 can be initially pressed out by the radial prestressing of the double gear by means of the prestressing element 60.
  • the fluid chamber 74 is completely filled with the incompressible fluid via the supply channel 100, the incompressible fluid behaving like a rigid body and the double gear wheel 25 is kept almost rigid in the prestressed state.
  • the double gear 25 is loaded radially.
  • the incompressible fluid present in the fluid chamber 74 is thereby loaded, with the fluid almost not yielding at all due to the incompressibility.
  • the play between the gear wheels 24, 26 of the Double gear 25 and the ring gears 22, 28 are reliably prevented.
  • the radial forces occurring during operation are almost completely absorbed by the hydraulic compensating device 70 .
  • the fluid can drain slowly via the throttle discharge channel 88, as a result of which the double gear wheel 25 can be displaced radially inwards and wear and a risk of jamming between the gear wheels 24, 26 and the ring gears 22, 28 are reduced.

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Abstract

The invention relates to a device for phase shifting a rotational angle of a drive part (2) relative to a driven part (4), comprising: a double gear (25), which has a first gear (24) with external toothing and a second gear (26) with external toothing, the two gears (24, 26) being connected to one another for conjoint rotation; a first ring gear (22) with internal toothing, which is connected to the drive part (2) for conjoint rotation and is operatively connected to the first gear (24) with external toothing; a second ring gear (28) with internal toothing, which is connected to the driven part (4) for conjoint rotation and is operatively connected to the second gear (26) with external toothing; and a cam (32), on which the double gear (25) is rotatably mounted. To radially bias the double gear (25), at least one biasing element (60) is mounted between the double gear (25) and the cam (32), and, to radially support the double gear (25), a hydraulic compensation device (70) which has a fluid chamber (74) is arranged radially between the double gear (25) and the cam (32), the fluid chamber (74) being fluidically connected on the one hand via a check valve (80), opening in the inflow direction of the fluid flowing into the fluid chamber (74), to a fluid supply channel (100) and on the other hand to a throttle discharge channel (88).

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil Device for phase shifting an angle of rotation of a drive part to a driven part
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil, mit einem Doppelzahnrad, welches ein außenverzahntes, erstes Zahnrad und ein außenverzahntes, zweites Zahnrad aufweist, wobei die beiden Zahnräder drehfest miteinander verbunden sind, einem innenverzahnten, ersten Hohlrad, welches mit dem Antriebsteil drehfest verbunden ist und mit dem außenverzahnten, ersten Zahnrad wirkverbunden ist, einem innenverzahnten, zweiten Hohlrad, welches mit dem Abtriebsteil drehfest verbunden ist und mit dem außenverzahnten, zweiten Zahnrad wirkverbunden ist, und einem Exzenter, auf welchem das Doppelzahnrad drehbar gelagert ist, wobei zur radialen Vorspannung des Doppelzahnrades radial zwischen dem Doppelzahnrad und dem Exzenter mindestens ein Vorspannelement angeordnet ist. The invention relates to a device for phase shifting an angle of rotation of a drive part to an output part, with a double gear wheel, which has an externally toothed, first gear wheel and an externally toothed, second gear wheel, the two gear wheels being non-rotatably connected to one another, an internally toothed, first ring gear, which is non-rotatably connected to the drive part and is operatively connected to the externally toothed, first gear, an internally toothed, second ring gear, which is non-rotatably connected to the driven part and is operatively connected to the externally toothed, second gear, and an eccentric on which the double gear is rotatably mounted, at least one prestressing element being arranged radially between the double gearwheel and the eccentric for the radial prestressing of the double gearwheel.
Derartige Vorrichtungen sind insbesondere zur Phasenverschiebung zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle bekannt. Die Phasenverschiebung dient zur Steuerung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile eines Verbrennungsmotors, wodurch der Ladungswechselprozess verbessert wird. Für die Phasenverschiebung zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle werden häufig Exzentergetriebe eingesetzt, welche üblicherweise mit einem Exzenter ausgeführt sind. Dabei werden zwei, fest miteinander verbundene, außenverzahnte Zahnräder auf einem Exzenter gelagert, wobei ein erstes, außenverzahntes Zahnrad mit einem Antriebshohlrad und ein zweites, außenverzahntes Zahnrad mit einem Abtriebshohlrad in Eingriff stehen. Zusätzlich wird der Exzenter über einen Aktor angetrieben, wobei durch die Exzenterdrehgeschwindigkeit die Höhe der Phasenverschiebung und die Richtung der Phasenverschiebung eingestellt werden können. Such devices are known in particular for phase shifting between a crankshaft and a camshaft. The phase shift is used to control the opening and closing times of the intake and exhaust valves of an internal combustion engine, which improves the gas exchange process. Eccentric gears, which are usually designed with an eccentric, are often used for the phase shift between the crankshaft and the camshaft. Two, firmly connected, externally toothed gears are mounted on an eccentric, with a first, externally toothed gear wheel with a drive ring gear and a second, externally toothed gear wheel with a Are output ring gear engaged. In addition, the eccentric is driven by an actuator, whereby the level of the phase shift and the direction of the phase shift can be adjusted by the eccentric rotational speed.
Eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil offenbart beispielsweise die JP 2012-092720. Die Vorrichtung weist ein angetriebenes Antriebsteil, ein Abtriebsteil und ein Exzentergetriebe auf. Das Exzentergetriebe umfasst einen Exzenter, auf dessen Außenfläche ein Doppelzahnrad mit zwei unterschiedlichen Außenverzahnungen drehbar gelagert ist. Eine erste Außenverzahnung ist mit einem ersten, innenverzahnten Hohlrad wirkverbunden und eine zweite Außenverzahnung ist mit einem zweiten, innenverzahnten Hohlrad wirkverbunden. Das erste Hohlrad ist mit dem Antriebsteil und das zweite Hohlrad ist mit dem Abtriebsteil fest verbunden. A device for phase-shifting a rotation angle of a driving part to a driven part is disclosed, for example, in JP 2012-092720. The device has a driven drive part, a driven part and an eccentric gear. The eccentric gear comprises an eccentric on the outer surface of which a double gear wheel with two different external toothings is rotatably mounted. A first external toothing is operatively connected to a first, internally toothed ring gear and a second external toothing is operatively connected to a second, internally toothed ring gear. The first ring gear is firmly connected to the drive part and the second ring gear is firmly connected to the driven part.
Zum radialen Vorspannen des Doppelzahnrades gegen die Hohlräder ist radial zwischen dem Exzenter und dem Doppelzahnrad ein Vorspannelement, d.h. ein Elastomerelement, vorgesehen. Das Elastomerelement wird beim Montagevorgang verformt und vorgespannt, so dass das Elastomerelement im montierten Zustand das Doppelzahnrad radial vorspannt. Das Elastomerelement weist eine hohlzylindrische Form auf und wird über eine Verpressung zwischen einem Lagerelement und dem Exzenter oder dem Doppelzahnrad radial und axial in seiner montierten Lage gehalten. A prestressing element, i.e. an elastomeric element, is provided radially between the eccentric and the double gear wheel in order to radially prestress the double gear wheel against the ring gears. The elastomer element is deformed and prestressed during the assembly process, so that the elastomer element radially prestresses the double gear wheel in the assembled state. The elastomer element has a hollow-cylindrical shape and is held radially and axially in its assembled position by compression between a bearing element and the eccentric or the double gear wheel.
Weiterhin sind auch Vorrichtungen zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteil bekannt, bei welchen das Doppelzahnrad durch eine das Vorspannelement bildende Blechfeder radial vorgespannt ist. Eine derartige Vorrichtung offenbart beispielsweise die US 2016/298506 Al. Furthermore, devices for phase shifting an angle of rotation of a drive part to a driven part are also known, in which the double gear wheel is replaced by a sheet metal spring forming the pretensioning element is radially biased. Such a device is disclosed, for example, in US 2016/298506 A1.
Der Zweck des Vorspannelements ist die radiale Vorspannung des Doppelzahnrades, wodurch ein Spiel zwischen den Zahnrädern des Doppelzahnrades und der Hohlräder vermieden werden kann. Dabei sollte die Vorspannung jedoch relativ gering sein, um den Verschleiß in den Verzahnungspaarungen durch die Vorspannung nicht wesentlich zu erhöhen. Eine derartige geringe Vorspannung wird durch ein Vorspannelement mit einer relativ geringen Steifigkeit erzielt. Andererseits sollten ein im Betrieb der Vorrichtung einstellendes Spiel zwischen den Zahnrädern des Doppelzahnrades und den die Zahnräder kämmenden Hohlrädern, welches insbesondere durch die Radialkräfte aus der Verzahnung resultiert, zuverlässig verhindert werden. Dies wird durch ein Vorspannelement mit einer relativ hohen Steifigkeit erzielt. Durch die in der JP 2012-092720 und der US 2016/298506 Al beschriebenen Vorspannelemente kann in Abhängigkeit von der Steifigkeit des Vorspannelements entweder eine hohe Vorspannung, eine niedrige Vorspannung oder ein Kompromiss daraus erzielt werden. Ein Spielausgleich im Betrieb der Vorrichtung bei einem geringen Verschleiß kann dadurch nicht bereitgestellt werden. The purpose of the preloading element is to radially preload the double gear, whereby backlash between the gears of the double gear and the ring gears can be avoided. However, the preload should be relatively low so that the wear in the toothing pairings is not significantly increased by the preload. Such a low preload is achieved by a preload element with a relatively low stiffness. On the other hand, play between the gear wheels of the double gear wheel and the ring gears meshing with the gear wheels, which occurs during operation of the device and which results in particular from the radial forces from the toothing, should be reliably prevented. This is achieved by a biasing element with a relatively high rigidity. With the prestressing elements described in JP 2012-092720 and US 2016/298506 A1, depending on the stiffness of the prestressing element, either a high prestress, a low prestress or a compromise can be achieved. This means that compensation for play during operation of the device with little wear cannot be provided.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils zu einem Abtriebsteils bereitzustellen, bei der der Verschleiß in den Verzahnungspaarungen zwischen den Zahnrädern und den Hohlrädern gering ist und ein Spiel in den Verzahnungspaarungen dennoch zuverlässig verhindert werden kann. The invention is therefore based on the object of providing a device for phase shifting an angle of rotation of a drive part in relation to a driven part, in which wear in the toothing pairs between the gears and the ring gears is low and play in the toothing pairs can nevertheless be reliably prevented.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Erfindungsgemäß ist zur radialen Abstützung des Doppelzahnrades radial zwischen dem Doppelzahnrad und dem Exzenter eine hydraulische Ausgleichsvorrichtung angeordnet. Die hydraulische Ausgleichsvorrichtung weist eine Fluidkammer auf, welche mit einem Fluid, insbesondere Öl, befüllbar ist. Die Fluidkammer ist einerseits mit einem Versorgungskanal fluidisch verbunden, durch welchen die Fluidkammer mit dem Fluid befüllt werden kann. Zwischen dem Versorgungskanal und der Fluidkammer ist ein Rückschlagventil zwischengeschaltet, wobei das Rückschlagventil eine Fluidströmung ausgehend von dem Versorgungskanal zulässt und eine Fluidströmung aus der Fluidkammer sperrt. This object is achieved by a device having the features of the main claim. According to the invention, a hydraulic compensating device is arranged radially between the double gear and the eccentric for radial support of the double gear. The hydraulic compensating device has a fluid chamber which can be filled with a fluid, in particular oil. On the one hand, the fluid chamber is fluidically connected to a supply channel, through which the fluid chamber can be filled with the fluid. A check valve is interposed between the supply channel and the fluid chamber, the check valve permitting fluid flow from the supply channel and blocking fluid flow from the fluid chamber.
Das Spiel zwischen den Zahnrädern des Doppelzahnrades und den dazu korrespondierenden Hohlrädern wird zunächst durch die radiale Vorspannung des Doppelzahnrades mittels des Vorspannelements herausgedrückt. Im durch das Vorspannelement vorgespannten Zustand des Doppelzahnrades wird die Fluidkammer über den Versorgungskanal mit dem inkompressiblen Fluid vollständig befüllt, wobei sich das inkompressible Fluid wie ein starrer Körper verhält und das Doppelzahnrad in dem vorgespannten Zustand starr gehalten wird. Im daran anschließenden Betrieb der Vorrichtung wird das Doppelzahnrad radial belastet. Das in der Fluidkammer vorliegende, inkompressible Fluid wird dabei belastet, wobei das Fluid aufgrund der Inkompressibilität nahezu gar nicht nachgibt. Auf diese Weise kann das Spiel zwischen den Zahnrädern des Doppelzahnrades und den Hohlrädern zuverlässig verhindert werden. The play between the gears of the double gear and the ring gears corresponding thereto is initially pressed out by the radial prestressing of the double gear by means of the prestressing element. When the double gear is prestressed by the prestressing element, the fluid chamber is completely filled with the incompressible fluid via the supply channel, the incompressible fluid behaving like a rigid body and the double gear is held rigid in the prestressed state. In the subsequent operation of the device, the double gear is loaded radially. The incompressible fluid present in the fluid chamber is loaded in the process, with the fluid almost not yielding at all due to the incompressibility. In this way, the backlash between the gears of the double gear and the ring gears can be reliably prevented.
Andererseits ist die Fluidkammer mit einem Drosselablaufkanal fluidisch verbunden, durch welchen Fluid aus der Fluidkammer ablaufen kann. Damit kann das Fluid ausschließlich über den Drosselablaufkanal aus der Fluidkammer entweichen. Unter einem Drosselablaufkanal ist vorliegend zu verstehen, dass der Querschnitt des Drosselablaufkanals derart klein ist, dass das Fluid bei einem relativ hohen, kammerseitigen Druck nicht bzw. nur langsam ablaufen kann. On the other hand, the fluid chamber is fluidically connected to a throttle discharge channel, through which fluid can drain out of the fluid chamber. In this way, the fluid can only escape from the fluid chamber via the throttle discharge channel. In the present case, a throttle discharge channel is to be understood as meaning that the cross section of the throttle discharge channel is so small is that the fluid cannot or only slowly drain at a relatively high pressure on the chamber side.
Durch den Drosselablaufkanal, d.h. durch den geringfügigen Ablauf des Fluids aus der Fluidkammer, kann die radiale und durch die hydraulische Ausgleichsvorrichtung festgelegte Lage des Doppelzahnrades an Veränderungen, wie beispielsweise Wärmedehnungen der Bauteile, angepasst werden, wodurch der Verschleiß zwischen den Hohlrädern und den Zahnrädern des Doppelzahnrades reduziert und insbesondere ein Verklemmen der Verzahnungen der Doppelzahnrades und den Hohlrädern zuverlässig verhindert werden können. Anderenfalls kann das Doppelzahnrad radial nachgestellt und das Spiel ausgeglichen werden, wenn beispielsweise bei einer fortgeschrittenen Lebensdauer ein erhöhter Verschleiß an den Verzahnungen vorliegt. Dabei strömt über den Versorgungskanal Fluid nach. The radial position of the double gear wheel, which is fixed by the hydraulic compensating device, can be adapted to changes, such as thermal expansion of the components, through the throttle outlet channel, i.e. through the slight outflow of the fluid from the fluid chamber, which reduces wear between the ring gears and the gear wheels of the double gear wheel reduced and in particular jamming of the teeth of the double gear and the ring gears can be reliably prevented. Otherwise, the double gear wheel can be adjusted radially and the play can be compensated for, for example, if there is increased wear on the gear teeth due to an advanced service life. In this case, fluid flows in via the supply channel.
Vorzugsweise ist der Exzenter von einer Außenhülse und einer innerhalb der Außenhülse angeordneten Innenhülse radial umgeben, wobei das Vorspannelement und die hydraulische Ausgleichsvorrichtung radial zwischen dem Exzenter und der Innenhülse angeordnet sind. Die beiden Außenhülsen sind fest miteinander verbunden und bilden ggfs. einen Innenring eines das Doppelzahnrad drehbar lagernden Lagerelements. Die radiale Vorspannung des Vorspannelements und der hydraulischen Ausgleichvorrichtung wirkt damit über den Innen- und Außenring und über das das Doppelzahnrad lagernde Lagerelement auf das Doppelzahnrad. Durch die Anordnung des Vorspannelements und der hydraulischen Ausgleichvorrichtung zwischen dem Exzenter und der Innen- und Außenhülse kann die Montage der Vorrichtung vereinfacht werden, wobei der Exzenter mit dem Vorspannelement, der hydraulischen Ausgleichsvorrichtung, der Innenhülse und der Außenhülse vormontiert werden kann und als Baugruppe bei der Endmontage endmontiert werden kann. The eccentric is preferably surrounded radially by an outer sleeve and an inner sleeve arranged within the outer sleeve, with the pretensioning element and the hydraulic compensating device being arranged radially between the eccentric and the inner sleeve. The two outer sleeves are firmly connected to one another and, if necessary, form an inner ring of a bearing element that rotatably supports the double gear wheel. The radial prestressing of the prestressing element and the hydraulic compensating device thus acts on the double gear wheel via the inner and outer ring and via the bearing element supporting the double gear wheel. The assembly of the device can be simplified by the arrangement of the prestressing element and the hydraulic compensating device between the eccentric and the inner and outer sleeves, the eccentric being preassembled with the prestressing element, the hydraulic compensating device, the inner sleeve and the outer sleeve can be and can be assembled as a module in the final assembly.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Exzenter an seiner Außenumfangsfläche eine Aussparung auf, in welcher das hydraulische Ausgleichselement angeordnet ist. Dabei liegt die Innenhülse mit der Innenumfangsfläche an der Außenumfangsfläche des Exzenters an. Dadurch kann die hydraulische Ausgleichsvorrichtung bauraumsparend an der Vorrichtung vorgesehen werden, wobei insbesondere der radiale Bauraum der Vorrichtung dadurch reduziert werden kann. Weiterhin können Bauteile eingespart werden. In a preferred embodiment, the eccentric has a recess on its outer peripheral surface, in which the hydraulic compensating element is arranged. The inner sleeve rests with the inner peripheral surface on the outer peripheral surface of the eccentric. As a result, the hydraulic compensating device can be provided on the device in a space-saving manner, in which case in particular the radial space of the device can be reduced as a result. Furthermore, components can be saved.
Vorzugsweise begrenzen die Innenhülse die Fluidkammer radial und die Innenhülse und die Außenhülse den Drosselablaufkanal, wobei die Innenhülse und die Außenhülse jeweils eine Querbohrung aufweisen, wobei die Querbohrungen über einen zwischen einer Außenumfangsfläche der Innenhülse und einer Innenumfangsfläche der Außenhülse begrenzten Verbindungskanal fluidisch miteinander verbunden sind, und wobei der Verbindungskanal einen kleineren Durchströmungsquerschnitt als die Querbohrung der Innenhülse aufweist. Dadurch kann der Drosselablaufkanal auf eine einfache Weise ausgebildet werden, in dem der Drosselablaufkanal in die Innen- und Außenhülse integriert wird. The inner sleeve preferably delimits the fluid chamber radially and the inner sleeve and the outer sleeve delimit the throttle discharge channel, the inner sleeve and the outer sleeve each having a transverse bore, the transverse bores being fluidically connected to one another via a connecting channel delimited between an outer peripheral surface of the inner sleeve and an inner peripheral surface of the outer sleeve, and wherein the connecting channel has a smaller flow cross section than the transverse bore of the inner sleeve. As a result, the throttle outlet channel can be formed in a simple manner by integrating the throttle outlet channel into the inner and outer sleeves.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Außenhülse an der Innenumfangsfläche und/oder die Innenhülse an der Außenumfangsfläche eine Nut auf, welche sich zwischen den Querbohrungen erstreckt und den Verbindungskanal bildet. Dadurch kann der Drosselablaufkanal bzw. der Verbindungskanal einfach und kostengünstig hergestellt werden, wobei an lediglich der Innenhülse und/oder an der Außenhülse eine einfach herzustellende Nut eingebracht werden muss und anschließend die Innenhülse in die Außenhülse eingeschoben werden muss. Vorzugsweise ist das Rückschlagventil innerhalb der Fluidkammer angeordnet und der Exzenter weist eine mit der Fluidkammer fluidisch verbundene Einlassöffnung auf, wobei das Rückschlagventil ein an dem Exzenter fest angeordnetes Federabstützelement, einen Ventilkörper und ein zwischen dem Federabstützelement und dem Ventilkörper vorgespannt angeordnetes Federelement aufweist, wobei der Ventilkörper gemeinsam mit einem an der Einlassöffnung ausgebildeten Ventilsitz einen Durchströmungsquerschnitt begrenzt. Dadurch kann auf eine einfache Weise ein bauraumsparendes Rückschlagventil an der Vorrichtung vorgesehen werden. In a preferred embodiment, the outer sleeve has a groove on the inner peripheral surface and/or the inner sleeve on the outer peripheral surface, which groove extends between the transverse bores and forms the connecting channel. As a result, the throttle discharge channel or the connecting channel can be produced simply and inexpensively, with an easy-to-produce groove only having to be made on the inner sleeve and/or on the outer sleeve and then the inner sleeve having to be pushed into the outer sleeve. The check valve is preferably arranged within the fluid chamber and the eccentric has an inlet opening which is fluidically connected to the fluid chamber, the check valve having a spring support element fixedly arranged on the eccentric, a valve body and a spring element arranged prestressed between the spring support element and the valve body, the valve body delimits a flow cross section together with a valve seat formed on the inlet opening. As a result, a space-saving check valve can be provided on the device in a simple manner.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich der Versorgungskanal zumindest abschnittsweise durch das Abtriebsteil. Dadurch können separate, den Versorgungskanal bildende Komponenten eingespart werden, wodurch der Montage- und Herstellungsaufwand reduziert werden kann. Der Versorgungskanal erstreckt sich von der Nockenwelle, welche bereits eine Fluidversorgung aufweist, bis zur Einlassöffnung. Der Versorgungskanal weist insbesondere einen, von der Nockenwelle ausgehenden, horizontalen Abschnitt und einen an den horizontalen Abschnitt anschließenden und nahezu bis zur Einlassöffnung erstreckenden radialen Abschnitt auf. In a preferred embodiment, the supply channel extends at least in sections through the stripping part. As a result, separate components forming the supply channel can be saved, as a result of which the assembly and production costs can be reduced. The supply channel extends from the camshaft, which already has a fluid supply, to the inlet opening. The supply channel has in particular a horizontal section starting from the camshaft and a radial section adjoining the horizontal section and extending almost as far as the inlet opening.
Vorzugsweise ist das Vorspannelement als Elastomerelement ausgeführt und eine Nut ist an einer dem Doppelzahnrad zugewandten Außenumfangsfläche des Exzenters vorgesehen. Das Elastomerelement dient der Vorspannung und der Dämpfung des Doppelzahnrades. Durch die Anordnung des Elastomerelements in der Nut wird das Elastomerelement formschlüssig an dem Exzenter oder dem Doppelzahnrad axial fixiert, wobei das Elastomerelement in ihrem montierten Zustand radial in die Nut gepresst wird. Auf diese Weise wird ein Herausgleiten des Elastomerelements aus der Nut zuverlässig verhindert. Damit wird die Vorspannung zwischen dem Doppelzahnrad und den Hohlrädern zuverlässig über die gesamte Lebensdauer gewährleistet und eine Beschädigung der Vorrichtung aufgrund einer Verschiebung des Elastomerelements zuverlässig verhindert. The pretensioning element is preferably designed as an elastomer element and a groove is provided on an outer peripheral surface of the eccentric facing the double gear wheel. The elastomer element serves to preload and dampen the double gear wheel. By arranging the elastomeric element in the groove, the elastomeric element is axially fixed in a form-fitting manner on the eccentric or the double gear wheel, with the elastomeric element being pressed radially into the groove in its assembled state. In this way, a sliding out of the Reliably prevented elastomer element from the groove. In this way, the preload between the double gear wheel and the ring gears is reliably ensured over the entire service life and damage to the device due to a displacement of the elastomer element is reliably prevented.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Nut als eine an der Außenumfangsfläche des Exzenters ausgebildete und um die hydraulische Ausgleichsvorrichtung umlaufende Nut ausgeführt, wobei in der Nut das umlaufende Vorspannelement angeordnet ist. Insbesondere weist die umlaufende Nut zwei, in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitte und zwei, in Axialrichtung des Exzenters erstreckende Abschnitte auf, wobei die Abschnitte in Umfangsrichtung über die Abschnitte in Axialrichtung miteinander verbunden sind, wodurch ein Bereich der Außenumfangsfläche des Exzenters durch die Nut bzw. das Elastomerelement umlaufend begrenzt wird. In diesem begrenzten Bereich ist die hydraulische Ausgleichsvorrichtung angeordnet. Dadurch, dass die Innenhülse an der Außenumfangsfläche des Exzenters angeordnet ist und aufgrund der Vorspannung des Elastomerelements zwischen dem Exzenter und der Innenhülse, wird der Spalt, welcher eine Leckage aus der Fluidkammer verursachen würde, durch das Elastomerelement abgedichtet. Damit wird durch das Elastomerelement einerseits das Doppelzahnrad radial vorgespannt und andererseits der Spalt abgedichtet. Eine zusätzliche Dichtung zur Abdichtung des Spalts kann damit eingespart werden. In a preferred embodiment, the groove is designed as a groove formed on the outer circumferential surface of the eccentric and running around the hydraulic compensating device, with the circumferential pretensioning element being arranged in the groove. In particular, the circumferential groove has two sections extending in the circumferential direction and two sections extending in the axial direction of the eccentric, the sections in the circumferential direction being connected to one another via the sections in the axial direction, whereby a region of the outer circumferential surface of the eccentric is covered by the groove or the elastomer element is limited all around. The hydraulic compensating device is arranged in this limited area. Due to the fact that the inner sleeve is arranged on the outer peripheral surface of the eccentric and due to the prestressing of the elastomer element between the eccentric and the inner sleeve, the gap which would cause leakage from the fluid chamber is sealed by the elastomer element. Thus, on the one hand, the double gear wheel is radially prestressed by the elastomer element and, on the other hand, the gap is sealed. An additional seal for sealing the gap can thus be saved.
Es wird somit eine Vorrichtung geschaffen, bei der einerseits der Verschleiß in den Verzahnungspaarungen zwischen den Hohlrädern und den Zahnrädern des Doppelzahnrads gering ist und ein Spiel im Betrieb der Vorrichtung in den Verzahnungspaarungen dennoch zuverlässig verhindert werden kann. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. A device is thus created in which on the one hand the wear in the pairings of teeth between the ring gears and the gears of the double gear is low and play in the pairings of teeth during operation of the device can nevertheless be reliably prevented. An embodiment of a device according to the invention is shown in the figures and described below.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung einer Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Abtriebsteils zu einem Antriebsteil in geschnittener Ansicht, und FIG. 1 shows an embodiment according to the invention of a device for phase shifting a driven part in relation to a driving part in a sectional view, and
Die Figur 2 zeigt einen Exzenter, eine hydraulische Ausgleichsvorrichtung und ein Vorspannelement der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1 in Explosionsdarstellung. FIG. 2 shows an eccentric, a hydraulic compensating device and a pretensioning element of the device according to the invention from FIG. 1 in an exploded view.
Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung umfasst ein Antriebsteil 2 und ein Abtriebsteil 4. Das Abtriebsteil 4 ist über eine Schraube 5 mit einer Nockenwelle 6 drehfest verbunden, wobei ein Schraubenschaft der Schraube 5 sich durch eine an dem Abtriebsteil 4 vorgesehene Öffnung 7 erstreckt und in die Nockenwelle 6 eingeschraubt ist. Das Antriebsteils 2 weist an einer Außenfläche ein Kettenrad 8 auf, welches einstückig mit dem Antriebsteil 2 hergestellt ist. Auf das Kettenrad 8 greift ein nicht dargestellter Kettentrieb ein, welcher das Kettenrad 8 mit einer ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle verbindet und eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle an das Antriebsteil 2 überträgt. The device shown in Figure 1 comprises a drive part 2 and a driven part 4. The driven part 4 is non-rotatably connected to a camshaft 6 via a screw 5, with a screw shank of the screw 5 extending through an opening 7 provided in the driven part 4 and in the camshaft 6 is screwed in. On an outer surface, the drive part 2 has a sprocket wheel 8 which is produced in one piece with the drive part 2 . A chain drive (not shown) engages with the chain wheel 8 , which connects the chain wheel 8 to a crankshaft (also not shown) and transmits a rotational movement of the crankshaft to the drive part 2 .
An der dem Kettenrad 8 radial abgewandten Seite des Antriebsteils 2 ist ein Exzentergetriebe 16 angeordnet. Das Exzentergetriebe 16 weist eine erste Zahnradpaarung 18 und eine zweite Zahnradpaarung 20 auf. Die erste Zahnradpaarung 18 umfasst ein innenverzahntes, erstes Hohlrad 22 und ein außenverzahntes, erstes Zahnrad 24. Das innenverzahnte, erste Hohlrad 22 ist an der dem Kettenrad 8 abgewandten Seite des Antriebsteils 2 angeordnet und ist einstückig mit dem Antriebsteil 2 hergestellt. Das außenverzahnte, erste Zahnrad 24 bildet gemeinsam mit einem außenverzahnten, zweiten Zahnrad 26 ein Doppelzahnrad 25, wobei die beiden außenverzahnten Zahnräder 24, 26 drehfest miteinander verbunden sind und miteinander rotieren. Das außenverzahnte, zweite Zahnrad 26 steht mit einem innenverzahnten, zweiten Hohlrad 28 in Eingriff, welches mit dem Abtriebsteil 4 drehfest verbunden ist und zusammen mit dem außenverzahnten, zweiten Zahnrad 26 die zweite Zahnradpaarung 20 bildet. An eccentric gear 16 is arranged on the side of the drive part 2 radially facing away from the chain wheel 8 . The eccentric gear 16 has a first pair of gears 18 and a second pair of gears 20 . The first pair of gears 18 comprises an internally toothed, first ring gear 22 and an externally toothed, first gear 24. The internally toothed, first ring gear 22 is arranged on the side of the drive part 2 facing away from the chain wheel 8 and is produced in one piece with the drive part 2. The externally toothed, first gear 24 forms together with an externally toothed, second gear 26, a double gear 25, wherein the the two externally toothed gears 24, 26 are connected to one another in a rotationally fixed manner and rotate with one another. The externally toothed, second gear 26 is in engagement with an internally toothed, second ring gear 28 which is non-rotatably connected to the driven part 4 and together with the externally toothed, second gear 26 forms the second pair of gears 20 .
Das Doppelzahnrad 25 ist derart ausgestaltet, dass das außenverzahnte, erste Zahnrad 24 einen axial erstreckenden Stutzen 27 aufweist, auf welchen das außenverzahnte, zweite Zahnrad 26 aufgeschoben ist. Die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten und zweiten außenverzahnten Zahnrad 24, 26 kann beispielsweise über eine Verzahnung oder einen Presssitz hergestellt werden. The double gear 25 is designed in such a way that the externally toothed, first gear 24 has an axially extending socket 27 onto which the externally toothed, second gear 26 is pushed. The non-rotatable connection between the first and second externally toothed gearwheels 24, 26 can be produced, for example, via a toothing or a press fit.
Das Doppelzahnrad 25 ist drehbar auf einem durch eine in den Figuren nicht gezeigte Antriebseinheit angetriebenen Exzenter 32 gelagert. Der Exzenter 32 ist ein einstückiger Innenexzenter, welcher über ein Nadellager 40 an einer Außenumfangsfläche eines an dem Abtriebsteil 4 ausgebildeten Lagerstutzen 42 drehbar gelagert ist. Die Innenlauffläche 44 des Nadellagers 40 wird durch die Außenumfangsfläche des Lagerstutzens 42 gebildet. Die Außenlauffläche 46 des Nadellagers 40 bildet die Innenumfangsfläche des Exzenters 32. The double gear 25 is rotatably mounted on an eccentric 32 driven by a drive unit not shown in the figures. The eccentric 32 is a one-piece inner eccentric, which is rotatably mounted via a needle bearing 40 on an outer peripheral surface of a bearing stub 42 formed on the driven part 4 . The inner running surface 44 of the needle bearing 40 is formed by the outer peripheral surface of the bearing stub 42 . The outer running surface 46 of the needle bearing 40 forms the inner peripheral surface of the eccentric 32.
Die drehbare Lagerung des Doppelzahnrades 25 auf dem Exzenter 32 erfolgt über ein radial zwischen dem Doppelzahnrad 25 und dem Exzenter 32 angeordneten Nadellager 48, wobei die Außenlauffläche 50 durch die Innenumfangsfläche des Doppelzahnrades 25 gebildet ist. Die Innenlauffläche 52 des Nadellagers 48 bildet eine Außenumfangsfläche einer mehrteiligen Hülse 54, welche an einer Außenumfangsfläche des Exzenters 32 angeordnet ist. Die Hülse 54 weist eine Außenhülse 56 und eine innerhalb der Außenhülse 56 angeordnete Innenhülse 58 auf, wobei die Innenhülse 58 in die Außenhülse 56 eingepresst ist und damit fest mit der Außenhülse 56 verbunden ist. Radial zwischen der Hülse 54 und dem Exzenter 32 ist ein Vorspannelement 60 und eine hydraulische Ausgleichsvorrichtung 70 angeordnet. Das Vorspannelement 60 und die hydraulische Ausgleichsvorrichtung 70 sind zusätzlich zur Figur 1 in Figur 2 gezeigt. The double gear 25 is rotatably mounted on the eccentric 32 via a needle bearing 48 arranged radially between the double gear 25 and the eccentric 32 , the outer running surface 50 being formed by the inner peripheral surface of the double gear 25 . The inner running surface 52 of the needle bearing 48 forms an outer peripheral surface of a multi-part sleeve 54 which is arranged on an outer peripheral surface of the eccentric 32 . The sleeve 54 has an outer sleeve 56 and an inner sleeve 58 disposed within the outer sleeve 56, wherein the inner sleeve 58 is pressed into the outer sleeve 56 and is thus firmly connected to the outer sleeve 56 . A pretensioning element 60 and a hydraulic compensating device 70 are arranged radially between the sleeve 54 and the eccentric 32 . The biasing element 60 and the hydraulic compensating device 70 are shown in FIG. 2 in addition to FIG.
Das Vorspannelement 60 ist als Elastomerelement ausgeführt und ist in einer an der Außenumfangsfläche des Exzenters 32 hergestellten Nut 62 angeordnet, wodurch das Elastomerelement 60 in einer vordefinierten Lage zuverlässig gehalten wird und ein unerwünschtes Bewegen des Elastomerelements 60, insbesondere in Axialrichtung, verhindert wird. The prestressing element 60 is designed as an elastomeric element and is arranged in a groove 62 made on the outer circumferential surface of the eccentric 32, whereby the elastomeric element 60 is reliably held in a predefined position and undesired movement of the elastomeric element 60, particularly in the axial direction, is prevented.
Das Elastomerelement 60 belastet das Doppelzahnrad 25 radial, indem das Elastomerelement 60 bei der Montage verformt, d.h. vorgespannt wird. Durch die radiale Belastung kann das Spiel zwischen den beiden außenverzahnten Zahnrädern 24, 26 und den entsprechenden innenverzahnten Hohlrädern 22, 28 ausgeglichen werden. Außerdem wird das Doppelzahnrad 25 durch das Elastomerelement 60 radial gedämpft. The elastomer element 60 radially loads the double gear 25 by deforming the elastomer element 60 during assembly, i.e. prestressing it. The play between the two externally toothed gears 24, 26 and the corresponding internally toothed ring gears 22, 28 can be compensated for by the radial load. In addition, the double gear wheel 25 is radially damped by the elastomer element 60 .
Die hydraulische Ausgleichvorrichtung 70 ist in einer an dem Exzenter 32, d.h. an der Außenumfangsfläche des Exzenters 32, ausgebildeten Aussparung 72 angeordnet und weist eine Fluidkammer 74 sowie ein Rückschlagventil 80 auf. Die Fluidkammer 74 wird durch die Wandungen der Aussparung 72 sowie durch die an der Außenumfangsfläche des Exzenters 32 anliegende Innenhülse 58 der Hülse 54 begrenzt, wobei an den seitlichen Wandungen der Aussparung ein Federabstützelement 82 angeordnet ist und damit die Fluidkammer 74 mittelbar durch die Wandung begrenzt ist. Das Rückschlagventil 80 weist außerdem einen Ventilkörper 84 und ein Federelement 86 auf. Das Federelement 86 ist zwischen dem Federabstützelement 82 und einem an dem Ventilkörper 84 zur zuverlässigen Aufnahme des Federelements 86 angeordneten, schalenartigen Element 85 vorgespannt. The hydraulic compensating device 70 is arranged in a recess 72 formed on the eccentric 32 , ie on the outer peripheral surface of the eccentric 32 , and has a fluid chamber 74 and a check valve 80 . The fluid chamber 74 is delimited by the walls of the recess 72 and by the inner sleeve 58 of the sleeve 54 resting on the outer peripheral surface of the eccentric 32, with a spring support element 82 being arranged on the lateral walls of the recess and the fluid chamber 74 thus being delimited indirectly by the wall . The check valve 80 also has a valve body 84 and a spring element 86 . The spring element 86 is between the spring support element 82 and one on the valve body 84 to reliable receiving of the spring element 86 arranged, shell-like element 85 biased.
Die Fluidkammer 74 ist einerseits mit einem Versorgungskanal 100 und andererseits mit einem Drosselablaufkanal 88 fluidisch verbunden. The fluid chamber 74 is fluidically connected to a supply channel 100 on the one hand and to a throttle outlet channel 88 on the other hand.
Der Versorgungskanal 100 ist durch das Abtriebsteil 4 gebildet und weist einen horizontalen Abschnitt 102 und einen an den horizontalen Abschnitt 102 anschließenden Abschnitt 104 auf, wobei der radiale Abschnitt 104 am Nadellager 40 endet. Das durch den Versorgungskanal 100 strömende Fluid strömt ausgehend von dem radialen Abschnitt 104 über das Nadellager 40, d.h. über Zwischenräume des Nadellagers 40, zu einer an einer Innenumfangsfläche des Exzenters 32 ausgebildeten Einlassöffnung 96 in die Fluidkammer 74. An der Einlassöffnung 96 ist das Rückschlagventil 80 angeordnet, wobei der Ventilkörper 84 mit einem an der Einlassöffnung 96 vorgesehenen Ventilsitz 97 eine Durchströmungsquerschnitt begrenzen. The supply channel 100 is formed by the driven part 4 and has a horizontal section 102 and a section 104 adjoining the horizontal section 102 , the radial section 104 ending at the needle bearing 40 . The fluid flowing through the supply channel 100 flows, starting from the radial section 104 via the needle bearing 40, i.e. via intermediate spaces of the needle bearing 40, to an inlet opening 96 formed on an inner peripheral surface of the eccentric 32 into the fluid chamber 74. The check valve 80 is located at the inlet opening 96 arranged, wherein the valve body 84 with a provided at the inlet opening 96 valve seat 97 limit a flow cross section.
Durch das Rückschlagventil 80 wird eine Fluidströmung ausgehend von dem Versorgungskanal 100 in die Fluidkammer 74 zugelassen und eine Fluidströmung aus der Fluidkammer 74 gesperrt. In anderen Worten kann über die Einlassöffnung 96 Fluid, d.h. ein inkompressibles Fluid, insbesondere Öl, ausschließlich einströmen. The non-return valve 80 permits a fluid flow from the supply channel 100 into the fluid chamber 74 and blocks a fluid flow from the fluid chamber 74 . In other words, fluid, i.e. an incompressible fluid, in particular oil, can only flow in via the inlet opening 96 .
Der Drosselablaufkanal 88 dient einem Abfluss des Fluids aus der Fluidkammer 74, wobei der Drosselablaufkanal 88 durch die Hülse 54 gebildet ist. Dabei weist die Außenhülse 56 eine Querbohrung 90 auf und die Innenhülse 58 weist eine Querbohrung 94 und eine umlaufende Nut 93 auf. Durch eine zur Außenhülse 56 verdrehte Montage der Innenhülse 58, insbesondere um 180°, sind die Querbohrungen 90, 94 ausschließlich über die Nut 93 fluidisch miteinander verbunden, so dass die Nut 93 gemeinsam mit einer Innenumfangsfläche der Innenhülse 58 einen Verbindungskanal 92 begrenzen. Der Verbindungskanal 92 weist einen relativ geringen Durchströmungsquerschnitt auf, woraus eine Drosselwirkung resultiert und das Fluid lediglich sehr langsam aus der Fluidkammer 74 abfließen kann. Der Drosselablaufkanal 88 endet an dem Nadellager 48, wobei das Fluid ausgehend von dem Nadellager 48 über einen an dem Abtriebsteil 4 ausgebildeten Ablaufkanal 106 zurück zur Nockenwelle 6 strömt. The throttle outlet channel 88 serves to drain the fluid from the fluid chamber 74 , the throttle outlet channel 88 being formed by the sleeve 54 . The outer sleeve 56 has a transverse bore 90 and the inner sleeve 58 has a transverse bore 94 and a circumferential groove 93 . By mounting the inner sleeve 58 rotated relative to the outer sleeve 56, in particular by 180°, the transverse bores 90, 94 are fluidically connected to one another exclusively via the groove 93, so that the groove 93 is common delimit a connecting channel 92 with an inner peripheral surface of the inner sleeve 58 . The connecting channel 92 has a relatively small flow cross section, which results in a throttling effect and the fluid can flow out of the fluid chamber 74 only very slowly. The throttle outlet channel 88 ends at the needle bearing 48 , the fluid flowing from the needle bearing 48 via an outlet channel 106 formed on the driven part 4 back to the camshaft 6 .
Zur Abdichtung eines Spaltes 59 zwischen der Außenumfangsfläche des Exzenters 32 und der Innenhülse 58 sind das Elastomerelement 60 und die Nut 62 derart ausgeführt, dass das Elastomerelement 60 die hydraulische Ausgleichsvorrichtung 70, d.h. den Bereich der Fluidkammer 74, entlang der Außenumfangsfläche des Exzenters 32 vollständig umgibt, so dass der Spalt 59 vollständig abgedichtet ist und dadurch ein Leckagestrom des Fluids über den Spalt 59 aus der Fluidkammer 74 verhindert werden kann. To seal a gap 59 between the outer peripheral surface of the eccentric 32 and the inner sleeve 58, the elastomer element 60 and the groove 62 are designed in such a way that the elastomer element 60 completely encloses the hydraulic compensating device 70, i.e. the region of the fluid chamber 74, along the outer peripheral surface of the eccentric 32 , so that the gap 59 is completely sealed and thereby a leakage flow of the fluid via the gap 59 from the fluid chamber 74 can be prevented.
Durch eine derartige Ausführung der Vorrichtung kann das Spiel zwischen den Zahnrädern 24, 26 des Doppelzahnrades 25 und den dazu korrespondierenden Hohlrädern 22, 28 zunächst durch die radiale Vorspannung des Doppelzahnrades mittels des Vorspannelements 60 herausgedrückt werden. Im durch das Vorspannelement 60 vorgespannten Zustand des Doppelzahnrades 25 wird die Fluidkammer 74 über den Versorgungkanal 100 mit dem inkompressiblen Fluid vollständig befüllt, wobei sich das inkompressible Fluid wie ein starrer Körper verhält und das Doppelzahnrad 25 in dem vorgespannten Zustand nahezu starr gehalten wird. Im daran anschließenden Betrieb der Vorrichtung wird das Doppelzahnrad 25 radial belastet. Das in der Fluidkammer 74 vorliegende, inkompressible Fluid wird dabei belastet, wobei das Fluid aufgrund der Inkompressibilität nahezu gar nicht nachgibt. Auf diese Weise kann das sich im Betrieb der Vorrichtung aufgrund von Radialkräfte der Verzahnungen entstehende Spiel zwischen den Zahnrädern 24, 26 des Doppelzahnrades 25 und den Hohlrädern 22, 28 zuverlässig verhindert werden. Die im Betrieb auftretenden Radialkräfte werden dadurch nahezu vollständig durch die hydraulische Ausgleichsvorrichtung 70 aufgenommen. With such a design of the device, the play between the gears 24, 26 of the double gear 25 and the corresponding ring gears 22, 28 can be initially pressed out by the radial prestressing of the double gear by means of the prestressing element 60. When the double gear wheel 25 is prestressed by the prestressing element 60, the fluid chamber 74 is completely filled with the incompressible fluid via the supply channel 100, the incompressible fluid behaving like a rigid body and the double gear wheel 25 is kept almost rigid in the prestressed state. In the subsequent operation of the device, the double gear 25 is loaded radially. The incompressible fluid present in the fluid chamber 74 is thereby loaded, with the fluid almost not yielding at all due to the incompressibility. In this way, the play between the gear wheels 24, 26 of the Double gear 25 and the ring gears 22, 28 are reliably prevented. As a result, the radial forces occurring during operation are almost completely absorbed by the hydraulic compensating device 70 .
Andererseits kann das Fluid über den Drosselablaufkanal 88 langsam ablaufen, wodurch das Doppelzahnrad 25 sich nach radial innen verlagern kann und der Verschleiß sowie eine Gefahr eines Verklemmens zwischen den Zahnrädern 24, 26 und den Hohlrädern 22, 28 reduziert werden. On the other hand, the fluid can drain slowly via the throttle discharge channel 88, as a result of which the double gear wheel 25 can be displaced radially inwards and wear and a risk of jamming between the gear wheels 24, 26 and the ring gears 22, 28 are reduced.
Es sollte deutlich sein, dass auch andere konstruktive Ausführungsformen im Vergleich zur beschriebenen Ausführungsform möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Es können beispielsweise die hydraulische Ausgleichsvorrichtung 70 oder das Elastomerelement 60 anders ausgeführt sein. It should be clear that other constructive embodiments compared to the embodiment described are also possible without departing from the scope of protection of the main claim. For example, the hydraulic compensating device 70 or the elastomeric element 60 can be designed differently.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Vorrichtung zur Phasenverschiebung eines Drehwinkels eines Antriebsteils (2) zu einem Abtriebsteil (4), mit einem Doppelzahnrad (25), welches ein außenverzahntes, erstes Zahnrad (24) und ein außenverzahntes, zweites Zahnrad (26) aufweist, wobei die beiden Zahnräder (24, 26) drehfest miteinander verbunden sind, einem innenverzahnten, ersten Hohlrad (22), welches mit dem Antriebsteil (2) drehfest verbunden ist und mit dem außenverzahnten, ersten Zahnrad (24) wirkverbunden ist, einem innenverzahnten, zweiten Hohlrad (28), welches mit dem Abtriebsteil (4) drehfest verbunden ist und mit dem außenverzahnten, zweiten Zahnrad (26) wirkverbunden ist, und einem Exzenter (32), auf welchem das Doppelzahnrad (25) drehbar gelagert ist, wobei zur radialen Vorspannung des Doppelzahnrades (25) radial zwischen dem Doppelzahnrad (25) und dem Exzenter (32) mindestens ein Vorspannelement (60) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur radialen Abstützung des Doppelzahnrades (25) radial zwischen dem Doppelzahnrad (25) und dem Exzenter (32) eine hydraulisches Ausgleichsvorrichtung (70) angeordnet ist, welche eine Fluidkammer (74) aufweist, wobei die Fluidkammer (74) einerseits über ein in Einströmrichtung des in die Fluidkammer (74) einströmenden Fluids öffnenden Rückschlagventil (80) mit einem Fluidversorgungskanal (100) und andererseits mit einem Drosselablaufkanal (88) fluidisch verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (32) von einer Außenhülse (56) und einer innerhalb der Außenhülse (56) angeordneten Innenhülse (58) radial umgeben ist, wobei das Vorspannelement (60) und die hydraulische Ausgleichsvorrichtung (70) radial zwischen dem Exzenter (32) und der Innenhülse (58) angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (32) an seiner Außenumfangsfläche eine Aussparung (72) aufweist, in welcher das hydraulische Ausgleichselement (70) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (58) die Fluidkammer (74) radial begrenzt und die Innenhülse (58) und die Außenhülse (56) den Drosselablaufkanal (106) begrenzen, wobei die Innenhülse (58) und die Außenhülse (56) jeweils eine Querbohrung (90, 94) aufweisen, wobei die Querbohrungen (90, 94) über einen zwischen einerPATENT CLAIMS Device for phase shifting an angle of rotation of a drive part (2) to a driven part (4), with a double gear wheel (25), which has an externally toothed, first gear wheel (24) and an externally toothed, second gear wheel (26), the two Gear wheels (24, 26) are connected to one another in a rotationally fixed manner, an internally toothed, first ring gear (22) which is rotationally fixedly connected to the drive part (2) and is operatively connected to the externally toothed, first toothed wheel (24), an internally toothed, second ring gear (28 ), which is non-rotatably connected to the driven part (4) and is operatively connected to the externally toothed, second gear wheel (26), and an eccentric (32) on which the double gear wheel (25) is rotatably mounted, with the radial prestressing of the double gear wheel ( 25) at least one prestressing element (60) is arranged radially between the double gear (25) and the eccentric (32), characterized in that for the radial support of the double gear (25) radially between the double gear (25) and the eccentric (32) a hydraulic compensating device (70), which has a fluid chamber (74), the fluid chamber (74) being connected on the one hand to a fluid supply channel (100) via a check valve (80) opening in the inflow direction of the fluid flowing into the fluid chamber (74) and on the other hand to a throttle outlet channel (88) is fluidly connected. Device according to Claim 1, characterized in that the eccentric (32) is radially surrounded by an outer sleeve (56) and an inner sleeve (58) arranged inside the outer sleeve (56), the prestressing element (60) and the hydraulic compensating device (70) are arranged radially between the eccentric (32) and the inner sleeve (58). Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the eccentric (32) has a recess (72) on its outer peripheral surface, in which the hydraulic compensating element (70) is arranged. Device according to Claim 2, characterized in that the inner sleeve (58) radially delimits the fluid chamber (74) and the inner sleeve (58) and the outer sleeve (56) delimit the throttle discharge channel (106), the inner sleeve (58) and the outer sleeve (56 ) each have a transverse bore (90, 94), wherein the transverse bores (90, 94) via a between a
Außenumfangsfläche der Innenhülse (58) und einer Innenumfangsfläche der Außenhülse (56) begrenzten Verbindungskanal (92) fluidisch miteinander verbunden sind, und wobei der Verbindungskanal (92) einen kleineren Durchströmungsquerschnitt als die Querbohrung (94) der Innenhülse (58) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass 17 die Außenhülse (56) an der Innenumfangsfläche und/oder die Innenhülse (58) an der Außenumfangsfläche eine Nut (93) aufweist, welche sich zwischen den Querbohrungen (90, 94) erstreckt und den Verbindungskanal (92) bildet. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (80) innerhalb der Fluidkammer (74) angeordnet ist und der Exzenter (32) eine mit der Fluidkammer (74) fluidisch verbundenen Einlassöffnung (96) aufweist, wobei das Rückschlagventil (80) ein an dem Exzenter (32) fest angeordnetes Federabstützelement (82), einen Ventilkörper (84) und ein zwischen dem Federabstützelement (82) und dem Ventilkörper (84) vorgespanntes angeordnetes Federelement (86) aufweist, wobei der Ventilkörper (84) gemeinsam mit einem an der Einlassöffnung (96) ausgebildeten Ventilsitz (97) einen Durchströmungsquerschnitt begrenzt. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungskanal (100) sich zumindest abschnittsweise durch das Abtriebsteil (4) erstreckt. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (60) als Elastomerelement ausgeführt ist und eine Nut (62) an einer dem Doppelzahnrad (25) zugewandten Außenumfangsfläche des Exzenters (32) vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass 18 die Nut (62) als eine um die hydraulische Ausgleichsvorrichtung (70) umlaufende Nut ausgeführt ist, wobei in der Nut (62) das umlaufende Vorspannelement (60) angeordnet ist. The connecting channel (92) delimited by the outer peripheral surface of the inner sleeve (58) and an inner peripheral surface of the outer sleeve (56) are fluidly connected to one another, and the connecting channel (92) has a smaller flow cross section than the transverse bore (94) of the inner sleeve (58). Device according to claim 4, characterized in that 17 the outer sleeve (56) on the inner peripheral surface and/or the inner sleeve (58) on the outer peripheral surface has a groove (93) which extends between the transverse bores (90, 94) and forms the connecting channel (92). Device according to one of the preceding claims, characterized in that the check valve (80) is arranged within the fluid chamber (74) and the eccentric (32) has an inlet opening (96) fluidically connected to the fluid chamber (74), the check valve (80 ) has a spring support element (82) fixedly arranged on the eccentric (32), a valve body (84) and a spring element (86) prestressed between the spring support element (82) and the valve body (84), the valve body (84) together with a valve seat (97) formed at the inlet opening (96) delimits a flow cross section. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply channel (100) extends at least in sections through the stripping part (4). Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pretensioning element (60) is designed as an elastomer element and a groove (62) is provided on an outer peripheral surface of the eccentric (32) facing the double gear wheel (25). Device according to claim 8, characterized in that 18 the groove (62) is designed as a groove encircling the hydraulic compensating device (70), the encircling pretensioning element (60) being arranged in the groove (62).
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