DE102014220857A1

DE102014220857A1 - Schiebenockenwelle

Info

Publication number: DE102014220857A1
Application number: DE102014220857.2A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Rommel
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schiebenockenwelle (1) mit – einer Grundwelle (2) mit einem verzahnten Abschnitt (3), auf welchem ein axial beweglicher Schiebenocken (4) angeordnet ist, – einem axial fixierten Funktionselement (5), insbesondere einem Nocken, dessen Nabe (6) eine komplementär zur Verzahnung (3) ausgebildete Gegenverzahnung (7) aufweist, – einer im Bereich der Verzahnung (3) eingebrachten umlaufenden Nut (8), – einer zugehörigen im Bereich der Nabe (6) des Funktionselements (5) eingebrachten Nut (14), – mit einem elastischen Axialsicherungselement (9), welches in eingebautem Zustand in der Nut (8) der Grundwelle (2) und der Nut (14) des Funktionselements (5) angeordnet ist und dieses in Axialrichtung (10) fixiert. Erfindungswesentlich ist dabei, dass das Axialsicherungselement (9) schlitzhülsenartig ausgebildet ist und einen bandförmigen Querschnitt aufweist, der zumindest doppelt so breit wie hoch ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebenockenwelle mit einer Grundwelle mit einem verzahnten Abschnitt, auf welchem ein axial beweglicher Schiebenocken angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2012 209 310 A1 ist eine gattungsgemäße Schiebenockenwelle mit einer Grundwelle mit einem verzahnten Abschnitt bekannt, auf dem ein axial beweglicher Schiebenocken angeordnet ist. Ebenfalls vorgesehen ist ein axial fixiertes Funktionselement, beispielsweise ein Nocken oder ein Lagerring, dessen Nabe eine komplementär zur Verzahnung der Grundwelle ausgebildete Gegenverzahnung aufweist. Im Bereich der Verzahnung ist dabei eine umlaufende Nut eingebracht, zu der eine im Bereich der Nabe des Funktionselements eingebrachte komplementäre Nut gehört. Zur Axialsicherung des Funktionselements ist ein elastisches Axialsicherungselement in der Art eines Sprengrings vorgesehen, das in eingebautem Zustand in der Nut der Grundwelle und der Nut des Funktionselements angeordnet ist und dieses dadurch in Axialrichtung fixiert.
Generell kann bei Schiebenockensystemen mit einer Grundwelle sowie darauf angeordneten in Axialrichtung verschiebbaren Nocken eine Längsverzahnung vorgesehen sein, über welche die Verschiebung des axial verschieblichen Nockens ermöglicht wird. Eine derartige Verzahnung ermöglicht zwar das axiale Verschieben des Nockens, sichert jedoch gleichzeitig die Fähigkeit ein Drehmoment von der Grundwelle auf den Nocken zu übertragen. Die in Axialrichtung nicht verschieblichen Funktionselemente, beispielsweise Nocken, werden entweder mittels einer Verstiftung oder mittels einer Schraube in Axialrichtung fixiert, die einen Grundwellenkörper der Grundwelle zumindest teilweise durchdringt. Die festen Funktionselemente sind dabei in ihrer Nabe ebenfalls mit einer Verzahnung ausgeführt, die die Sicherung in Umfangsrichtung übernimmt. Die Sicherung in Axialrichtung mittels der zuvor erwähnten Schrauben bzw. Stifte ist jedoch vergleichsweise aufwändig und damit teuer, da idealerweise Funktionselement und Grundwelle gleichzeitig bearbeitet werden müssen, um eine hohe Lagertoleranz erreichen zu können. Nachteilig sind hierbei insbesondere die Späne, die während des Zusammenbaus die Schiebenockenwelle verunreinigen. Bei der Verwendung des aus dem Stand der Technik bekannten Sprengrings treten zudem auch Montageschwierigkeiten auf, da dieser zum Überfahren durch die Nocken zunächst in die grundwellenseitige Nut eingedrückt werden muss, was nur schwierig möglich ist.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Schiebenockenwelle der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Axialsicherung eines Funktionselements auf einer Schiebenockenwelle ebenfalls durch ein sprengringartiges Axialsicherungselement zu bewirken, dieses jedoch mit einem Querschnitt zu versehen, der die Montage desselben deutlich vereinfacht. Die erfindungsgemäße Schiebenockenwelle besitzt eine Grundwelle mit zumindest einem verzahnten Abschnitt, auf welchem ein axial beweglicher Schiebenocken angeordnet ist. Darüber hinaus vorgesehen ist zumindest ein axial fixiertes Funktionselement, insbesondere ein Nocken, dessen Nabe eine komplementär zur Verzahnung ausgebildete Gegenverzahnung aufweist. Im Bereich der Verzahnung ist dabei ebenso wie im Bereich der Nabe des Funktionselementes eine Nut eingebracht, in welche ein elastisches Sicherungselement in eingebautem Zustand zumindest teilweise eingreift und dadurch das Funktionselement in Axialrichtung fixiert. Erfindungsgemäß ist nun das Axialsicherungselement schlitzhülsenartig ausgebildet und besitzt einen bandförmigen Querschnitt, der zumindest doppelt so breit wie hoch ist. Durch diese erfindungsgemäße Querschnittsgestaltung des Axialsicherungselements kann dieses einerseits vergleichsweise einfach mittels eines entsprechenden Werkzeuges gepackt und zur Montage des Funktionselements in die grundwellenseitige Nut gedrückt werden. Andererseits ist aufgrund der vergleichsweise geringen Höhe des erfindungsgemäßen Axialsicherungselements auch das Vorsehen einer entsprechenden Fase an dem Funktionselement denkbar, welche das Axialsicherungselement gleichzeitig beim Aufschieben des Funktionselements auf die Grundwelle in die grundwellenseitige Nut hineindrückt, ohne dass hierfür ein separates Werkzeug erforderlich wäre. Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Axialsicherungselement, das in der Art eines Sprengrings funktioniert, nicht jedoch wie bisher einen runden Querschnitt, sondern einen bandförmigen, das heißt insbesondere einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, kann die Montage deutlich vereinfacht werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Axialsicherungselement C-förmig ausgebildet und erstreckt sich maximal über ca. 300° des Umfangs der Grundwelle. Hierdurch kann einerseits zuverlässig gewährleistet werden, dass das Axialsicherungselement in der Art eines Sprengrings funktioniert und sich nicht selbständig von der Grundwelle löst. Zum Anderen kann durch die mit einem derart ausgebildeten Axialsicherungselement erzielte Sprengwirkung, das heißt die damit erzielbare radiale Bewegung so gestaltet werden, dass eine zuverlässige Fixierung des Funktionselements in Axialrichtung gewährleistet werden kann.
Zweckmäßig ist das Axialsicherungselement aus Federstahl ausgebildet. Federstahlringe besitzen nicht nur eine hohe Elastizität, sondern sind darüber hinaus auch äußerst verschleißbeständig und dadurch insbesondere für den Einsatz bei einer Schiebenockenwelle prädestiniert. Alternativ kann selbstverständlich das Axialsicherungselement auch als kostengünstiger, gebogener Blechstreifen ausgebildet sein, insbesondere, sofern keine allzu großen Axialkräfte auf das Funktionselement einwirken.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Axialsicherungselement zumindest einen umgeformten Höcker und/oder eine Erhebung auf, der/die in die Nut an der Grundwelle oder die Nut am Funktionselement eingreift. Durch einen derartigen Höcker, der sich in der Art einer Schlangenlinie entlang des Axialsicherungselements bemerkbar macht, kann somit eine erhöhte Fixierwirkung des Axialsicherungselements erreicht werden, da dieses zumindest mit seinem einen umgeformten Höcker auf alle Fälle in die gegenüberliegende Nut eingreift. Dabei kann jeweils eine Erhebung bzw. ein Höcker an einem freien Ende des Axialsicherungselements angeordnet sein und/oder mittig zwischen den beiden freien Enden des Axialsicherungselements. Durch beispielsweise drei Höcker/Erhebungen kann eine besonders zuverlässige Fixierung in Axialrichtung bewirkt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist an dem Funktionselement eine Fase angeordnet, welche beim Aufschieben auf die Grundwelle das Axialsicherungselement in die grundwellenseitige Nut drückt. Eine derartige Fase kann bei dem erfindungsgemäßen Axialsicherungselement vergleichsweise flach ausgestaltet sein, da die Höhe des erfindungsgemäßen Axialsicherungselements im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Axialsicherungselementen mit rundem Querschnitt deutlich geringer ist. Durch eine derartige Fase kann beispielsweise ein separates Werkzeug zum Niederdrücken des Axialsicherungselements während der Montage entfallen, wodurch ebenfalls eine Montageerleichterung erzielbar ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 erfindungsgemäße Schiebenockenwelle in einer Explosionsdarstellung sowie einer montierten Ansicht,
2 unterschiedliche Ansichten und Schnitte durch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schiebenockenwelle mit einem schlitzhülsenartig ausgebildeten Axialsicherungselement,
3 eine Explosionsdarstellung mit einem Axialsicherungselement, welches eine Erhebung (Höcker) aufweist,
4 eine Längsschnittdarstellung durch die erfindungsgemäße Schiebenockenwelle mit dem in 3 gezeigten Axialsicherungselement,
5 eine Darstellung wie in 4, jedoch bei einem Querschnitt,
6 eine Darstellung wie in 3, jedoch bei einem anders geformten Axialsicherungselement,
7 einen Querschnitt durch eine Schiebenockenwelle mit einem Axialsicherungselement gemäß der 6,
8 unterschiedliche Längsschnittdarstellungen entlang den Schnittebenen A-A und B-B,
9 eine Grundwelle mit zwei grundwellenseitigen Nuten,
10 eine Schiebenockenwelle mit nicht unter die Erfindung fallenden Axialsicherungselementen,
11 einen Längsschnittdarstellung durch die gemäß der 10 dargestellte Schiebenockenwelle.
Entsprechend den 1 bis 8, weist eine erfindungsgemäße Schiebenockenwelle 1 eine Grundwelle 2 zumindest einen verzahnten Abschnitt 3 auf, auf welchem ein axial beweglicher Schiebenocken 4 angeordnet bzw. anordenbar ist. Neben dem axial verschieblichen Schiebenocken 4 ist zudem ein axial fixiertes Funktionselement 5, beispielsweise ein Lagerring, ein Geberrad oder ein Nocken, vorgesehen, dessen Nabe 6 (vgl. die 2 bis 8) eine komplementär zur Verzahnung 3 ausgebildete Gegenverzahnung 7 aufweist. Im Bereich der Verzahnung 3 der Grundwelle 2 ist dabei eine umlaufende Nut 8 eingebracht, wobei im zugehörigen Bereich der Nabe 6 des Funktionselements 5 ebenfalls eine Nut 14 zur Aufnahme eines elastischen Axialsicherungselements 9 vorgesehen ist. Dieses Axialsicherungselement 9 ist in eingebautem Zustand (vgl. die 2, 4, 7 und 8) in der Nut 8 der Grundwelle 2 und der Nut 14 des Funktionselements 5 angeordnet und fixiert dieses dadurch in Axialrichtung 10. Erfindungsgemäß ist nun dieses Axialsicherungselement 9 schlitzhülsenartig ausgebildet und besitzt einen bandförmigen Querschnitt, der zumindest doppelt so breit wie hoch ist, wie dies beispielsweise gemäß den 2 bis 6 und 8 leicht zu erkennen ist. Durch diesen bandförmigen, schlitzhülsenartigen Querschnitt kann das Axialsicherungselement 9 zum Einen mittels eines entsprechenden Werkzeugs leichter in die grundwellenseitige Nut 8 eingedrückt und damit das Funktionselement 5 leichter montiert werden. Zum Anderen ist es auch möglich, durch Vorsehen einer entsprechenden Fase 11 (vgl. beispielsweise die 3, 4, 6 und 8) an dem Funktionselement 5 auf ein solches Werkzeug zu verzichten, da die geringe Höhe (in Radialrichtung gesehen) des Axialsicherungselements 9 ein einfaches Niederdrücken des Axialsicherungselements 9 in die Nut 8 ermöglicht, wenn das Funktionselement 5 aufgeschoben wird. Dies ist bei herkömmlichen Axialsicherungselementen 9' mit rundem Querschnitt, wie diese beispielsweise in den 10 und 11 gezeigt sind, nicht ohne weiteres möglich.
In den 9 bis 11 wurde dabei eine nicht unter die Erfindung fallende Schiebenockenwelle 1' mit entsprechenden Komponenten dargestellt, wobei mit Ausnahme des Apostrophs die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 bis 8 verwendet wurden.
Das erfindungsgemäße Axialsicherungselement 9 ist dabei zudem so ausgebildet, dass es beim Aufschieben des Funktionselements 5 auf die Grundwelle 2 einen Presssitz zwischen diesem und dem Axialsicherungselement 9 erzeugt. Das Axialsicherungselement 9 ist darüber hinaus C-förmig ausgebildet und erstreckt sich maximal um ca. 300° des Umfangs der Grundwelle 2.
Generell kann das Axialsicherungselement 9 als kostengünstiger und gebogener Blechstreifen ausgebildet sein, insbesondere sofern auf das in Axialrichtung 10 zu fixierende Funktionselement 5 keine allzu hohen Axialkräfte einwirken. Alternativ hierzu kann selbstverständlich das erfindungsgemäße Axialsicherungselement 9 auch aus Federstahl ausgebildet sein.
Betrachtet man das Axialsicherungselement gemäß den 3 bis 8, so kann man erkennen, dass dieses zumindest einen umgeformten Höcker 12 bzw. zumindest eine umgeformte Erhebung 13 aufweist, der in den Nut 8 der Grundwelle 2 oder in den Nut 14 am Funktionselement 5 eingreift. Gemäß der 3 ist dabei ein erfindungsgemäßes Axialsicherungselement 9 mit lediglich einer endseitig angeordneten Erhebung 13 gezeigt, wogegen das Axialsicherungselement 9 gemäß den 6 bis 8 einen mittig zwischen den beiden freien Enden des Axialsicherungselements 9 angeordneten Höcker 12 besitzt. Selbstverständlich kann auch an jedem freien Ende des Axialsicherungselements 9 eine entsprechende Erhebung 13 vorgesehen sein, so dass in diesem Fall bei dem Axialsicherungselement 9 gemäß der 3 zwei Erhebungen 13 vorhanden wären.
Durch die Erhebung 13 bzw. den zumindest einen Höcker 12 kann darüber hinaus die Federwirkung des sprengringartig gebildeten Axialsicherungselements 9 verstärkt werden, wodurch die Axialsicherung verbessert werden kann. Zur zuverlässigen Axialfixierung des Funktionselements 5 reicht üblicherweise ein derartiges Axialsicherungselement 9, wobei selbstverständlich auch zwei Axialsicherungselemente 9 je Funktionselement 5 vorgesehen sein können.
Betrachtet man die nicht unter die Erfindung fallenden Axialsicherungselemente 9' gemäß den 10 und 11, so kann man erkennen, dass diese jeweils stirnseitig des in Axialrichtung 10' zu fixierenden Funktionselements 5' angeordnet sind und sich einerseits in der grundwellenseitigen Nut 8' und andererseits an der funktionselementseitigen Fase 11' abstützen.
Mit der erfindungsgemäßen Schiebenockenwelle 1 und insbesondere dem erfindungsgemäßen Axialsicherungselement 9 kann die Montage der Schiebenockenwelle 1 deutlich vereinfacht werden, da das erfindungsgemäße Axialsicherungselement 9 zum Einen wesentlich besser zu greifen und damit niederzudrücken ist, und zum Anderen bereits allein durch eine entsprechend an dem Funktionselement 5 ausgebildete Fase 11 beim Aufschieben des Funktionselements 5 auf die Grundwelle 2 in die grundwellenseitige Nut 8 gedrückt werden kann, ohne dass separate Werkzeuge erforderlich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012209310 A1 [0002]

Claims

Schiebenockenwelle (1) mit – einer Grundwelle (2) mit einem verzahnten Abschnitt (3), auf welchem ein axial beweglicher Schiebenocken (4) angeordnet ist, – einem axial fixierten Funktionselement (5), insbesondere einem Nocken, dessen Nabe (6) eine komplementär zur Verzahnung (3) ausgebildete Gegenverzahnung (7) aufweist, – einer im Bereich der Verzahnung (3) eingebrachten umlaufenden Nut (8), – einer zugehörigen im Bereich der Nabe (6) des Funktionselements (5) eingebrachten Nut (14), – mit einem elastischen Axialsicherungselement (9), welches in eingebautem Zustand in der Nut (8) der Grundwelle (2) und der Nut (14) des Funktionselements (5) angeordnet ist und dieses in Axialrichtung (10) fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialsicherungselement (9) schlitzhülsenartig ausgebildet ist und einen bandförmigen Querschnitt aufweist, der zumindest doppelt so breit wie hoch ist.
Schiebenockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialsicherungselement (9) so ausgebildet ist, dass es beim Aufschieben des Funktionselements (5) einen Presssitz zwischen diesem und dem Axialsicherungselement (9) erzeugt.
Schiebenockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialsicherungselement (9) C-förmig ausgebildet ist und sich maximal über 300° des Umfangs der Grundwelle (2) erstreckt.
Schiebenockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass das Axialsicherungselement (9) ein gebogener Blechstreifen ist, oder – dass das Axialsicherungselement (9) aus Federstahl ausgebildet ist.
Schiebenockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialsicherungselement (9) zumindest einen umgeformten Höcker (12) oder eine Erhebung (13) aufweist, der/die in die Nut (8) an der Grundwelle (2) oder die Nut (14) am Funktionselement (5) eingreift.
Schiebenockenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Höcker (12) oder eine Erhebung (13) an einem freien Ende des Axialsicherungselements (9) angeordnet ist.
Schiebenockenwelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Höcker (12) oder zumindest eine Erhebung (13) mittig zwischen den beiden freien Enden des Axialsicherungselements (9) angeordnet ist.
Schiebenockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Funktionselement (5) wenigstens eine Fase (11) angeordnet ist, welche beim Aufschieben auf die Grundwelle (2) das Axialsicherungselement (9) in die grundwellenseitige Nut (8) drückt.