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Die Erfindung betrifft eine Axialkulisse für ein Schiebenockensystem einer Verbrennungskraftmaschine, wie einem Diesel- oder Ottomotor, eines Kraftfahrzeuges, etwa eines Pkws, Lkws, Busses, landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges oder Motorrades, mit einem, zumindest einen Teil einer nutförmigen Kulissenbahn für einen Pin ausbildenden Grundkörper. Im Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Schiebenockensystem an sich sowie einen Ventiltrieb mit einem solchen Schiebenockensystem.
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Gattungsgemäße Axialkulissen, d.h. Bauteile, die im Betrieb mit Schiebnocken/Schiebenockenstücken verbunden sind und in Zusammenwirkung mit einem Pin/Betätigungspin eines Aktuators axial verschiebbar zu einer Trägerwelle sind, um die entsprechenden Nocken des Schiebnockens axial zu verschieben, sind aus dem Stand der Technik bereits gattungsgemäß bekannt. So offenbart bspw. die
DE 10 2013 210 486 A1 ein Schiebenockensystem für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend einen mehrteiligen Nockenträger mit mindestens einem Trägerkörper, welcher auf einer Grundnockenwelle drehfest und axial verschiebbar geführt ist. Der mindestens eine Trägerkörper trägt an einem Außenumfang mindestens einen gebauten Kulissenteil, welcher sich aus mindestens zwei axial benachbart liegenden Kulissenringen zusammensetzt. Die Kulissenringe sind an einander jeweils zugewandten, axialen Seiten mit jeweils einer Nutflankenkontur versehen, so dass die mindestens zwei Kulissenringe zwischen sich je eine Verschiebenut definieren. Mindestens zwei Kulissenringe sind jeweils unmittelbar auf dem mindestens einen Trägerkörper des Nockenträgers befestigt.
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Zudem offenbart die
DE 10 2008 054 254 A1 eine Nockenwelle mit einer Trägerwelle und einem darauf drehfest und axiale verschiebbar angeordneten Nockenstück. Das Nockenstück ist aus einem Nockenträger und einer Hülse zusammengesetzt. Die Hülse weist eine Kulisse in Form einer sich zumindest abschnittsweise über den Umfang der Hülse erstreckenden Nut auf, die zur Vorgabe einer axialen Kulissenbahn für einen das Nockenstück auf der Trägerwelle verschiebenden Betätigungsstift dient. Die Kulisse ist dabei durch spanloses Umformen von Blechwerkstoff zu der Hülse hergestellt.
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Somit ist es bereits prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt, für ein Abbremsen von Schiebenockenstücken einerseits eine Arretierung mit Hilfe von druckfedervorgespannten Arretierungskugeln zu verwenden, die in den Querbohrungen der Schiebenockenwelle (Trägerwelle) sitzen und in eine so genannte Arretierungsnut innerhalb des Nockenstückes (Schiebenockens) eingreifen, sowie andererseits in Abhängigkeit der Anordnung und Lagerung der Nockenstücke einen Aktuatorpin (Betätigungspin) vorzusehen. Der Aktuatorpin gewährleistet das Abbremsen des beschleunigten Nockenstücks während bzw. unmittelbar nach einem Schaltvorgang/Verschiebevorgang durch das Abstützen gegen eine der Verschiebenut (Kulissenbahn) gegenüberliegenden Bremsflanke (Seitenflanke). Die Verschiebenut (und folglich auch die Bremsflanke) wird aktuell häufig durch einen zeit- und kostenintensiven Zerspanungs-/Fräsvorgang aus einem einzelnen Vollmaterialhalbzeug hergestellt und weist im Wesentlichen eine nahezu gleiche Anschlagsteifigkeit an den jeweiligen Bremsflanken (Seitenflanken) auf. Dies kann jedoch zu enormen Belastungen des Aktuatorpins sowie der Verschiebenut bzw. der Schaltkulisse (Axialkulisse) führen, was in Form von Verschleißerscheinungen, kritischen Schaltgeschwindigkeiten, Ausbrüchen etc. erkennbar ist.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Schiebenockensystem zu ermöglichen, dessen Axialkulisse besonders robust, d.h. möglichst verschleißarm sowie langlebig, ausgebildet sein soll, wobei zudem auch die Herstellung besonders kostengünstig umsetzbar sein soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Grundkörper als Urformteil mit einer die nutförmige Kulissenbahn mit ausformenden Fertigkontur ausgebildet ist und wenigstens ein Einlegeteil die nutförmige Kulissenbahn komplettiert.
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Durch diese Ausgestaltung ist der Grundkörper besonders einfach in einem einzigen Urformverfahrensschritt/Urformvorgang vollständig ausgebildet. Auf Hinterschnitte im Grundkörper kann vollständig verzichtet werden. Eine solche axiale Entformbarkeit wäre bei kompletten Kulissen wegen der dort stets vorhandenen Hinterschnitte unmöglich.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Vorteilhaft ist es demnach, wenn entlang eines (ersten) Umfangsbereiches (der Axialkulisse) eine erste (axiale) Seitenflanke der zumindest teilweise umlaufenden nutförmigen Kulissenbahn Teil der Fertigkontur des Grundkörpers ist und eine, der ersten Seitenflanke gegenüberliegende, zweite (axiale) Seitenflanke durch das wenigstens eine Einlegeteil komplettiert ist. Somit ist die Axialkulisse besonders platzsparend ausgestaltet.
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Das wenigstens eine Einlegeteil ist vorzugsweise aus einem Metallblech hergestellt/ausgeformt.
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Ist die zweite Seitenflanke in diesem Zusammenhang durch einen radialen Seitensteg des wenigstens einen Einlegeteils ausgeformt, ist das Einlegeteil ebenfalls besonders platzsparend ausgebildet.
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Auch ist es dabei zweckmäßig, wenn der Seitensteg relativ zu dem Grundkörper/der Fertigkontur elastisch verformbar ist. Dann ist ein nachgiebiger Abschnitt der Kulissenbahn besonders einfach umgesetzt.
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Von Vorteil ist es zudem, wenn das Einlegeteil so mit dem Grundkörper verbunden ist und/oder so stofflich und/oder geometrisch ausgestaltet ist, dass es zumindest im Bereich seines Seitensteges eine andere (vorzugsweise eine höhere) werkstoffliche und/oder geometrische Elastizität und/oder eine andere (vorzugsweise eine niedrigere) werkstoffliche und/oder geometrische Steifigkeit aufweist als der Grundkörper im Bereich seiner dem Seitensteg axial gegenüberliegenden Seitenflanke. Denn dann sind die Schaltvorgänge der Axialkulisse besonders verschleißarm durchführbar.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Grundkörper, in axialer Richtung betrachtet, (vollständig) hinterschnittsfrei/ohne Hinterschnitte (vorzugsweise in einem einzigen Urformschritt) ausgeformt ist. Dadurch ist der Grundkörper besonders geschickt ausgestaltet. Unter einem Hinterschnitt ist hierbei jene Ausnehmung/Tasche/Aussparung zu verstehen, die sich in radialer Richtung der Axialkulisse in den Grundkörper hinein erstreckt und zu beiden axialen Seiten der Axialkulisse, in dem gleichen Umfangsbereich des Grundkörpers gesehen, von Grundmaterial des Grundkörpers umfasst/beschränkt/umgeben ist.
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Ist der Grundkörper so ausgeformt, dass er aus einer ihn negativ ausbildenden, vorzugsweise zweigeteilten Ursprungsform (vorzugsweise einer Gussform/Gießform oder einer Schmiedeform) in einer axialen Richtung (ungehindert unmittelbar nach dem Aushärten sowie ohne vorherige Entnahme von Kernen/Formkernen) entnehmbar/entformbar ist, ist er noch effizienter ausgebildet.
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In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn der Grundkörper sintertechnisch oder schmiedetechnisch, vorzugsweise gesenkschmiedetechnisch/in einem Gesenkschmiedeprozess, hergestellt/ausgeformt ist. Dadurch lässt sich der Grundkörper besonders wirtschaftlich herstellen.
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Auch ist es dabei von Vorteil, wenn der Grundkörper in einem (einzigen) Sinterherstellschritt oder Gesenkschmiedeschritt unter Ausformung der Fertigkontur, ausgeformt ist/vollständig ausgeformt ist. Dadurch ist der Grundkörper mit möglichst wenigen Arbeitsschritten hergestellt.
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Somit ist der Grundkörper vorzugsweise nacharbeitsfrei, in einem einzigen, die gesamte Fertigkontur vollständig ausbildenden Verfahrensschritt (Sinterherstellschritt oder Gesenkschmiedeschritt) ausgeformt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn nicht nur ein Einlegeteil, sondern mehrere Einlegeteile an dem Grundkörper, in Umfangsrichtung verteilt, angeordnet sind, wobei jedes Einlegeteil einen Längsteil/Längsabschnitt einer Seitenflanke ausformt. Dadurch ist die Kulissenbahn an mehreren, Kontaktbereiche des Betätigungspins ausbildenden Umfangsbereichen effektiv ausgeformt.
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Im Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Schiebenockensystem für einen Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einer Welle (auch als Trägerwelle bezeichnet) sowie einem auf der Welle drehfest und axial verschiebbar angeordneten Schiebenocken, der mit zumindest einer Axialkulisse nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungen verschiebefest verbunden ist. Schiebenocken, Axialkulisse sowie Welle bilden dabei vorzugsweise eine Nockenwelle. Ein solches Schiebenockensystem ist im Ganzen besonders langlebig ausgestaltet.
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Auch betrifft die Erfindung einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Schiebenockensystem der zuvor beschriebenen Ausführung. Dadurch ist auch der Ventiltrieb besonders langlebig einsetzbar.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein Schiebenockensystem mit einer Schaltkulisse (Axialkulisse) sowie einem Schiebenockenstück umgesetzt, wobei die Verschiebenut (Kulissenbahn), bestehend aus Ein- und Auslaufbereich sowie dem Verschiebe- und Bremsbereich, aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist. Dieser Ansatz dient dazu, durch geeignete Konstruktionsvarianten die Anschlagssteifigkeit den tatsächlichen Anforderungen anzupassen und dadurch das Schaltverhalten des Nockenstückes/des Schiebenockens mit Hinblick auf die Aktuator- und Schaltkulissenlebensdauer zu verbessern.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert sind.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Axialkulisse nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei einerseits die Axialkulisse im Bereich der in Umfangsrichtung teilweise umlaufenden nutförmigen Kulissenbahn, andererseits die Anordnung zweier Einlegeteile an einem Grundkörper der Axialkulisse gut zu erkennen ist,
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2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Axialkulisse aus 1, in der der Grundkörper sowie die Einlegeteile separat voneinander abgebildet sind,
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3 eine Vorderansicht der Axialkulisse nach 1, wobei der Versatz der Einlegeteile in Umfangsrichtung erkennbar ist,
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4 eine Seitenansicht der Axialkulisse nach 1 zur Darstellung zweier Enden der Kulissenbahn in Umfangsrichtung gesehen,
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5 eine Seitenansicht der Axialkulisse nach 1, wobei diese Seitenansicht gegenüber der Seitenansicht aus 4 in verdreht ist und die Kulissenbahn im Umfangsbereich eines der Einlegeteile gezeigt ist,
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6 eine Querschnittsdarstellung der Axialkulisse entlang der in 5 mit „VI-VI“ gekennzeichneten Schnittlinie, in der besonders gut die Aufnahme eines Teils der Einlegeteile innerhalb einer in Radialrichtung verlaufenden Aussparung des Grundkörpers zu erkennen ist,
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7 eine Längsschnittdarstellung der Axialkulisse entlang der in 5 mit „VII-VII“ gekennzeichneten Schnittlinie, in der die Aufnahme des Einlegeteils an dem Grundkörper weiter ersichtlich wird,
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8 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Axialkulisse nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei jedes der beiden Einlegeteile im Bereich eines Seitensteges, der nun in zwei, schräg zueinander verlaufende Seitenstegbereiche unterteilt ist, zu erkennen ist,
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9 eine perspektivische Darstellung der Axialkulisse nach 8, wobei nun das andere der beiden Einlegeteile zu erkennen ist,
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10 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Axialkulisse nach 8,
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11 eine Vorderansicht der Axialkulisse nach 8, wobei wiederum der Versatz der beiden Einlegeteile zueinander in Umfangsrichtung verdeutlicht ist,
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12 eine Seitenansicht der Axialkulisse nach 8 zur Veranschaulichung zweier Enden der Kulissenbahn,
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13 eine Seitenansicht der Axialkulisse nach 8, wobei diese gegenüber der Seitenansicht nach 12 verdreht ist und wiederum eines der Einlegeteile von oben erkennen lässt,
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14 eine Querschnittsdarstellung der Axialkulisse des zweiten Ausführungsbeispieles entlang der in 13 mit „XIV-XIV“ gekennzeichneten Schnittlinie, und
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15 eine Längsschnittdarstellung der Axialkulisse des zweiten Ausführungsbeispieles entlang der in 13 mit „XV-XV“ gekennzeichneten Schnittlinie.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist zunächst eine erfindungsgemäße Axialkulisse 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel besonders gut zu erkennen. Die Axialkulisse 1 nach diesem ersten Ausführungsbeispiel ist auch in den 2 bis 7 weiter dargestellt und in Verbindung mit diesen Figuren nachfolgend ausführlicher beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Axialkulisse 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es dann in Verbindung mit den 8 bis 15 dargestellt ist, prinzipiell wie die Axialkulisse 1 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut ist sowie funktioniert. In Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den 8 bis 15 werden daher lediglich die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Die Axialkulisse 1 des ersten Ausführungsbeispieles (1) ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgeformt. Die Axialkulisse 1 ist im Betrieb/in einem Betriebszustand in einem Schiebenockensystem einer Verbrennungskraftmaschine, das hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist, eingesetzt/eingebaut. Die Axialkulisse 1 dient in diesem Schiebenockensystem zum axialen Verschieben eines auf einer (vorzugsweise als Trägerwelle bezeichneten) Welle aufgesetzten Schiebenockens/Schiebenockenstückes in axialer Richtung (d.h. entlang der Längsachse 19 der Welle). Die Axialkulisse 1 ist daher in einer translatorischen Betätigungsrichtung, nämlich in axialer Richtung der Welle, fest mit dem Schiebenocken verbunden bzw. ein fester Bestandteil des Schiebenockens. Der Schiebenocken weist neben der Axialkulisse 1, axial versetzt zu der Axialkulisse 1, auf übliche Weise mehrere Nockenbereiche auf, die sich in ihrer Erhebung in radialer Richtung gesehen und/oder in ihrer Winkelposition in Umfangsrichtung gesehen voneinander unterscheiden. Damit lassen sich im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Ventilsteuerzeiten der Ein- oder Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine steuern.
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Die Axialkulisse 1, die auch als Führungskulisse oder als Schaltkulisse bezeichnet ist, weist an ihrer Außenumfangsseite 9 eine teilweise, d.h. um einen Teil des Außenumfangs/in Umfangsrichtung verlaufende nutförmige Kulissenbahn 2 auf. Die Kulissenbahn 2 ist, in einer abgewickelten Betrachtung, S-förmig, in weiteren Ausführungen jedoch auch X-förmig, ausgestaltet. Demnach erstreckt sich die Kulissenbahn 3 nicht nur ausschließlich entlang einer senkrecht zur Drehachse der Axialkulisse 1, die der Längsachse 19 der Welle entspricht, angeordneten Ebene, sondern auch quer/schräg zu dieser Ebene, d.h. in axialer Richtung. Durch das Einschieben eines Pins/Betätigungspins eines Aktuators des Schiebenockensystems, wird der im Betrieb mit der Axialkulisse 1 verbundene Schiebenocken, durch die Wechselwirkung des Pins mit der Kulissenbahn 2, aufgrund der Verdrehung der Axialkulisse 1 gegenüber dem Pin, in axialer Richtung verschoben und somit die verschiedenen Nockenbereiche mit dem Ein- oder Auslassventil in Kontakt gebracht werden.
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Wie insbesondere im Zusammenhang mit 2 zu erkennen, weist die Axialkulisse 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Grundkörper 3 auf. Dieser Grundkörper 3 ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgestaltet. Der Grundkörper 3 ist in einem Urformschritt, d.h. als ein Urformteil, vollständig hergestellt/ausgeformt. Insbesondere ist in diesem einzigen Urformschritt eine Fertigkontur 4 des Grundkörpers 3 vollständig ausgeformt. Es Bedarf an dieser Fertigkontur 4 keiner spanenden oder spanlosen Nachbearbeitung mehr. Der Grundkörper 3 ist hier mittels eines Sinterverfahrens/Sinterprozesses, d.h. sintertechnisch, in dem einzigen Urformschritt hergestellt. Der Werkstoff des Grundkörpers 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein „Sint D11“. Es sind jedoch auch andere (vorzugsweise metallische) Sinterwerkstoffe prinzipiell für den Einsatz des Grundkörpers 3 möglich. Der Grundkörper 3 ist hierbei so ausgestaltet, dass er aus einer ihn negativ ausbildenden Ursprungsform, nämlich einer Sinterform, in einer axialen Richtung der Axialkulisse 1 nach einem Erstarren dessen Grundmaterials entformbar/entnehmbar ist.
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Folglich ist der Grundkörper 3 in diesem Ausführungsbeispiel hinterschnittsfrei ausgeformt. Unter einem Hinterschnitt ist hierbei jene Ausnehmung zu verstehen, die sich in radialer Richtung der Axialkulisse 1 in den Grundkörper 3 hinein erstreckt und zu beiden axialen Seiten der Axialkulisse 1 von dem Grundmaterial des Grundkörpers 3 umgeben/umschlossen/umrahmt ist.
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Alternativ zu der Herstellung des Grundkörpers 3 mittels des Sinterverfahrens, ist es nach in einem weiteren Ausführungsbeispiel, das hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, möglich, diesen Grundkörper 3 schmiedetechnisch, vorzugsweise mittels eines Gesenkschmiedeprozesses/Gesenkschmiedeverfahrens, d.h. gesenkschmiedetechnisch, auszuformen/herzustellen/zu bearbeiten. Der Grundkörper 3 ist dann jedoch wiederum so ausgeformt, dass er aus einer ihn negativ ausbildenden Ursprungsform in Form einer Gesenkschmiedeform in der axialen Richtung entnehmbar/entformbar ist. Der Grundkörper 3 ist dann vorzugsweise nicht, wie zuvor beschrieben, aus einem „Sint D11“, sondern aus einem Schmiedewerkstoff (d.h. einem für eine schmiedetechnische Bearbeitung geeigneten Werkstoff) hergestellt. Bevorzugt ist der Grundkörper 3 hierbei aus einem Stahlwerkstoff hergestellt. Auch hierbei ist der Grundkörper 3 wiederum in einem Verfahrensschritt, nämlich einem Schmiedeverfahrensschritt vollständig, unter Ausbildung der Fertigkontur 4 ausgeformt. Diese schmiedetechnische Ausformung des Grundkörpers 3 ist daher ebenfalls als Urformverfahren anzusehen, wobei der Grundkörper 3 wiederum als Urformteil ausgeformt ist.
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Die Kulissenbahn 2 ist abschnittsweise an diesem Grundkörper 3/der Fertigkontur 4 ausgebildet. In einem ersten Umfangsbereich 21 (d.h. einem ersten Längenabschnitt/Längenbereich in Umfangsrichtung des Grundkörpers 3 gesehen) ist eine erste Seitenflanke 6 der Kulissenbahn 2 durch die Fertigkontur 4/den Grundkörper 3 ausgeformt. Weiterhin formt die Fertigkontur 4 einen Vertiefungsgrund 10 der Kulissenbahn 2 auf. Der Vertiefungsgrund 10 dient auf übliche Weise als Abstützung für den Betätigungspin des Aktuators in radialer Richtung. Die erste Seitenflanke 6 dient insbesondere als eine axiale Begrenzung der Kulissenbahn 3 in dem ersten Umfangsbereich 21 und ist somit eine erste axiale Seitenflanke 6. Vertiefungsgrund 10 und erste axiale Seitenflanke 6, wie in 2 gut zu erkennen, tragen somit zu einer stirnnutartigen Ausformung des in dem Grundkörper 3 ausgebildeten Abschnittes der Kulissenbahn 2 in dem ersten Umfangsbereich 21 bei.
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Eine der ersten axialen Seitenflanke 6, in axialer Richtung der Axialkulisse 1 gesehen, in dem ersten Umfangsbereich 21 gegenüberliegende/entgegengerichtete, zweite axiale Seitenflanke 7 ist durch ein Einlegeteil 5, das nachfolgend als erstes Einlegeteil 5a bezeichnet ist, ausgebildet. Das erste Einlegeteil 5a ist separat von dem Grundkörper 3 hergestellt/fertig ausgeformt. Das erste Einlegeteil 5a weist einen Seitensteg 8 auf, der in dem ersten Umfangsbereich 21 einen Teil der zweiten Seitenflanke 7 mit ausbildet. Der Seitensteg 8 des ersten Einlegeteils 5a grenzt, in axialer Richtung gesehen, an einer, einer die erste Seitenflanke 6 ausbildenden Wandung der Fertigkontur 4 abgewandten Seite an die Vertiefung 10 an. Das erste Einlegeteil 5a ist als ein Metallblech 20 ausgeformt und vorzugsweise mittels zumindest einem (Kalt-)Umformvorgang, etwa einem Tiefzieh- oder einem Biegevorgang fertig ausgebildet. Dieses Metallblech 20 ist spanlos bearbeitet und aus einem C45-Stahlwerkstoff hergestellt. In weiteren Ausführungsbeispielen sind jedoch auch andere Stahlwerkstoffe für das Metallblech 20 verwendet.
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In 2 ist auch erkennbar, dass das erste Einlegeteil 5a einen sich im Wesentlichen bogenförmig erstreckenden Grundabschnitt 11 aufweist. Dieser Grundabschnitt 11, wie bspw. auch in 3 gut zu erkennen ist, weist die gleiche Biegung auf, wie die radiale Innenseite 12 des Grundkörpers 3 in Umfangsrichtung gesehen. Das erste Einlegeteil 5a ist im befestigten Zustand (z.B. 6) so mit dem Grundkörper 3 verbunden, dass der Grundabschnitt 11 in einer radialen Aussparung 13 des Grundkörpers 3 an seiner radialen Innenseite 12 formschlüssig eingesetzt/eingeklemmt ist. Insbesondere wird das erste Einlegeteil 5a hierbei in radialer Richtung von innen mit seinem Grundabschnitt 11 in die Aussparung 13 des Grundkörpers 3 eingesetzt. Zudem weist das erste Einlegeteil 5a zwei in axialer Richtung gesehen endseitig an dem Grundabschnitt 11 angeordnete Seitenstege 8 und 14 auf. Der erste Seitensteg 8 erstreckt sich von dem Grundabschnitt 11 aus in radialer Richtung und umgreift/umgibt den Grundkörper 3 in einer ersten axialen Richtung. Wie bereits erwähnt, bildet der erste Seitensteg 8 unmittelbar die zweite Seitenflanke 7 aus. Der erste Seitensteg 8 ist in einer radialen (erste) Ausnehmung 16 in dem Grundkörper 3 aufgenommen/eingeklemmt. Ein dem ersten Seitensteg 8 gegenüberliegender zweiter Seitensteg 14 umgreift/umgibt den Grundkörper 3 von einer der ersten axialen Seite gegenüberliegenden zweiten axialen Seite. Dieser sich ebenfalls von dem Grundabschnitt 11 in radialer Richtung nach außen erstreckende zweite Seitensteg 14 ist wiederum (zweiten) Ausnehmung 16 des Grundkörpers 3 hineinragend und eingeklemmt. Das erste Einlegeteil 5a ist so in seiner Dicke/Blechdicke gewählt und auf den Grundkörper 3 bzw. die beiden Ausnehmungen 15 und 16 sowie die Aussparung 13 abgestimmt, dass das erste Einlegeteil 5a wiederum nicht die axiale Erstreckung und die radiale Erstreckung des Grundkörpers 3 erweitert. Dies ist auch besonders gut in den 5 bis 7 erkennbar.
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Das erste Einlegeteil 5a ist mit dem Grundkörper 3 über eine formschlüssige Verbindung fest verbunden. Mit dem ersten Seitensteg 8 ist das erste Einlegeteil 5a relativ zum Grundkörper 3 so angeordnet, dass es elastisch in seiner Form/Geometrie verformbar ist. Somit bildet dieser erste Seitensteg 8 eine Art Feder aus, die bei einem Aufprall durch den Betätigungspin im Betrieb um einen gewissen axialen Abstand zurück federt. Aufgrund der Werkstoffwahl ist das erste Einlegeteil 5a und somit auch der erste Seitensteg 8 bzw. die zweite Seitenflanke 7 weicher ausgebildet als der Werkstoff des Grundkörpers 3/die erste Seitenflanke 6 im Bereich des ersten Umfangsbereiches 21. Dadurch weist das erste Einlegeteil 5a auch eine geringere werkstoffliche Steifigkeit sowie höhere werkstoffliche Elastizität auf als der Grundkörper 3, was wiederum die elastische Rückfederung des ersten Einlegeteils 5a erhöht.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Einlegeteil 5 an dem Grundkörper 3 angebracht. Neben dem ersten Einlegeteil 5a ist ein zweites Einlegeteil 5b, in Umfangsrichtung des Grundkörpers 3 gesehen, beabstandet zu dem ersten Einlegeteil 5a angeordnet. Das erste Einlegeteil 5a und das zweite Einlegeteil 5b sind in ihrer separaten Ausbildung besonders gut in 2 erkennbar. Das erste Einlegeteil 5a und das zweite Einlegeteil 5b als Gleichteile ausgestaltet. Folglich entspricht das zweite Einlegeteil 5b dem ersten Einlegeteil 5a in seiner Ausgestaltung und Funktion. In einer weiteren Ausführung sind die Einlegeteil 5a und 5b zwar geometrisch gleich ausgebildet, jedoch in Bezug auf ihre Werkstoffkennwerte, vorzugsweise in Bezug auf ihre Steifigkeit oder die Elastizität, unterschiedlich ausgebildet.
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Das zweite Einlegeteil 5b ist jedoch, wie in 1 besonders gut erkennbar, bezüglich einer normal zur Längsachse 19/Drehachse der Welle/der Axialkulisse 1 angeordneten Ebene spiegelverkehrt zu dem ersten Einlegeteil 5a angeordnet. Das zweite Einlegeteil 5b ist zudem in einem, in Umfangsrichtung an den ersten Umfangsbereich 21 anschließenden zweiten Umfangsbereich 22 des Grundkörpers 3 (d.h. einem zweiten Längenabschnitt/Längenbereich in Umfangsrichtung des Grundkörpers 3 gesehen) angeordnet. In diesem zweiten Umfangsbereich 22 bildet der Grundkörper 3 nicht mehr die erste Seitenflanke 6, sondern die zweite Seitenflanke 7 der (Wandung der) Kulissenbahn 2 aus. Folglich ist auch die Kulissenbahn 2 in diesem zweiten Umfangsbereich 22 im Wesentlichen spiegelverkehrt zu dem ersten Umfangsbereich 21 ausgebildet. Die Aufnahme sowie Funktionsweise des zweiten Einlegeteils 5b in dem zweiten Umfangsbereich 22 entspricht jedoch der Aufnahme und der Funktionsweise des ersten Einlegeteils 5a in dem ersten Umfangsbereich 21.
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In Verbindung mit den 8 bis 15 ist dann wiederum ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Axialkulisse 1 umgesetzt. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind hierbei jedoch im Wesentlichen die Einlegeteile 5a und 5b sowie die erste Ausnehmung 15 in dem Grundkörper 3 etwas anders ausgestaltet. Wie in 10 erkennbar, sind die Einlegeteile 5a und 5b, die entlang des Umfangs/an der Umfangsrichtung benachbart, jedoch versetzt zueinander angeordnet sind, wiederum als Gleichteile ausgestaltet. Der erste Seitensteg 8 des jeweiligen Einlegeteiles 5a und 5b ist nun jedoch in zwei Seitenstegbereiche 17 und 18 aufgeteilt. Ein erster Seitenstegbereich 17, wie etwa auch in 8 gut zu erkennen ist, ist im Wesentlichen entlang der Ebene normal zu der Drehachse 19 der Axialkulisse 1 ausgerichtet. Ein zweiter Seitenstegbereich 18 dieses ersten Seitensteges 8 ist relativ zu dem ersten Seitenstegbereich 17 angestellt/schräg verlaufend. Somit wird durch den ersten Seitenstegbereich 18 eine Krümmung der Kulissenbahn 2 im Wesentlichen nachgeformt. Komplementär zu dieser Unterteilung des ersten Seitensteges 8 in die beiden im Winkel zueinander versetzten Seitenstegbereiche 17 und 18, weist auch die erste Ausnehmung 15 zwei Bereiche auf, die den jeweiligen Seitenstegbereich 17, 18 aufnehmen und insbesondere in axialer Richtung abstützen. Der zweite Seitensteg 14 ist wiederum wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet und erstreckt sich durchgängig gerade. Die beiden Seitenstegbereiche 17, 18 sind wiederum elastisch verformbar und bilden wiederum voneinander separate Federbereiche aus.
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In anderen Worten ausgedrückt, werden in der erfindungsgemäßen Axialkulisse 1 beide Seiten der Verschiebenut (Kulissenbahn 2), d.h. sowohl die linke als auch die rechte Flanke (Seitenflanke 6 und 7), ein-/zwei-/oder mehrteilig ausgeführt und mit einem werkzeugfallenden Prozessschritt (z.B. Sintern, Tiefziehen, Kalt-/Warmmassivumformen, Gießen etc.) hergestellt. Durch das Zusammenfügen der Einzelteile, wird die endgültige Kontur/Geometrie/Funktionsfläche (der Kulissenbahn 2) erzeugt und Bedarf nach Möglichkeit keiner weiteren nachgeschalteten Bearbeitungsprozesse mehr. Wichtig dabei ist, dass durch das Zusammenfügen eine Geometrie entsteht, die den Aktuatorpin (Betätigungspin/Pin) in beiden Schaltrichtungen (parallel zur Nockenwellenachse/Wellenachse 19) umschließt und somit eine Kontaktfläche zum Abstützen des Pins gegen die Nutflanken herstellt. Das „Bremsblech“ (Einlegeteil 5) wird je nach der geforderten Funktion zum Einen nur partiell an der geforderten bzw. notwendigen Stelle angebracht, und zum Anderen durch das Design als Bauteil mit einer unterschiedlichen Steifigkeit bzgl. dem Kontakt Aktuatorpin-Verschiebenut 2 ausgeführt. Das Ziel dabei ist, durch die geeignete Auswahl von Werkstoff und Geometrie ein gezieltes Verhalten des Nockenstückes während oder nach dem Schaltvorgang, d.h. entweder durch „schnelleres“ oder „langsameres“ verzögern durch den „weicheren“ oder „härteren“ Kontakt zwischen Aktuatorpin und „Bremsblech“, herzustellen. Das dynamische Verhalten des Nockenstückes wird damit positiv beeinflusst, die Belastung des Aktuatorpins aber auch des Nockenstückes dabei reduziert und die Lebensdauer somit erhöht. Ebenso können die Einzelteile aus unterschiedlichen Materialien und mit unterschiedlichen Herstellprozessen hergestellt und zusammengesetzt werden. Im Gegensatz zu gesamten Schaltkulissen können die Einzelteile bei Bedarf separat einem vergleichsweise kostengünstigen Beschichtungsprozess unterzogen werden. Des Weiteren sind nahezu alle Verbindungen (kraft-/form- und stoffschlüssig), entweder einzeln oder auch in Kombination, dieser Einzelteile realisierbar.
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Die Idee ist somit, dass mit einem Grundteil 3 (Verschiebenut 2) und einer Kombination mit unterschiedlichen „Bremsblechteilen“ 5; 5a, 5b unterschiedliche Nutstücke realisierbar sind. Insofern kann das Grundteil 3 als Standardteil ausgeführt werden, wogegen nur lokal die Blechteile 5a, 5b für die jeweilige Anwendung neu ausgelegt bzw. ausgetauscht werden müssen (kostengünstige Mehrfachverwendung). Zudem wird nicht zwingend eine umlaufende Nut benötigt, sondern es reicht lokal an den potentiellen Kontaktstellen mit dem Aktuatorpin. Auch ist die Idee, dass die Blechformteile 5a, 5b geometriebedingt dünner bzw. nachgiebiger sind und somit beim Zusammenprall mit dem Aktuatorpin etwas zurückfedern (dämpfen). Dadurch sinkt die Querkraft auf den Pin und auch die Belastung. Den Pin kann schwächer gestaltet werden und folglich sind auch schmälere Nuten denkbar. Nach dem Schaltvorgang hat der Aktuatorpin das durch die Verschiebung beschleunigte Nockenstück wieder abzubremsen, damit dieses arretiert werden kann. Indem unterschiedliche Anschlagsteifigkeiten mit Blechteilen 5a, 5b umsetzbar sind, können auch unterschiedliche „Bremsmanöver“ umgesetzt werden. Z.B. ein blattfederförmiges Bremsblech 5a, 5b, wodurch die Pin-Anschlagkraft mit steigendem Abstand von Einspannung und Kontaktpunkt abnimmt. Somit wandert bei steigender Drehzahl der Kontaktpunkt näher zur Einspannung und das Nockenstück kommt schneller zur Ruhe und arretiert. Eine hohe Steifigkeit des jeweiligen Bremsbleches 5a, 5b bedeutet einen harten Kontakt und hat eine geringe Verformung der Bremsflanke 6, 7 (und somit kleine Dämpfung) zur Folge. Daraus folgt ein langsames Abbremsen des Nockenstückes. Ist die Steifigkeit des jeweiligen Bremsbleches 5a, 5b gering, d.h. besteht ein weicher Kontakt, hat dies eine große Verformung der Bremsflanke (und somit große Dämpfung) zur Folge. Ein schnelles Abbremsen des Nockenstückes wird folglich erzielt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Axialkulisse
- 2
- Kulissenbahn
- 3
- Grundkörper
- 4
- Fertigkontur
- 5
- Einlegeteil
- 5a
- erstes Einlegeteil
- 5b
- zweites Einlegeteil
- 6
- erste Seitenflanke
- 7
- zweite Seitenflanke
- 8
- Seitensteg/erster Seitensteg
- 9
- Außenumfangsseite
- 10
- Vertiefungsgrund
- 11
- Grundabschnitt
- 12
- radiale Innenseite des Grundkörpers
- 13
- Aussparung
- 14
- zweiter Seitensteg
- 15
- erste Ausnehmung
- 16
- zweite Ausnehmung
- 17
- erster Seitenstegbereich
- 18
- zweiter Seitenstegbereich
- 19
- Längsachse/Drehachse
- 20
- Metallblech
- 21
- erster Umfangsbereich
- 22
- zweiter Umfangsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012210486 A1 [0002]
- DE 102008054254 A1 [0003]
- DE 102010060766 A1 [0004]
- DE 102012217300 A1 [0004]
- US 2007178731 A [0004]
- US 2013032111 A [0004]
- WO 15070862 A1 [0004]
