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Die Erfindung betrifft ein Schiebenockensystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei dem bekannten Schiebenockensystem ist eine drehbar gelagerte Nockenwelle vorgesehen. Die Nockenwelle umfasst mehrere Schiebenocken. Die Schiebenocken sind axial beweglich. Die axiale Bewegung der Schiebenocken wird durch einen Aktuator eingeleitet.
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Dazu ist eine Kopplungsstange über eine Schaltgabel fest mit einem Schiebenocken verbunden, der durch den Aktuator unmittelbar axial bewegt wird. Bei einer axialen Bewegung des Schiebenockens bewegt sich die Kopplungsstange mit dem Schiebenocken.
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Die Kopplungsstange umfasst Kulissen. Die Kulissen sind fest mit der Kopplungsstange verbunden. Die Kulissen sind jeweils einem weiteren Schiebenocken zugeordnet. Die weiteren Schiebenocken weisen Stifte auf, die mit den jeweils zugeordneten Kulissen derart zusammenwirken, dass die weiteren Schiebenocken entsprechend der Bewegung des mit der Kopplungsstange fest verbundenen Schiebenockens verschoben werden.
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Aus den Patentanmeldungen
PCT/EP2020/058182 bzw.
DE 10 2019 107 626.9 der Anmelderin ist ein Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle bekannt geworden, umfassend eine Trägerwelle mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen. Die Schiebenockenelemente umfassen jeweils eine Schaltkulisse mit wenigstens einer Schaltnut, wobei die Schiebenockenelemente durch wenigstens einen Aktuator-Pin axial zur Trägerwelle verschiebbar sind. Parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle ist wenigstens ein Verstellelement angeordnet, wobei das Verstellelement in Richtung der Längsachse der Trägerwelle axial verschiebbar ist.
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Wenngleich hier bereits ein vorteilhaftes Schiebenockensystem vorgeschlagen wird, können dennoch Verbesserungen vorgenommen werden, insbesondere im Hinblick auf das Verstellelement.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe ein verbessertes Schiebenockensystem bereitzustellen, insbesondere ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Verstellelement vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Verstellelement, insbesondere der Verstellelementgrundkörper, mehrteilig ausgebildet ist. Durch das vorgeschlagene Schiebenockensystem, insbesondere Verstellelement, insbesondere den vorgeschlagenen Verstellelementgrundkörper, kann das Handling bzw. die Montage in einer Zylinderkopfhaube verbessert werden, es können das erste Verstellteilelement, das mindestens zweite Verstellteilelement und das vorzugsweise dritte Verstellteilelement beispielsweise separat in die Zylinderkopfhaube eingesetzt und erst innerhalb der Zylinderkopfhaube verbunden werden. Im Ergebnis ergibt sich ein im wesentlichen längliches Verstellelement. Zudem ergibt sich eine Modularität. Die Teilelemente können durch Kombination auf verschiedene Motortypen/Schaltstrategieen und Funktionen (Sensorgeber) angepasst werden. Kleine Teilelemente können beispielsweise separat und zielgerichtet gehärtet werden. Diese Maßnahme wäre bei einem kompletten Verstellelement insgesamt schwierig bzw. teuer.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verstellelementgrundkörper ein erstes Verstellteilelement und mindestens ein zweites Verstellteilelement, vorzugsweise ein drittes Verstellteilelement umfasst, wobei die Verstellteilelemente jeweils mit einer Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind. Die Verbindungseinrichtung kann für die Montage innerhalb der Zylinderkopfhaube angepasst sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verbindungseinrichtung als Steckverbindung, Schweißverbindung und/oder als Verbindung mit hinterschnittenen Elementen ausgestaltet ist. Die Verbindung sollte die Schaltkräfte, insbesondere Schub- und Zugkräfte, übertragen können.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4.
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Dadurch, dass der Verstellelementgrundkörper mit mindestens einer Bohrbuchse für die Aufnahme eines Pins bzw. ausgestattet ist, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Der Pin kann in der Bohrbuchse drehbar oder nicht drehbar aufgenommen sein. Auch die Vartianten nicht drehbar eingepresst oder verstemmt sind denkbare Alternativen. Auch drehbar abgesetzte Pins, insbesondere mit Pilzkopf, und damit gegen Herausfallen in Richtung Verstellnut gesichert, sind denkbare Alternativen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Bohrbuchse in den Verstellelementgrundkörper eingepresst ist. Ein Verstemmen der Bohrbuchse ist ebenfalls möglich. Denkbar ist es hierbei das Material des Verstellelementes zu verstemmen, das Material der Bohrbuchse, insbesonder ähnlich einer Nietverbindung, zu verformen. Insbesondere bei dem Verstemmen fließt hier Material in eine entsprechende Geometrie des Gegenstückes.
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Vorteilhafterweise führen Bohrbuchsen über ihre präzise Länge den Pin. Die Aufnahme im Grundkörper für die Bohrbuchse muss nicht so genau gefertigt sein, insbesondere sind Toleranzen besser kompensierbar. Ein weiterer Vorteil liegt in der Verschleißfestigkeit und/oder in der Toleranzentfeinerung bei Fertigung der Pin-Aufnahme. Auch können mittels Buchse die beim Schalten auftretetenden Kraft besser vom Pin in das Verstellelement abgeführt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Bohrbuchse vorgehärtet ist. Die Bohrbuchsen können gehärtet sein und genau gefertigt. Somit entfällt das Härten der Pin-Bereiche am Verstellelement und die Nachbearbeitung dieser Bereiche.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbeildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins in den Verstellelementgrundkörper eingepresst ist, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Ein Einpressen kann günstiger sein, da die Paarung nicht auf Drehbewegung ausgelegt sein muss. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf Maß- und Formtoleranzen, Rauheit, etc.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins nicht drehbar in dem Verstellelementgrundkörper aufgenommen ist, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Es wird die Montierbarkeit verbessert. Ferner stellt diese Maßnahme eine Sicherung gegen ein Herausfallen dar. Ein Einpressen kann günstiger sein, da die Paarung nicht auf Drehbewegung ausgelegt sein muss. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf Maß- und Formtoleranzen, Rauheit, etc.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins drehbar in dem Verstellelementgrundkörper aufgenommen ist, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Ein drehbarer Pin kann Verschleiß an dem Pin und/oder oder dem Verstellelement reduzieren, da sich die Kontaktfläche am Pin ändert bzw. entlang dessen Umfang wandert.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 9.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins beschichtet ist, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt.
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Ein beschichteter Pin ist einfach herstellbar, vorzugsweise in gebauter Ausführung. Der Pin kann vorzugsweise separat beschichtet werden. Als komplettes Frästeil würde eine aufwendige Abdeckung des restlichen Bauteils notwendig sein.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins als abgesetzter und/oder eingesteckter Pin ausgestaltet ist, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Das Verstellelement liegt vorzugsweise mit einer Seite, Insbesondere der Einsteckseite, an Zylinderkopfhaube/Gehäuse an, durch den Absatz kann der Pin nicht in Richtung Verstellkulisse fallen bzw. aus dem Verstellelement herausfallen. Insbesondere das Sicherstellen der Position muss nicht mehr durch den Schaltnutgrund erfüllt werden. Insofern kann dieser mit mehr Spiel hergestellt werden bzw. gröber toleriert sein.
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Insbesondere in der 4 ist ein einseitig abgesetzter Pin, ähnlich einem Pilzkopf, erkennbar. Ein einseitig abgesetzter Pin kann als Ausfallsicherung des Pins in Richtung Verstellnut dienen. In die andere Richtung kann die Zylinderkopfhaube oder das Führungsgehäuse den Pin stützen.
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Insbesondere in 11, 11a ist erkennbar, wie eine Ausfallsicherung in beide Richtungen der Pinachse vorgesehen ist. Der Pin kann durch hinterschnappende Hinterschnitte oder durch einen thermischen Fügeprozess gefügt werden. Thermisch gefügt umfasst in diesem Zusammenhang insbesondere die Schritte bzw. Merkmale:
- - Pin kalt, ggf. Schubstange warm;
- - Pin-Hinterschnitte/Absätze keine Übermaß zu Verstellelementöffnung;
- - Temperaturausgleich in Endposition;
- - Hinterschnitte größer als Öffnung, dienen damit als Begrenzung.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins als verstemmter Pin ausgestaltet ist, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Hierzu wird insbesondere auf die 12 verwiesen. Verstemmt werden kann der gesammte Umfang am Pin, aber auch nur ein Teilbereich des Umfangs. Es ist insbesondere erkannbar, dass der Pin verstemmt ist. Es ist insbesondere erkennbar, dass das Verstellelement verstemmt wird, insbesondere dass Material des Verstellelement in eine entsprechende Aussparung fließt oder zumindest in die Öffnung des Verstellelementes fließt, insbesondere in eine Durchmesservergrößerung des Pins in der Öffnung fließt. Durch diese Maßnahmen wird insbesondere eine Verliersicherung erzielt, woraus sich insbesondere der Vorteil der einfachen Montage des Pins im Verstellelement ergibt. Ein Verstemmen führt zu Durchmesseraufweitung des Pins. Damit ist ein Festsitz oder auch bei abgesetzter Bohrung eine Verliersicherung realisierbar.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins zumindest abschnittsweise als runder oder ovaler Bolzen bzw. runder oder ovaler Stift oder dass mindestens einer der Pins zumindest abschnittsweise als Flachstück mit gekrümmten und oder elliptischen Kontaktflächen ausgestaltet ist, wird ein leichter herstellbares und/oder haltbareres Schiebenockensystem bereitgestellt. Insbesondere ist hier ist die Kontaktfläche des Pins dahin gehend optimiert, dass die auftretenden Kräfte beim Schalten/Kontakt reduziert sowie die Kontaktflächen des Pins beim entlang Fahren an der Kulisse, insbesondere der Verstellkulisse, optimiert sind. Insbesondere sind Pin und Kulisse aufeinander abgestimmt, wodurch eine Reibungs- und Belastungsoptimierung erfolgen kann. Der sich hieraus insbesondere ergebende Vorteil liegt darin, dass die Haltbarkeit erhöht ist. Ein Flachstück mit gekrümmten Flächen hat einen größeren Kontaktradius als ein runder Pin. Damit können insbesondere die auftretenden Kontakpressungen reduziert werden.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 13.
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Dadurch, dass mindestens einer der Pins als Schaltgabel ausgeführt ist, insbesondere der Pin für den Eingriff in die Schaltkulisse des Primärnockens, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Insbesondere kann die Materialauswahl individuell erfolgen. An der Sekundärkulisse wird vorteilhafterweise die Möglichkeit für die Umsetzung einer Innenflankensteuerung eröffnet.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 14.
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Dadurch, dass das Verstellelement, insbesondere der Verstellelementgrundkörper, mit einer Sensoreinrichtung für Schaltbestätigung ausgestattet ist, wobei die Sensoreinrichtung vorzugsweise einen Vorsprung, Kante und/oder Magnet an dem Verstellelement, insbesondere dem Verstellelementgrundkörper, umfasst, wird ein leichter herstellbares und/oder leichter montierbares Schiebenockensystem bereitgestellt, insbesondere aber ein zuverlässig betreibbares bzw. überwachbares Schiebenockensystem bereitgestellt. Die Sensorgeber ermöglich insbesondere eine Detektion des Schaltvorganges bzw. Detektion der Initiierung des Schaltvorgangs. Ferner kann insbesondere eine aktuatorseitige Überwachung entfallen. Diese Maßnahme ist insbesondere bei begrenztem Bauraum vorteilhaft. Zudem ist die Positionierung an dem Verstellelementgrundkörper freier wählbar.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bzw. vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein weiter verbessertes Schiebenockensystem vorzuschlagen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst bzw. wird diese vorteilhafte Weiterbildung realisiert durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 15.
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Dadurch, dass das Verstellelement als Grundkörper und Teilelement mit Pin, oder Grundkörper und Teilelement mit Sensorgeber, oder Grundkörper und Grundkörper und Teilelement mit Pin usw. ausgestaltet ist, kann ein verbessertes Schiebenockensystem bereitsgestellt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
- 1 eine perspektivische Ansicht Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik, insbesondere mit einem Verstellelement gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine weitere perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik, insbesondere mit einem Verstellelement gemäß dem Stand der Technik;
- 3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik, insbesondere mit einem Verstellelement gemäß dem Stand der Technik;;
- 4 eine weitere Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik, insbesondere mit einem Verstellelement gemäß dem Stand der Technik;
- 4a eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik, insbesondere mit einem Verstellelement gemäß dem Stand der Technik;
- 5 eine perspektivische Ansicht auf eine mehrteiliges Verstellelement;
- 5a eine perspektivische Ansicht auf eine mehrteiliges Verstellelement;
- 6 eine perspektivische Ansicht auf eine mehrteiliges Verstellelement;
- 6a eine perspektivische Ansicht auf eine mehrteiliges Verstellelement;
- 7 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit eingepressten Bohrbuchsen;
- 7a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit eingepressten Bohrbuchsen;
- 8 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit eingepressten Pins;
- 8a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit eingepressten Pins;
- 9 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit nicht drehbar eingefügten Pins;
- 9a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit nicht drehbar eingefügten Pins;
- 10 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit beschichteten Pins;
- 10a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit beschichteten Pins;
- 11 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit abgesetzten Pins;
- 11a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit abgesetzten Pins;
- 12 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit verstemmten Pins;
- 12a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit verstemmten Pins;
- 12b eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit verstemmten Pins;
- 13 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit verdrehbaren Pins;
- 14 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement bei dem der Pin eine gekrümmte Kontaktfläche aufweist;
- 14a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement bei dem der Pin eine gekrümmte Kontaktfläche aufweist;
- 15 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement bei dem der Pin als Schaltgabel ausgestaltet ist;
- 15a eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement bei dem der Pin als Schaltgabel ausgestaltet ist;
- 16 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit einer Sensoreinrichtung für Schaltbestätigung;
- 17 eine seitliche, teilweise geschnittene, Darstellung eines Verstellelements mit Pin;
- 17a eine seitliche, teilweise geschnittene, Darstellung eines Verstellelements mit Pin;
- 18 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit mehreren Verstellteilelementen;
- 19 eine perspektivische Ansicht auf ein Verstellelement mit mehreren Verstellteilelementen.
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Folgende Bezugszeichen werden in den nachfolgenden Abbildungen verwendet:
- 10
- Nockenwelle
- 11
- Trägerwelle
- 12a
- erstes Schiebenockenelement
- 12b
- zweites Schiebenockenelement
- 12c
- drittes Schiebenockenelement
- 13
- Schaltkulisse
- 14
- Schaltnut
- 14a
- erste Schaltnut
- 14b
- zweite Schaltnut
- 15
- Aktuator-Pin
- 16
- Verstellelement
- 17a
- erster Kopplungs-Pin
- 17b
- zweiter Kopplungs-Pin
- 17c
- dritter Kopplungs-Pin
- 18
- Aufnahmeelement
- 19
- Arretierelement
- 20
- Wälzlager
- 21
- Halteringe
- 22
- Nockenkontur
- 23
- Aktuator
- 16a
- Verstellteilelement
- 16b
- Verstellteilelement
- 16c
- Verstellteilelement
- 161
- Verstellelementgrundkörper
- 162
- Verbindungseinrichtung
- 163
- Bohrbuchse
- 164
- Vorsprung (Sensoreinrichtung)
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Die 1 bis 4 zeigen dasselbe Ausführungsbeispiel eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik aus unterschiedlichen Perspektiven.
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Das Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle 10, umfasst eine Trägerwelle 11. Auf der Trägerwelle 11 sind ein erstes und ein zweites Schiebenockenelement 12a, 12b axial beweglich zu einer Längsachse der Trägerwelle 11 und insbesondere drehfest angeordnet. Hierzu kommt beispielsweise eine Schiebeverzahnung zum Einsatz. Es ist denkbar, dass mehr als zwei Schiebenockenelemente auf der Trägerwelle 11 angeordnet sind. Die Trägerwelle 11 umfasst drei Wälzlager 20. Jeweils ein Wälzlager 20 ist an den axialen Enden der Trägerwelle 11 und ein weiteres Wälzlager 20 ist zwischen den Schiebenockenelementen 12a, 12b angeordnet. Die Wälzlager 20 sind durch Halteringe 21 arretiert. Die Anzahl der Wälzlager 20 und der Halteringe 21 sowie die Positionen der Lagerstellen sind variabel. Die Schiebenockenelemente 12a, 12b umfassen eine Schaltkulisse 13 und eine Nockenkontur 22.
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Die Schaltkulisse 13 des erstens Schiebenockenelements 12a umfasst eine erste und eine zweite Schaltnut 14a, 14b. Die Schaltnuten 14a, 14b sind wenigstens abschnittsweise V-förmig. Mit anderen Worten ist die Breite der beiden Schaltnuten 14a, 14b nicht konstant. Unter der Breite ist der Abstand der Flanken der Schaltnuten 14a,14b in axialer Richtung zur Trägerwelle 11 zu verstehen. Die Flanken der Schaltnuten 14a, 14b nähern sich im V-förmigen Abschnitt aneinander an.
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Die beiden Schaltnuten 14a, 14b sind auf dem gleichen Drehwinkel angeordnet. Die erste Schaltnut 14a weist einen größeren Radius als die zweite Schaltnut 14b auf.
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Unter Radius ist der Betrag des Abstands der Nutgrundfläche der ersten oder der zweiten Schaltnut 14a, 14b von der Mittellängsachse der Trägerwelle 11 zu verstehen. Somit bestimmen der Außendurchmesser der Schaltkulisse 13 und der Radius der Nutgrundfläche die Nuttiefe.
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Die erste Schaltnut 14a umfasst eine Stufe. Mit anderen Worten ist die erste Schaltnut 14a als ein Vorsprung bzw. ein Absatz ausgebildet. Die erste Schaltnut 14a weist einen variierenden Radius auf. D.h. die erste Schaltnut 14a weist abschnittsweise Bereiche mit einem größeren Radius und einem kleineren Radius auf. Die Änderung des Radius erfolgt stufenlos. Die Bereiche sind jeweils einem Einfahrbereich, einem Ausfahrbereich oder einem Verschiebebereich zugeordnet.
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Die zweite Schaltnut 14b weist einen konstanten Radius auf. Die Breite der zweiten Schaltnut 14b ist kleiner als die Breite der ersten Schaltnut 14a.
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An der Trägerwelle 11 sind zwei Aktuator-Pins 15 angeordnet. Die Aktuator-Pins 15 sind im Wesentlichen lediglich in eine Richtung orthogonal zur Mittellängsachse der Trägerwelle 11 beweglich. Die Aktuator-Pins 15 sind der ersten Schaltnut 14a zugeordnet. D.h. die Aktuator-Pins wirken nur mit der ersten Schaltnut 14a zusammen. Die Aktuator-Pins 15 sind in axialer Richtung der Trägerwelle 11 voneinander beabstandet. Dadurch ist abhängig von der Position des ersten Schiebnockenelements einer der beiden Aktuator-Pins 15 in die erste Schaltnut 14a einführbar. Durch das Einführen der Aktuator-Pins 15 ist eine axiale Bewegung des ersten Schiebenockenelements 14a einleitbar.
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Dazu wird ein Aktuator-Pin 15 in die erste Schaltnut 14a eingeführt. Durch die Verkleinerung der Nutbreite wirkt der eingeführte Aktuator-Pin 15 mit einer Flanke der ersten Schaltnut 14a zusammen. Genauer beaufschlagt der eingeführte Aktuator-Pin 15 eine Flanke der ersten Schaltnut 14a mit einer der Flanke entgegen gerichteten Kraft. Dadurch erfolgt die axiale Verschiebung des ersten Schiebenockenelements 12a. Die Richtung der Verschiebung hängt somit von der Flanke ab, mit der der eingeführte Aktuator-Pin 15 zusammenwirkt. Jeder Flanke der ersten Schaltnut 14a ist ein Aktuator-Pin 15 zugeordnet.
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Parallel zur Trägerwelle 11 ist ein Verstellelement 16 angeordnet. Das Verstellelement 16 ist axial beweglich. Das Verstellelement ist um 90° zu den Aktuator-Pins 15 versetzt. Alternativ sind andere Winkelversatze denkbar. Das Verstellelement 16 umfasst einen ersten und einen zweiten Kopplungs-Pin 17a, 17b und ein Aufnahmeelement 18. Der erste und der zweite Kopplungs-Pin 17a, 17b sind jeweils an einem axialen Ende des Verstellelements 16 angeordnet. Das Aufnahmeelement 18 umfasst drei Fortsätze und ist zwischen den axialen Enden des Verstellelements 16 angeordnet. Die Kopplungs-Pins 17a, 17b und das Aufnahmeelement 18 erstrecken sich orthogonal zur Mittellängsachse der Trägerwelle 11.
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Der erste Kopplungs-Pin 17a ist der zweiten Schaltnut 14b des ersten Schiebenockenelements 12a zugeordnet. Der erste und der zweite Kopplungs-Pin 17a, 17b sind im Wesentlichen drehbar an dem Verstellelement 16 angeordnet. Der erste Kopplungs-Pin 17a steht dauerhaft in Eingriff mit der zweiten Schaltnut 14b des ersten Schiebenockenelements 12a.
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Der erste Kopplungs-Pin 17a wird von einer Flanke der zweiten Schaltnut 14b mit einer Kraft beaufschlagt. Das Verstellelement 16 wird in Wirkrichtung der Kraft verschoben. Da das Verstellelement 16 und somit die Kopplungs-Pins 17a, 17b um 90° in Umfangsrichtung voneinander versetzt sind und die erste und die zweite Schaltnut 14a, 14b im gleichen Drehwinkel angeordnet sind, erfolgt die Verschiebung des Verstellelements 16 entsprechend zeitlich versetzt bzw. phasenverschoben.
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Der zweite Kopplungs-Pin 17b ist im Bereich des zweiten Schiebenockenelements 12b angeordnet. Das zweite Schiebenockenelement 12b umfasst eine Schaltnut 14. Die Schaltnut 14 weist einen V-förmigen Abschnitt auf. Der zweite Kopplungs-Pin 17b steht dauerhaft mit der Schaltnut 14 in Eingriff. Die Schaltnut 14 des zweiten Schiebenockenelements 12b ist derart angeordnet, dass ein zum ersten Schiebenockenelement 12a zeitversetztes Schalten des zweiten Schiebenockenelements 12b realisierbar ist.
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Durch das Verschieben des Verstellelements 16 wird der zweite Kopplungs-Pin 17b in der Schaltnut 14 axial bewegt. Genauer wird der zweite Kopplungs-Pin 17b zu einer der Flanken der Schaltnut 14 bewegt. Der zweite Kopplungs-Pin 17b wirkt im Wesentlichen auf die gleiche Art mit der Schaltnut 14 zusammen wie die Aktuator-Pins 15 mit der ersten Schaltnut 14a des ersten Schiebenockenelements 12a.
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Die Trägerwelle 11 umfasst ein kreisscheibenförmiges Arretierelement 19. Alternativ sind andere Geometrien denkbar. Das Arretierelement 19 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Schiebenockenelement 12a, 12b angeordnet. Das Arretierelement 19 ist von dem Aufnahmeelement 18 axial begrenzt. Das Arretierelement 19 weist eine Abstützfunktion auf. Das Arretierelement 19 bildet ein Widerlager für das Aufnahmeelement 18. Das Arretierelement 19 nimmt die Kräfte während des Schaltvorgangs auf und ermöglicht so ein Festlegen des Verstellelements 16. Ferner verhindert das Zusammenwirken von dem Aufnahmeelement 18 und dem Arretierelement 19, dass das erste Schiebenockenelement 12a ungewollt verschoben wird. Das Aufnahmeelement 18 umfasst zwei Aufnahmen für das Arretierelement 19. Das Arretierelement 19 umfasst eine Aussparung. Dadurch ist ein Verschieben des Verstellelements durch die Kreisscheibe möglich. Dazu ist die Aussparung in dem Bereich des entsprechenden Drehwinkels angeordnet. Die Aussparung ist derart in der Kreisscheibe angeordnet, dass bei einer axialen Bewegung das Verstellelement 16 durch die Aussparung hindurchbewegt wird. Es ist denkbar, dass das Verstellelement 16 zusätzlich eine Feder-Kugel Arretierung (nicht dargestellt) umfasst.
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Zusammengefasst ermöglicht das vorhergehend beschriebene Schiebenockensystem durch das Verstellelement 16 ein phasenversetztes Schalten der Schiebenockenelemente 12a, 12b unter Verwendung eines einzigen Aktuators. Dadurch ist die gesamte Anzahl der Aktuatoren im Schiebenockensystem deutlich reduzierbar.
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Eine weitere Ausführungsform eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik ist in der 4a dargestellt. Das Schiebenockensystem entspricht im Wesentlichen dem Schiebenockensystem gemäß den 1 bis 4. Das dargestellte Schiebenockensystem umfasst im Gegensatz zu dem oben beschriebenen System ein weiteres Schiebenockenelement 12c und insbesondere das Schiebenockenelement 12a weist eine andersförmige Schaltkulisse auf. Ferner ist entsprechend ein weiterer Kopplungspin 17c vorgesehen.
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Vorzugsweise zwischen dem zweiten und dem dritten Schiebenockenelement 12b, 12c ist das Arretierelement 19 angeordnet. Das Arretierelement 19 umfasst eine Kreisscheibe mit einer Aussparung. Im Bereich der Kreisscheibe ist am Verstellelement 16 ein Fortsatz angeordnet. Die Kreisscheibe bildet ein Widerlager für den Fortsatz. Die Kreisscheibe wirkt mit dem Fortsatz bei einem Verschiebevorgang zusammen derart, dass der erste Kopplungs-Pin bei dem Verschiebevorgang entlastet ist. Mit anderen Worten stützt sich der Fortsatz gegen die Kreisscheibe ab. Die Aussparung ist auf dem Drehwinkel angeordnet, bei dem die Verschiebung des ersten Verstellelements 16 erfolgt. Ein Aktuator ist mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet.
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Für weitere Details und auch weitere Ausführungsformen kann auf die
PCT/EP2020/058182 bzw.
DE 10 2019 107 626.9 der Anmelderin verwiesen werden, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Nachfolgend werden Verbesserungen im Hinblick auf das Verstellelement beschrieben.
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Das Verstellelement 16 umfasst im Wesentlichen einen Verstellelementgrundkörper 161, sowie den oben bereits erwähnten ersten und zweiten Kopplungs-Pin 17a, 17b. Ferner umfasst das Verstellelement 16 den weiteren Kopplungs-Pin 17c.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Verstellelement 16, insbesondere der Verstellelementgrundkörper 161, mehrteilig ausgebildet ist.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Verstellelementgrundkörper ein erstes Verstellteilelement 16a und mindestens ein zweites Verstellteilelement 16b, vorzugsweise ein drittes Verstellteilelement 16c umfasst, wobei die Verstellteilelemente mit einer Verbindungseinrichtung 162 miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Verbindungseinrichtung 162 als Steckverbindung, Schweißverbindung und/oder als Verbindung mit hinterschnittenen Elementen, die auch als „Puzzle-Verbindung“ angesprochen werden kann, ausgestaltet ist. Hinterschitte wirken vorzugsweise bei am Gehäuse abgestützen Verstellelement derart, dass das Verstellelement wirkende Schub- und Zugkräfte aufnehmen kann.
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Das vorgeschlagene Verstellelement 16 bietet Vorteile bei der Montage. In Zylinderkopfhauben (nicht dargestellt) kann eine Montage von langen Bauteilen, wie bspw. eines einteiligen Verstellelementes schwierig bis unmöglich sein. Durch das vorgeschlagene Schiebenockensystem, insbesondere Verstellelement, kann das Handling bzw. die Montage in einer Zylinderkopfhaube verbessert werden, es können das erste Verstellteilelement 16a, das mindestens zweite Verstellteilelement 16b und das vorzugsweise dritte Verstellteilelement 16c beispielsweise separat in die Zylinderkopfhaube eingesetzt und erst innerhalb der Zylinderkopfhaube verbunden werden. Im Ergebnis ergibt sich ein im wesentlichen längliches Verstellelement 16.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Verstellelementgrundkörper 161 mit mindestens einer Bohrbuchse 163 für die Aufnahme eines Pins 17a bzw. 17b ausgestattet ist.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Bohrbuchse 163 in den Verstellelementgrundkörper 161 eingepresst ist. Zum Einpressen ist vorzugsweise eine Überdeckung zwischen Buchse und Verstellelement vorgesehen.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Bohrbuchse 163 vorgehärtet ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b in den Verstellelementgrundkörper 161 eingepresst ist.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b nicht drehbar in dem Verstellelementgrundkörper 161 aufgenommen ist.
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Zu weiteren Einzelheitden des „nicht drehbar“ kann insbesondere auf ein zuvor genanntes Einpressen oder nachfolgend genanntes Verstemmen verwiesen werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b beschichtet ist. Ein beschichteter Pin funktioniert einfach herstellbar vorzugsweise in gebauter Ausführung. Der Pin kann separat beschichtet werden. Als komplettes Frästeil würde eine aufwendige Abdeckung des restlichen Bauteils notwendig sein.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b als abgesetzter und/oder eingesteckter Pin ausgestaltet ist. Insbesondere in 11 bzw. 11a ist ein Pfeil eingezeichnet, welcher die Montage Richtung zeigen soll. Der Pfeil deutet die Richtung für Ausfallschutz an.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b als verstemmter Pin ausgestaltet ist. Der Pin ist nach Montage in Schubstange verstemmt und zeichnet sich insbesondere durch folgende Merkmale aus:
- - Durchmesservergrößerung des Pins
- - Anstemmen des Verstellelementes zum Pin hin. Der Materialfluss verkleinert die Pinaufnahme-Öffnung im Verstellelement.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b drehbar in dem Verstellelementgrundkörper 161 aufgenommen ist. Ein drehbarer Pin kann Verschleiß an dem Pin und/oder oder dem Verstellelement reduzieren, da sich die Kontaktfläche am Pin ändert bzw. entlang dessen Umfang wandert. Ein Pilzkopf oder ein doppelt abgesetzt: drehbarer Pin ist in 17 gezeigt.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b bzw. 17b zumindest abschnittsweise als runder oder ovaler Bolzen bzw. Stift oder dass mindestens einer der Pins zumindest abschnittsweise als Flachstück mit gekrümmten elliptischen und/oder konvexen Kontaktflächen ausgestaltet ist. Vorteilhaft ist dieser Pin auch drehbar, insbesondere zumindest über einen begrenzten Winkelbereich verschwenkbar, ausgestaltet, um mit einer Anlagefläche der Verstellkontur folgen zu können.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass mindestens einer der Pins 17a, 17b bzw. 17c als Schaltgabel ausgeführt ist, insbesondere der Pin für den Eingriff in die Schaltkulisse des Primärnockens. Die Gabel kann auch als Aufnahmeelement 18, wie beispielsweise in 1-3 dargestellt, sein. Hieraus kann sich insbesondere eine Abstützung des Verstellelementes an der Sperrscheibe ergeben. Das Verstellelement kann insbesondere mit Pin und Aufnahmeelement gebaut sein. Die Gabel sollte nicht drehbar sein, da ansonsten die Funktion nicht gegeben sein könnte.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Verstellelement 16, insbesondere der Verstellelementgrundkörper 161, mit einer Sensoreinrichtung für Schaltbestätigung ausgestattet ist, wobei die Sensoreinrichtung vorzugsweise einen Vorsprung 164, Kante und/oder Magnet an dem Verstellelement 16, insbesondere dem Verstellelementgrundkörper 161, umfasst.
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In den Figuren, insbesondere in der 16, ist insbesondere die Modularität des gebauten Verstellelement erkennbar. Die Verstellteilelemente können individuell gefertigt werden. Pins und/oder Sensorgeber können am Ende angebracht werden. Die Sensoreinrichtung kann eine Verlängerung des Verstellelementes sein und/oder kann ein Steg im Langloch des Verstellementes sein. Das Langloch kann zur Gewichtsreduzierung dienen.
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10 zeigt insbesondere die Modularität, insbesondere zwei Teilelemente mit Pin, ein Teilelement ohne Pin, ohne weiteres Bauteil bzw. Funktion. Alle Teilelemente sind gefügt, insbesondere durch eine Puzzle-Verbindung, und ergeben ein Verstellelement, zur weiterleitung von axial wirkenden Verstellkräften, insbesondere Zug- und Schubkräfte in axialer Richtung.
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10 zeigt die Modularität des gebauten Verstellelement. Die Verstellteilelemente können vorteilhafterweise individuell gefertigt werden, Pins, axiale Sicherung/Rastierung des Verstellelementes , Sensorgeber. Eine individuelle Bearbeitung wird möglich, beispielsweise ein Härten des kleinen Teilelementes und nicht des gesammten Verstellelementes.
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In der 17 bzw. 17a (Montageschritte) ist insbesondere dargestellt, wie in das Verstellelement ein, insbesondere beidseitig abgesetzter, Pin gefügt wird. Es ist insbesondere erkennbar, dass eine Einschnürung am Pin eine Spielpassung zum Verstellelement aufweist. Der Pin ist drehbar im Verstellelement. Hinterschneidungen am Pin, dienen der Sicherung des Pins in der Aufahme des Verstellelementes. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Pin mit Befestigung, drehbar ist bzw. ein Fügen durch „hinter schnappen“ stattfindet, oder durch thermisches Fügen des Pins in die Bohrung.
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In der 17 ist im Entwurf eine beidseitig abgesetzte Ausfallsicherung in beide Richtungen der Pinachse gezeigt. Ferner wird beispielhaft der Fügeprozess des Pins gezeigt. Der Pin kann durch Hinterschitte die Hinterschnappen oder durch thermischen Fügeprozess gefügt werden. Das thermische Fügen kann umfassen: Pin kalt, ggf. Schubstange warm, Pin-Hinterschnitte/Absätze kein Übermaß zu Verstellelementöffnung, Temperatur ausgleich in Endposition. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Hinterschnitte größer als die Öffnung sind und damit als Begrenzung dienen. Der Pin hat vorzugsweise in der Öffnung eine Spielpassung ggü. dem Verstellelement. Der Pin ist vorzugsweise drehbar im verstellelement aufgenommen.
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Die vorgenannten Verstellelemente 16 können beispielsweise in ein Schiebenockensystem gemäß 1 bis 4 bzw. 4a eingesetzt werden bzw. gegen das dort vorhandene Verstellelement ausgetauscht werden.
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Es gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011054218 A1 [0002]
- EP 2020/058182 PCT [0006, 0073]
- DE 102019107626 [0006, 0073]
