WO2008017418A1 - Sicherungselement zur axialen sicherung eines lagers auf einer welle - Google Patents

Sicherungselement zur axialen sicherung eines lagers auf einer welle Download PDF

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WO2008017418A1
WO2008017418A1 PCT/EP2007/006830 EP2007006830W WO2008017418A1 WO 2008017418 A1 WO2008017418 A1 WO 2008017418A1 EP 2007006830 W EP2007006830 W EP 2007006830W WO 2008017418 A1 WO2008017418 A1 WO 2008017418A1
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shaft
securing element
bearing
axis
securing
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PCT/EP2007/006830
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Guido Scherzinger
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Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag
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Definitions

  • the invention relates to a securing element for securing an axial position of a bearing on a shaft, wherein the securing element has a central opening with which it can be pushed onto the shaft, and wherein the securing element can be attached by a non-positive connection to the shaft, so that there is a in Axial direction firmly positioned abutment forms for the camp.
  • the invention further relates to a method for mounting a shaft with at least one mounted on the shaft, secured in the axial direction bearing, a securing element is pushed with its central opening on the shaft and then connected non-positively to the shaft at a certain axial position, so it forms an abutment fixed in the axial direction for the bearing.
  • an adjusting shaft of a variable-stroke valve drive which consists of a shaft body, eccentric cam and a drive component, wherein the components are manufactured separately as separate items and are arranged to form the adjusting shaft on the shaft body.
  • the adjusting shaft comprises shaft bearings which are positioned by spacers on the shaft body. It is mentioned in EP 1 593 880 A1 that the spacers can be attached non-positively in the form of a press fit on the shaft body. At the same time, however, the shaft can be finished at least at the bearings before assembly.
  • the invention has for its object to provide a simple and inexpensive securing element for securing the axial position of a bearing on a shaft available, which at any axial positions of a shaft force- can be connected conclusively with this, without already finished surface areas of the shaft are damaged.
  • the invention is further based on the object of specifying a method for mounting a shaft with at least one shaft mounted on the shaft, secured in the axial direction, in which a force-locking to be connected to the shaft fuse element at any axial position of the shaft are positively connected thereto can be damaged without already finished surface areas of the shaft.
  • the invention is based on the finding that an annularly formed securing element can be formed with a specific oval shape, so that in the unloaded state of the securing element whose central opening has a long and a short half-axis, and that the two half-axes can be dimensioned to each other so that the short half-axis in the unloaded state shorter and the long half-axis in the unloaded state is longer than the outer radius of the shaft on which the securing element is to be secured, at the same time by the dimensioning of the shape of the securing element ensures that the securing element by in the direction of the long Semi-axis acting, oppositely directed forces can be elastically deformed such that both semi-axes are longer in the elastically deformed state than the outer radius of the shaft.
  • the securing element can be positioned at any axial position of the shaft, without any contact of the securing element takes place with the shaft. If the securing element is relieved at the predetermined axial position, that is, the elastic deformation of the securing element causing forces are withdrawn, the fuse element forms with the shaft at this axial position due to the elastic resilience of the material of the securing element from a frictional connection.
  • the inventive method is easy to automate and cost. With the fuse element according to the invention and the method according to the invention, a backup of the axial position of a bearing at any axial positions of the shaft can be done.
  • the invention is applicable to any bearing (e.g., needle bearing, rolling bearing, plain bearing).
  • FIG. 1 is a securing element in isometric view.
  • FIG. 2 shows the securing element according to FIG. 1 in side view;
  • FIG. Fig. 3 the securing element according to FIG. 2 in the axial half-section along the line
  • FIG. 2 shows a shaft section with mounted securing elements for securing a bearing
  • Fig. 5 shows a shaft portion with mounted securing elements for axial
  • FIG. 6 shows a securing element according to Figures 1 and 2 in the loaded state during the sliding onto a shaft ..;
  • FIG. 7 shows the securing element according to FIG. 6 in the unloaded state;
  • FIG. 8 shows an adjusting shaft for variable-stroke valve drives with securing elements and bearings mounted thereon and adjusting cams mounted thereon in a perspective view.
  • FIG. 1 an inventive fuse element 1 is shown in isometric view. It can be seen the oval shape of the annular securing element 1 with its central opening. 4
  • the oval shape of the not loaded by external forces securing element 1 is even clearer.
  • the central opening 4 of the securing element 1 has two half-axes 5, 6, wherein the half-axis 5 is longer than the half-axis 6.
  • the double length of the half-axis 6 defines the diameter D1 of the securing element.
  • the diameter D2 which is larger than the diameter D1, is set by twice the length of the semi-axis 5.
  • the sectional plane indicated by the line A-A which is shown in Fig. 3.
  • the annular securing element has a width B and a thickness s.
  • the thickness s of the annular securing element is substantially constant over the circumference of the securing element.
  • a bearing 2 is shown, which is axially secured with both sides of the bearing 2 arranged securing elements 1.
  • the securing elements 1 are non-positively connected to the shaft 3 and form abutments that can absorb forces in the axial direction. In this way, the bearing 2 is supported on the securing elements 1, when axial forces act on the bearing 2, and is thereby held in the intended axial position.
  • FIG. 5 shows an axial half section of a shaft 3 with securing elements 1 mounted thereon and a bearing 2 arranged between them.
  • the bearing 2 is formed in the illustrated embodiment as a needle bearing. It is understood that the bearing 2 may be formed, for example, as a plain bearing or as a rolling bearing with any rolling elements.
  • the securing elements 1 are fixed by a frictional connection with the shaft 3 on this in a predetermined axial position.
  • the shaft 3 weakening grooves are not required to hold the securing elements 1 in their axial position.
  • Fig. 6 the loaded state of the fuse element 1 is shown.
  • the annular securing element 1 is loaded by two oppositely directed and acting in the direction of the long half-axis 5 forces F. Due to the load by the oppositely directed forces F, the securing element 1 is elastically deformed in the state shown in FIG. In the illustrated state, the securing element 1 has assumed an approximately circular shape due to the elastic deformation. By this elastic deformation, the semi-axes of the fuse element have changed.
  • long half-axis 5 has been shortened and now forms the half-axis 5 'in the elastically deformed state of the fuse element 1.
  • the short axis in the unloaded half-axis 6 has extended and now forms the half-axis 6' of the fuse element 1 in elastically deformed state.
  • the half-axes 5 'and 6' are approximately equal in length, so that the securing element 1 is approximately circular in shape.
  • the half-axis 5 'and the half-axis 6' are both longer by the length h than the radius r of the shaft 3.
  • the double radius r sets the diameter d of the shaft 3.
  • the shaft 3 touches.
  • the fuse element 1 can be moved to any axial position on the shaft 3, without a contact between the fuse element 1 and the shaft 3 takes place. Any finished surface sections of the shaft 3 can not be damaged in this way, so that the fuse element 1 can be positioned at any axial position of the shaft 3 and fixed there without damaging the surface of the shaft 3 must be feared.
  • Fig. 7 the unloaded state of the fuse element 1 is shown. Due to the elimination of the forces F, which had caused the elastic deformation of the securing element, the securing element 1 strives to return by elastic spring back into the form that it had in the unloaded state (see FIG. 2). However, the elastic recovery in the unloaded state is prevented by the shaft 3. Thus, the fuse element 1 applies to form a frictional connection to the outer circumference of the shaft 3 and is thereby fixed axially on the shaft 3. The largest axial forces can then be absorbed by the securing element 1 mounted on the shaft 3, if this has been elastically deformed until just at the limit of plastic deformation, because then the maximum elastic resilience can be utilized. Any plastic deformation should be avoided.
  • the securing element 1 In the mounted state of the securing element 1 shown in FIG. 7, the securing element 1 has a long half-axis 5 "and a short half-axis 6".
  • the long half-axis 5 is shorter than the long half-axis 5 in the unloaded state, but longer than the long half-axis 5 'in the loaded state shown in FIG. 6.
  • the same applies to the short half-axis 6" this is longer than the short half-axis 6 according to 2 in the unloaded state and shorter than the half-axis 6 'in the loaded state of the securing element. 1
  • cavities are formed between the shaft 3 and the securing element 1 in the area of the end of the long half-axis 5 " Wave are used. These cavities then act as channels through which lubricants can pass. In this way, the securing elements 1 can be integrated into the lubricant supply of the shaft.
  • a ready assembled adjusting shaft is shown as e.g. is used as an adjusting device for a variable-stroke valve drive in an internal combustion engine.
  • a drive element 7 On the shaft 3, a drive element 7, a plurality of adjusting cam 8, bearing 2 and these bearings in the axial direction securing securing elements 1 are arranged.
  • the width B of the securing element can be adjusted depending on the size of the axial force to be supported and depending on the installation conditions.
  • the material used for the securing element is preferably steel. Depending on the required axial forces but also plastic, aluminum, brass or other non-ferrous metals may be suitable materials for the fuse element.
  • the long half-axis 5 may be longer in the range of 5 to 15% than the short half-axis 6.
  • Useful results were obtained, for example, when the long half-axis was 10% larger than the short half-axis 6 (each in the unloaded state).
  • the short half-axis 6 may be longer in the range of 2 to 8% than the outer radius r of the shaft.
  • Useful results were obtained, for example, when the short half-axis 6 was 5% longer than the outer radius r of the shaft.
  • the material thickness s of the securing element can preferably be 1/3 to 2/3 of the width B of the securing element 1. Useful results were obtained if the material thickness s corresponded to half the width B of the securing element. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement (1) zur Sicherung einer Axialposition eines Lagers (2) auf einer Welle (3), wobei das Sicherungselement eine zentrale Öffnung (4) aufweist, mit der es auf die Welle (3) aufschiebbar ist, und wobei das Sicherungselement durch eine kraftschlüssige Verbindung an der Welle (3) anbringbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Sicherungselement ringförmig ausgebildet ist und in einem entlasteten Zustand eine ovale Form aufweist, sodass die zentrale Öffnung (4) eine lange (5) und eine kurze Halbachse (6) aufweist, wobei die kurze Halbachse (6) kürzer und die lange Halbachse (5) länger ist als der Außenradius (r) der Welle (3), und wobei die Halbachsen (5, 6) zueinander so dimensioniert sind, dass das Sicherungselement durch in Richtung der langen Halbachse (5) wirkende, einander entgegengesetzte Kräfte derart elastisch verformbar ist, dass beide Halbachsen (5, 6) im elastisch verformten Zustand länger sind als der Außenradius (r) der Welle (3).

Description

ThyssenKrupp Automotive AG 06540
44793 Bochum
Sicherungselement zur axialen Sicherung eines Lagers auf einer Welle
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement zur Sicherung einer Axialposition eines Lagers auf einer Welle, wobei das Sicherungselement eine zentrale Öffnung aufweist, mit der es auf die Welle aufschiebbar ist, und wobei das Sicherungselement durch eine kraftschlüssige Verbindung an der Welle anbringbar ist, sodass es ein in Axialrichtung fest positioniertes Widerlager für das Lager bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage einer Welle mit mindestens einem auf der Welle angeordneten, in axialer Richtung gesicherten Lager, wobei ein Sicherungselement mit seiner zentralen Öffnung auf die Welle aufgeschoben und dann an einer bestimmten Axialposition mit der Welle kraftschlüssig verbunden wird, sodass es ein in Axialrichtung fest positioniertes Widerlager für das Lager bildet.
Ein derartiges Sicherungselement und auch ein derartiges Verfahren sind aus der EP 1 593 880 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine Verstellwelle eines hubvariablen Ventiltriebs vorgestellt, die aus einem Wellenkörper, Exzenternocken und einem Antriebsbauteil besteht, wobei die Komponenten als separate Einzelteile getrennt voneinander gefertigt sind und zur Bildung der Verstellwelle am Wellenkörper angeordnet sind. Weiter umfasst die Verstellwelle Wellenlager, die durch Distanzhalter am Wellenkörper positioniert sind. In der EP 1 593 880 A1 ist erwähnt, dass die Distanzhalter kraftschlüssig in Form einer Presspassung am Wellenkörper angebracht sein können. Gleichzeitig kann jedoch auch die Welle zumindest an den Lagerstellen vor der Montage fertig bearbeitet sein. Sind, wie dies allgemein üblich ist, bei derartigen Wellen mehrere Lagerstellen vorhanden, die in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet sind, so ist es erforderlich, die Distanzhalter über zumindest einige bereits fertig bearbeitete Oberflächenbereiche der Welle hinweg an ihre vorbestimmte Axialposition zu bringen und dort die Presspassung auszubilden. Der EP 1 593 880 A1 sind keine Hinweise zu entnehmen, wie die erwähnten Distanzhalter ausgebildet werden können bzw. werden müssen, um insbesondere sicherzustellen, dass beim Aufbringen der Distanzhalter die fertig bearbeiteten Bereiche der Welle nicht beschädigt werden.
In der US 5,795,258 wird ein washer für ein Planetenrad eines Planetenradgetrie- bes vorgestellt, der aus einem im Wesentlichen flachen Stahlring besteht, der eine zentrale Öffnung und einen kreisförmigen Außenumfang aufweist. Als Schmiernuten sind an der Seitenfläche sehnenförmig verlaufende Vertiefungen ausgebildet. Die Montage eines derartigen Ringes erfolgt durch Presssitz auf die Welle. Die Pressung muss entsprechend stark ausgebildet sein, um das Planetenrad in seiner Axialposition zu halten. Es ist jedoch nicht möglich, diesen washer über einen fertig bearbeiteten Oberflächenabschnitt der Welle, wie z.B. eine Lagerstelle, hinwegzuschieben, ohne die Welle im Lagerabschnitt zu beschädigen.
Weiter sind aus dem Stand der Technik (z.B. US 3,701 ,303) Sicherungsringe bekannt, die mit Spezialwerkzeug geöffnet gehalten werden und in umlaufende Nuten an der Welle eingesetzt werden. Diese Verfahrensweise gestattet zwar, Beschädigungen an Lagerabschnitten der Welle zu vermeiden. Allerdings sind Nuten in der Welle erforderlich. Nuten müssen in separaten Fertigungsoperationen in die Welle eingebracht werden und schwächen die Welle. Bei entsprechenden Belastungen geht die Schwächung aufgrund der Kerbwirkung weit über die einfache Reduktion der Wandstärke hinaus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Sicherungselement zur Sicherung der Axialposition eines Lagers auf einer Welle zur Verfügung zu stellen, welches an beliebigen Axialpositionen einer Welle kraft- schlüssig mit dieser verbunden werden kann, ohne dass bereits fertig bearbeitete Oberflächenbereiche der Welle beschädigt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Sicherungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage einer Welle mit mindestens einem auf der Welle angeordneten, in axialer Richtung gesicherten Lager anzugeben, bei dem ein kraftschlüssig mit der Welle zu verbindendes Sicherungselement an einer beliebigen Axialposition der Welle kraftschlüssig mit dieser verbunden werden kann, ohne dass bereits fertig bearbeitete Oberflächenbereiche der Welle beschädigt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 4. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein ringförmig ausgebildetes Sicherungselement mit einer bestimmten ovalen Form ausgebildet werden kann, sodass im entlasteten Zustand des Sicherungselementes dessen zentrale Öffnung eine lange und eine kurze Halbachse aufweist, und dass die beiden Halbachsen so zueinander dimensioniert werden können, dass die kurze Halbachse im entlasteten Zustand kürzer und die lange Halbachse im entlasteten Zustand länger ist als der Außenradius der Welle, auf der das Sicherungselement zu befestigen ist, wobei gleichzeitig durch die Dimensionierung der Form des Sicherungselementes sichergestellt ist, dass das Sicherungselement durch in Richtung der langen Halbachse wirkende, einander entgegengesetzt gerichtete Kräfte derart elastisch verformt werden kann, dass beide Halbachsen im elastisch verformten Zustand länger sind als der Außenradius der Welle. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass in dem auf diese Weise erzeugten, elastisch verformten Zustand des Sicherungs- elementes dessen zentrale Öffnung stets größer ist als der Außenradius der Welle, sodass das Sicherungselement mit Spiel über die Welle geschoben werden kann, ohne diese zu berühren. Auf diese Weise kann das Sicherungselement an einer beliebigen Axialposition der Welle positioniert werden, ohne dass eine Berührung des Sicherungselementes mit der Welle erfolgt. Wird das Sicherungselement an der vorbestimmten Axialposition entlastet, d.h. werden die die elastische Verformung des Sicherungselementes bewirkenden Kräfte zurückgenommen, so bildet das Sicherungselement mit der Welle an dieser Axialposition aufgrund der elastischen Rückfederung des Materials des Sicherungselementes eine kraftschlüssige Verbindung aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist gut automatisierbar und kostengünstig. Mit dem erfindungsgemäßen Sicherungselement und dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Sicherung der Axialposition eines Lagers an beliebigen Axialpositionen der Welle erfolgen. Die Erfindung ist dabei für beliebige Lager (z.B. Nadellager, Wälzlager, Gleitlager) anwendbar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen
Fig. 1 ein Sicherungselement in isometrischer Ansicht; Fig. 2 das Sicherungselement gemäß Fig. 1 in Seitenansicht; Fig. 3 das Sicherungselement gemäß Fig. 2 im axialen Halbschnitt gemäß Linie
A-A in Fig. 2; Fig. 4 einen Wellenabschnitt mit montierten Sicherungselementen zur Sicherung eines Lagers; Fig. 5 einen Wellenabschnitt mit montierten Sicherungselementen zur axialen
Sicherung eines Lagers im axialen Halbschnitt; Fig. 6 ein Sicherungselement gemäß Fig. 1 und 2 im belasteten Zustand während des Aufschiebens auf eine Welle; Fig. 7 das Sicherungselement gemäß Fig. 6 im entlasteten Zustand; Fig. 8 eine Verstellwelle für hubvariable Ventiltriebe mit darauf montierten Sicherungselementen und Lagern sowie darauf montierten Verstellnocken in perspektivischer Ansicht.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Sicherungselement 1 in isometrischer Darstellung gezeigt. Man erkennt die ovale Form des ringförmigen Sicherungselementes 1 mit seiner zentralen Öffnung 4.
In der in Fig. 2 dargestellten Seitenansicht wird die ovale Form des nicht durch äußere Kräfte belasteten Sicherungselementes 1 noch deutlicher. Hier ist gut zu erkennen, dass die zentrale Öffnung 4 des Sicherungselementes 1 zwei Halbachsen 5, 6 aufweist, wobei die Halbachse 5 länger ist als die Halbachse 6. Die doppelte Länge der Halbachse 6 legt den Durchmesser D1 des Sicherungselementes fest. Der Durchmesser D2, der größer ist als der Durchmesser D1 , wird durch die doppelte Länge der Halbachse 5 festgelegt. In Fig. 2 ist durch die Linie A-A die Schnittebene angegeben, die in Fig. 3 dargestellt ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist das ringförmige Sicherungselement eine Breite B und eine Dicke s auf. Wie in Fig. 2 zu erkennen, ist die Dicke s des ringförmigen Sicherungselementes über den Umfang des Sicherungselementes im Wesentlichen konstant.
In Fig. 4 ist ein Lager 2 dargestellt, das mit beidseitig des Lagers 2 angeordneten Sicherungselementen 1 axial gesichert ist. Die Sicherungselemente 1 sind kraftschlüssig mit der Welle 3 verbunden und bilden Widerlager, die Kräfte in Axialrichtung aufnehmen können. Auf diese Weise stützt sich das Lager 2 an den Sicherungselementen 1 ab, wenn Axialkräfte auf das Lager 2 einwirken, und wird dadurch in der vorgesehenen Axialposition gehalten.
In Fig. 5 ist ein axialer Halbschnitt einer Welle 3 mit darauf montierten Sicherungselementen 1 und einem zwischen diesen angeordneten Lager 2 dargestellt. Das Lager 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Nadellager ausgebildet. Es versteht sich, dass das Lager 2 z.B. auch als Gleitlager oder als Wälzlager mit beliebigen Wälzkörpern ausgebildet sein kann.
Die Sicherungselemente 1 werden durch eine kraftschlüssige Verbindung mit der Welle 3 auf dieser in einer vorbestimmten Axialposition fixiert. Die Welle 3 schwächende Nuten sind nicht erforderlich, um die Sicherungselemente 1 in ihrer Axialposition zu halten.
In Fig. 6 ist der belastete Zustand des Sicherungselementes 1 dargestellt. Hier ist das ringförmige Sicherungselement 1 durch zwei entgegengesetzt gerichtete und in Richtung der langen Halbachse 5 wirkende Kräfte F belastet. Durch die Belastung durch die entgegengesetzt gerichteten Kräfte F ist das Sicherungselement 1 in dem in Fig. 6 dargestellten Zustand elastisch verformt. Im dargestellten Zustand hat das Sicherungselement 1 aufgrund der elastischen Verformung eine etwa kreisringförmige Form angenommen. Durch diese elastische Verformung haben sich die Halbachsen des Sicherungselementes verändert. Die im unverformten Zustand des Sicherungselementes 1 lange Halbachse 5 hat sich verkürzt und bildet nun die Halbachse 5' im elastisch verformten Zustand des Sicherungselementes 1. Gleichzeitig hat sich die im entlasteten Zustand kurze Halbachse 6 verlängert und bildet nun die Halbachse 6' des Sicherungselementes 1 im elastisch verformten Zustand. In dem in Fig. 6 dargestellten Fall sind die Halbachsen 5' und 6' in etwa gleich lang, sodass das Sicherungselement 1 in etwa kreisringförmig ist. Die Halbachse 5' und die Halbachse 6' sind beide um die Länge h länger als der Radius r der Welle 3. Der doppelte Radius r legt den Durchmesser d der Welle 3 fest.
Wegen der elastischen Verformung des Sicherungselementes 1 durch die entgegengesetzt gerichteten Kräfte F entsteht somit ein Spiel h, durch das es möglich wird, das Sicherungselement 1 in axialer Richtung über die Welle 3 zu schieben, ohne dass das Sicherungselement 1 die Welle 3 berührt. Somit kann das Sicherungselement 1 zu einer beliebigen Axialposition auf der Welle 3 bewegt werden, ohne dass eine Berührung zwischen dem Sicherungselement 1 und der Welle 3 erfolgt. Etwaige fertig bearbeitete Oberflächenabschnitte der Welle 3 können auf diese Weise nicht beschädigt werden, sodass das Sicherungselement 1 an einer beliebigen axialen Position der Welle 3 positioniert und dort fixiert werden kann, ohne dass eine Beschädigung der Oberfläche der Welle 3 befürchtet werden muss.
In Fig. 7 ist der entlastete Zustand des Sicherungselementes 1 dargestellt. Durch den Fortfall der Kräfte F, die die elastische Verformung des Sicherungselementes bewirkt hatten, ist das Sicherungselement 1 bestrebt, durch elastische Rückfederung in die Form zurückzugelangen, die es im unbelasteten Zustand (siehe Fig. 2) hatte. Die elastische Rückfederung in den unbelasteten Zustand wird jedoch durch die Welle 3 verhindert. Somit legt sich das Sicherungselement 1 unter Ausbildung einer kraftschlüssigen Verbindung an den Außenumfang der Welle 3 an und ist dadurch axial auf der Welle 3 fixiert. Die größten Axialkräfte können von dem auf der Welle 3 montierten Sicherungselement 1 dann aufgenommen werden, wenn dieses bis gerade an die Grenze zur plastischen Verformung elastisch verformt wurde, weil dann die maximale elastische Rückfederung ausgenutzt werden kann. Jegliche plastische Verformung sollte dabei vermieden werden.
In dem in Fig. 7 dargestellten montierten Zustand des Sicherungselementes 1 weist das Sicherungselement 1 eine lange Halbachse 5" und eine kurze Halbachse 6" auf. Die lange Halbachse 5" ist kürzer als die lange Halbachse 5 im entlasteten Zustand, jedoch länger als die lange Halbachse 5' im belasteten Zustand gemäß Fig. 6. Analoges gilt für die kurze Halbachse 6", diese ist länger als die kurze Halbachse 6 gemäß Fig. 2 im unbelasteten Zustand und kürzer als die Halbachse 6' im belasteten Zustand des Sicherungselementes 1.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Bereich des Endes der langen Halbachse 5" Hohlräume zwischen der Welle 3 und dem Sicherungselement 1 ausgebildet. Diese Hohlräume können zur Schmiermittelversorgung der Welle genutzt werden. Diese Hohlräume wirken dann als Kanäle, durch die Schmiermittel hindurchgeleitet werden kann. Auf diese Weise können die Sicherungselemente 1 in die Schmiermittelversorgung der Welle integriert werden.
In Fig. 8 ist eine fertig zusammengebaute Verstellwelle dargestellt, wie sie z.B. als Verstelleinrichtung für einen hubvariablen Ventiltrieb bei einem Verbrennungsmotor verwendet wird. Auf der Welle 3 sind ein Antriebselement 7, mehrere Verstellnocken 8, Lager 2 sowie diese Lager in axialer Richtung sichernde Sicherungselemente 1 angeordnet.
Die Breite B des Sicherungselementes kann je nach der Größe der abzustützenden Axialkraft und in Abhängigkeit von den Einbauverhältnissen angepasst werden.
Als Werkstoff für das Sicherungselement wird bevorzugt Stahl verwendet. Je nach geforderten Axialkräften können jedoch auch Kunststoff, Aluminium, Messing oder andere Nichteisenmetalle geeignete Materialien für das Sicherungselement sein.
Für aus Stahl bestehende Sicherungselemente können folgende Dimensionie- rungsregeln beispielhaft angegeben werden: Die lange Halbachse 5 kann z.B. im Bereich von 5 bis 15 % länger sein als die kurze Halbachse 6. Brauchbare Ergebnisse wurden beispielsweise erhalten, wenn die lange Halbachse 10 % größer war als die kurze Halbachse 6 (jeweils im unbelasteten Zustand). Die kurze Halbachse 6 kann im Bereich von 2 bis 8 % länger sein als der Außenradius r der Welle. Brauchbare Ergebnisse wurden z.B. erhalten, wenn die kurze Halbachse 6 um 5 % länger war als der Außenradius r der Welle. Die Materialstärke s des Sicherungselementes kann bevorzugt 1/3 bis 2/3 der Breite B des Sicherungselementes 1 betragen. Brauchbare Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Materialstärke s der halben Breite B des Sicherungselementes entsprach. Bezugszeichenliste
1 Sicherungselement
2 Lager
3 Welle, Wellenkörper
4 Öffnung
5 Halbachse
5' Halbachse
5" Halbachse
6 Halbachse
6' Halbachse
6" Halbachse
7 Antriebselement, Antriebsbauteil
8 Verstellnocken
D1 Durchmesser
D2 Durchmesser
B Breite
S Materialstärke h Länge, Spiel d Durchmesser r Radius
F Kraft

Claims

Patentansprüche
1. Sicherungselement (1) zur Sicherung einer Axialposition eines Lagers (2) auf einer Welle (3), wobei das Sicherungselement eine zentrale Öffnung (4) aufweist, mit der es auf die Welle (3) aufschiebbar ist, und wobei das Sicherungselement durch eine kraftschlüssige Verbindung an der Welle (3) anbringbar ist, sodass es ein in Axialrichtung fest positioniertes Widerlager für das Lager (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement ringförmig ausgebildet ist und in einem entlasteten Zustand eine ovale Form aufweist, sodass die zentrale Öffnung (4) eine lange (5) und eine kurze Halbachse (6) aufweist, wobei die kurze Halbachse (6) kürzer und die lange Halbachse (5) länger ist als der Außenradius (r) der Welle (3), und wobei die Halbachsen (5,6) zueinander so dimensioniert sind, dass das Sicherungselement durch in Richtung der langen Halbachse (5) wirkende, einander entgegengesetzte Kräfte derart elastisch verformbar ist, dass beide Halbachsen (5,6) im elastisch verformten Zustand länger sind als der Außenradius (r) der Welle (3).
2. Sicherungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es eine in Umfangsrichtung im Wesentlichen konstante Wandstärke (s) aufweist.
3. Sicherungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lange Halbachse (5) so dimensioniert ist, dass im montierten Zustand des Sicherungselementes (1) ein Hohlraum zwischen der Innenwandung des Sicherungselementes (1) und der Oberfläche der Welle(3) ausgebildet ist.
4. Verfahren zur Montage einer Welle (3) mit mindestens einem auf der Welle (3) angeordneten, in axialer Richtung gesicherten Lager (2), wobei ein Sicherungselement mit seiner zentralen Öffnung (4) auf die Welle (3) aufge- schoben und dann an einer bestimmten Axialposition mit der Welle (3) kraftschlüssig verbunden wird, sodass es ein in Axialrichtung fest positioniertes Widerlager für das Lager (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmig ausgebildetes Sicherungselement verwendet wird, welches in einem entlasteten Zustand eine ovale Form aufweist, sodass die zentrale Öffnung (4) eine lange (5) und eine kurze Halbachse (6) aufweist, wobei die kurze Halbachse (6) kürzer und die lange Halbachse (5) länger ist als der Außenradius (r) der Welle (3), dass das Sicherungselement (1) durch in Richtung der langen Halbachse (5) wirkende, einander entgegengesetzte Kräfte (F) belastet und dadurch derart elastisch verformt wird, dass beide Halbachsen (5, 6) im elastisch verformten Zustand länger sind als der Außenradius (r) der Welle (3), und dass das Sicherungselement (1) im elastisch verformten Zustand mit Spiel (h) über die Welle (3) geschoben und an der vorbestimmten Axialposition entlastet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die elastische Verformung bewirkenden Kräfte (F) bei der Montage durch eine Spannvorrichtung aufgebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung in die Montagevorrichtung für den Zusammenbau der Welle (3) integriert ist.
7. Verstellwelle für einen hubvariablen Ventiltrieb mit einem Wellenkörper (3), Exzenternocken (8), einem Antriebsrad (7) und mindestens einem auf dem Wellenkörper (3) angeordnetem Lager (2), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Lager (2) durch zwei beidseitig des Lagers (2) angeordnete Sicherungselemente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 axial gesichert ist.
8. Verstellwelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (2) ein nicht geteiltes Lager ist.
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