WO2015086157A1

WO2015086157A1 - Verstellbare nockenwelle

Info

Publication number: WO2015086157A1
Application number: PCT/EP2014/003327
Authority: WO
Inventors: Martial DANTHOIS; Markus NIEDERLECHNER; Jörg SCHÄTZLE; Mario Büchel
Original assignee: Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2015-06-18
Also published as: DE102013114021A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Nockenwelle (1 ) für eine Brennkraftmaschine mit einer sich in Richtung einer Rotationsachse (10) erstreckenden Trägerwelle (11), wobei auf der Trägerwelle (11) wenigstens ein Nockenpaket (12) in Richtung der Rotationsachse (10) verschieblich aufgenommen ist, wobei das Nockenpaket (12) auf der Trägerwelle (11) in wenigstens zwei axialen Rastpositionen einrastbar ist, und wobei zur Bildung der Rastpositionen wenigstens ein Rastelement (15) und wenigstens ein damit korrespondierendes Gegenrastmittel (16) derart vorgesehen sind, dass das Rastelement (15) in den Rastpositionen im Gegenrastmittel (16) einrastbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Rastelement (15) als eine Federklammer ausgebildet ist, welche einen Befestigungsabschnitt (15b) und einen elastisch vorspannbaren Rastabschnitt (15a) aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt (15b) zur ortsfesten Anordnung der Federklammer zwischen der Trägerwelle (11) und dem Nockenpaket (12) eingerichtet ist, und wobei der Rastabschnitt (15a) in den Rastpositionen einrastbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein solches Rastelement (15) für eine Nockenwelle (1).

Description

VERSTELLBARE NOCKENWELLE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Nockenwelle sowie ein Rastelement für die verstellbare Nockenwelle. Insbesondere betrifft die Erfindung eine verstellbare Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine mit einer sich in Richtung einer Rotationsachse erstreckenden Trägerwelle, wobei auf der Trägerwelle wenigstens ein Nockenpaket in Richtung der Rotationsachse verschieblich aufgenommen ist, wobei das Nockenpaket auf der Trägerwelle in wenigstens zwei axialen Rastpositionen einrastbar ist, und wobei zur Bildung der Rastpositionen wenigstens ein Rastelement und wenigstens ein damit korrespondierendes Gegenrastmittel derart vorgesehen sind, dass das Rastelement in den Rastpositionen im Gegenrastmittel einrastbar ist.

STAND DER TECHNIK

Verstellbare Nockenwellen weisen häufig eine Schalteinrichtung auf, bei welcher eine federbelastete Kugel und zwei oder mehrere zur Kugel korrespondierende Nuten ein Verrasten in unterschiedlichen Rastpositionen ermöglicht wird. Die Kugel kann in jeweils eine der Nuten eingreifen und dadurch eine bestimmte Axialposition eines Nockenpaketes relativ zu einer Trägerwelle festlegen. Bei diesem Rast- Mechanismus muss eine Bohrung oder irgendeine entsprechende Kavität zur Aufnahme der Kugel und einer elastischen Feder vorgesehen sein. Mittels der elastischen Feder wird die Kugel vorgespannt.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 050 484 A1 beschreibt eine Nockenwelle mit axial verschiebbaren Schiebenocken, wobei eine Schiebemuffe vorgesehen ist, welche Rastvertiefungen bereitstellt, die mit einem Federelement und einer Rastkugel zusammenwirken.

Die Patentschrift DE 196 11 641 C1 beschreibt eine als Hohlwelle ausgebildete Trägerwelle einer Nockenwelle, an welcher ein Federelement mit einer Kugel angeordnet ist, welche in eine korrespondierende Rastelementaufnahme eines Nockens eingreift. Die Offenlegungsschrift DE 10 2011 084 043 A1 beschreibt ein Schiebenockensystem mit Rastmitteln, die durch eine Feder und eine Kugel gebildet sind.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 027 979 A1 beschreibt einen Ventiltrieb für Gaswechselgetriebe, bei welchem eine an einer Arretiervorrichtung angeordnete federbelastete Kugel in eine mit einem Nockenstück verbundene Rastleiste eingreifen kann.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 004 91 1 A1 beschreibt einen Ventiltrieb mit einem mittels einer Schaltkulisse axial relativ zu einer Grundnockenwelle verschiebbaren Nockenträger, wobei die Schaltkulisse mittels eines ringartigen elastischen Federelements federnd am Nockenträger gelagert ist.

Aus dem Stand der Technik sind vor allem Rastverbindungen bekannt, bei welchen eine federbelastete Kugel in Wirkverbindung mit korrespondierenden Rastvertiefungen steht. Für eine Montage der Rastmittel wird eine Aufnahme sowohl für das Federelement als auch die Kugel geschaffen.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verstellbare Nockenwelle bereitzustellen, bei welcher das Verstellen auf einfache oder besonders sichere Weise erfolgen werden kann, wobei auch Interesse an einer kostengünstigen oder für unterschiedliche Montagepositionen verwendbare Lösung besteht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer verstellbaren Nockenwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die Aufgabe wird auch von einem Rastelement gemäß dem entsprechenden unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Rastelement als eine Federklammer ausgebildet ist, welche einen Befestigungsabschnitt und einen elastisch vorspannbaren Rastabschnitt aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt zur ortsfesten Anordnung der Federklammer zwischen der Trägerwelle und dem Nockenpaket eingerichtet ist, und wobei der Rastabschnitt in den Rastpositionen einrastbar ist.

Hierdurch kann ein einfach aufgebautes Rastelement bereitgestellt werden, welches sich auch kostengünstig in großen Stückzahlen produzieren lässt. Der Einsatz einer Kugel in Verbindung mit einer Feder ist nicht mehr erforderlich. Vielmehr kann ein einzelnes Positionierungselement bereitgestellt werden. Dank der erfindungsgemäßen Federklammer reicht es aus, eine flache Nut als Rastelementaufnahme vorzusehen, sodass eine Bohrung oder vergleichbare tiefe Öffnung, welche die Steifigkeit einer Trägerwelle beeinträchtigen würde, nicht mehr erforderlich ist. Dabei kann frei gewählt werden, ob das Rastelement an der Trägerwelle oder am Nockenpaket angeordnet wird, je nachdem welcher Montageort für eine spezielle Anwendung vorteilhafter ist. Insbesondere in Verbindung mit Hohlwellen ergeben sich Vorteile wie geringes Gewicht, hohe Steifigkeit oder eine besonders flache Rastelementaufnahme.

Das Gegenrastmittel kann zum Beispiel als Nut oder irgendeine vergleichbare Ausnehmung ausgeführt sein, wobei das Gegenrastmittel auch allgemein als Nest bezeichnet werden kann.

Das erfindungsgemäße Rastelement beziehungsweise die Federklammer kann an unterschiedlichen Stellen einer Nockenwelle montiert werden. Die Einschränkungen bei der Wahl der Montageposition, insbesondere bei einer Kugel- Feder- Verbindung, welche in vielen Fällen nur in bestimmten Positionen montiert werden können, bestehen nicht mehr. Die Montageposition kann nun in vielen Fällen auf der Trägerwelle gewählt werden, auch bei Hohlwellen. Auch ist es bei Hohlwellen nicht mehr erforderlich, zusätzliche Buchsen in der Hohlwelle einzupressen, um eine Aufnahme für irgendeine Kugel beziehungsweise Feder bereitstellen zu können. Buchsen in hohlen Trägerwellen sind in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Federklammer nicht mehr erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Federklammer kann die bisher von einer Kugel übernommene Funktion von der Federklammer selbst übernommen werden. Die Federklammer ist eingerichtet, sowohl einen Formschluss als auch einen Kraftschluss sicherzustellen. Bei einer Kugel-Feder-Verbindung hingegen kann der Formschluss nur durch die Kugel sichergestellt werden, und der Kraftschluss nur durch die Feder. Gleichzeitig kann an der Federklammer eine Vielzahl unterschiedlicher geometrischer Abwandlungen vorgenommen werden, insbesondere Biegungen oder Wellungen (Korrugationen), mittels welchen die elastischen Eigenschaften der Federklammer sehr flexibel eingestellt werden können.

Als eine Federklammer ist dabei bevorzugt ein einteiliges bzw. einstückiges Element zu verstehen, welches zumindest abschnittsweise federelastisch ausgebildet ist, und welches eingerichtet ist, in einer Rastnut oder irgendeiner anderen Formkontur formschlüssig zu verrasten bzw. ein Nockenpaket relativ zu einer Trägerwelle in axialer Richtung zu arretieren. Eine Federklammer kann dabei als ein Element aus der Gruppe umfassend die folgenden Elemente ausgebildet sein: ein Verschiebeschaltelement, ein Arretierelement, ein Federblech, ein Federeinlegeteil, insbesondere Federstahleinlegeteil, eine Federspange, ein Federclip, ein Feder-V-Teil, eine Schnappfeder, eine Schnappfeder mit Anschrauböffnung, oder auch eine Federniete.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rastabschnitt einen gebogenen Abschnitt, insbesondere eine Wellung auf, welche(r) in den Rastpositionen einrastbar ist. Ein gebogener Abschnitt kann sicherstellen, dass ein Verrasten auf flexible Weise eingestellt werden kann. Mit anderen Worten: Der Verlauf einer Rastkraft kann mittels eines gebogenen Abschnittes eingestellt werden. Ferner kann vom gebogenen Abschnitt eine Rastkraft in den Befestigungsabschnitt der Federklammer weitergeleitet werden. Ein gebogener Abschnitt liefert ferner den Vorteil, dass die Rastkraft über eine vergleichsweise große Fläche übertragen werden kann. Im Gegensatz zu einer Kugel kann bei einem gebogenen Abschnitt, insbesondere einer Wellung, über die Breite des Abschnitts eingestellt werden, bei welcher bestimmten Vorspannung eine vorbestimmte Rastkraft eingestellt wird. Im Gegensatz zu einer Kugel (mit eher punktförmiger Kontaktfläche) ist die Federklammer eingerichtet, eine linien- oder flächeförmige Kontaktfläche zum Übertragen einer Rastkraft bereitzustellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rastabschnitt ein freistehendes Ende auf. Ein freistehendes Ende kann eine hohe Elastizität der Federklammer sicherstellen, selbst wenn die Federklammer aus einem sehr harten oder sehr robusten, widerstandsfähigen Material gefertigt ist. Das freistehende Ende ermöglicht einen Federweg, ohne dass sich eine Bewegung des Rastabschnitts direkt auf den Befestigungsabschnitt auswirkt. Insbesondere bei Rastverbindungen, welche eine verhältnismäßig große Relativbewegung zwischen der Rastelementaufnahme und dem Rastabschnitt erfordern, liefert das freistehende Ende den Vorteil, dass der Befestigungsabschnitt nicht oder nicht spürbar bewegt werden muss.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bilden der Rastabschnitt und der Befestigungsabschnitt ein streifenartiges Rastelement, insbesondere einen Blechstreifen, bevorzugt einheitlicher Breite. Ein streifenartiges beziehungsweise streifenförmiges Rastelement kann auf einfache beziehungsweise kostengünstige Weise in einer damit korrespondierenden Rastelementaufnahme angeordnet werden. Als Rastelementaufnahme kann zum Beispiel eine einfache Einfräsung dienen, welche mit einem Fräswerkzeug eingebracht werden kann, welches nur linear in einer Richtung bewegt werden muss. Ferner kann die Montage vereinfacht werden, weil das Rastelement nicht in einer bestimmten Ausrichtung mit der Rastelementaufnahme gekoppelt werden muss. Die streifenartige Geometrie liefert auch den Vorteil, das materialsparend mehrere Rastelemente aus einem Blech oder dergleichen Halbzeug hergestellt werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Federklammer eingerichtet, eine vom Rastabschnitt aufgenommene Rastkraft in wenigstens zwei Richtungen, insbesondere zwei entgegengesetzten Richtungen, auf den Befestigungsabschnitt weiterzuleiten. Bei dieser Ausgestaltung kann zum Beispiel ein relativ weiches Material verwendet werden, mittels welchem die Elastizität auch durch eine Dämpfung im Material selbst bereitgestellt werden kann. Gleichzeitig kann auch eine hohe Festigkeit beziehungsweise Robustheit des Rastelementes sichergestellt werden, denn der Rastabschnitt kann nicht abbrechen oder irgendwie umgebogen werden. Eine symmetrische Ausgestaltung, zum Beispiel durch einen Rastabschnitt, welcher mittig zwischen zwei Befestigungsabschnitten angeordnet ist, kann auch sicherstellen, dass die gleiche Rastkraft in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen aufgebracht werden kann. Bevorzugt weist eine symmetrisch aufgebaute Federklammer eine Wellung auf, welche zu beiden Seiten hin symmetrisch aufgebaut ist, also dieselbe Steigung und/oder denselben Krümmungsradius aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Befestigungsabschnitt wenigstens zwei Befestigungslaschen und/oder wenigstens einen Hinterschneidungsabschnitt und/oder einen U- oder V-förmigen Profilabschnitt und/oder wenigstens eine Montageöffnung auf. Mittels Befestigungslaschen kann eine Montage auf sehr einfache Weise durchgeführt werden, insbesondere indem die Federklammer lediglich in eine entsprechende Rastelementaufnahme eingelegt wird, insbesondere in korrespondierende Aufnahmenuten. Ein Hinterschneidungsabschnitt kann alternativ oder zusätzlich sicherstellen, dass die Federklammer auf besonders sichere Weise mit der Trägerwelle oder dem Nockenpaket verbunden ist. Dabei kann die Federklammer auch zwei Hinterschneidungsabschnitte aufweisen, insbesondere dann, wenn sie eine vergleichsweise große Länge aufweist, welche ermöglicht, dass die Hinterschneidungsabschnitte entsprechend aufgebogen werden können, um korrespondierende Vorsprünge an der Rastelementaufnahme zu umgreifen. Ein U- förmiger oder V-förmiger Profilabschnitt kann eine Montage noch weiter vereinfachen, insbesondere indem die Federklammer lediglich in eine damit korrespondierende Aufnahmeöffnung hineingedrückt wird. Der Profilabschnitt greift dann in die Aufnahmeöffnung ein, und gleichzeitig kann dabei eine Befestigung sichergestellt werden. Der Profilabschnitt kann ferner auch zumindest einen Teil eines federelastischen Abschnittes zum federelastischen Abfedern einer Rastbewegung bereitstellen. Alternativ oder zusätzlich zu irgendwelchen Laschen oder Hinterschneidungsabschnitten kann für Anwendungen, in welchen die Federklammer auf besonders sichere Weise montiert werden soll, eine Montageöffnung, insbesondere eine Bohrung im Befestigungsabschnitt vorgesehen sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Befestigungsabschnitt zumindest abschnittsweise eine ebene Anlagefläche auf, welche zur Anlage an einem korrespondierenden ebenen Anlageflächenabschnitt eingerichtet ist. Die ebene Anlagefläche liefert den Vorteil, dass eine Rastkraft vom Rastabschnitt auf den Befestigungsabschnitt und vom Befestigungsabschnitt weitgehend großflächig auf eine Rastelementaufnahme weitergeleitet werden kann. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Federklammer sich nicht verwindet oder verzieht, was auch eine höhere Sicherheit mit sich bringt, dass die Federklammer sich nicht aus der Rastelementaufnahme herauslöst oder von der Rastelementaufnahme abhebt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Federklammer als ein Biegestanzteil ausgebildet. Ein Biegestanzteil liefert den Vorteil einer kostengünstigen Herstellung sowie der Möglichkeit, auf flexible Weise auf die Geometrie der Federklammer Einfluss nehmen zu können. Beispielsweise kann der gebogene Abschnitt beziehungsweise die Wellung durch einen einzelnen Biegestanzvorgang zusammen mit irgendwelchen Laschen oder Hinterschneidungsabschnitten eingebracht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Federklammer an der Trägerwelle oder am Nockenpaket angeordnet. Mit anderen Worten kann eine erfindungsgemäße Federklammer auf flexible Weise, je nach Anwendungsfall, an der Trägerwelle oder aber am Nockenpaket angeordnet werden. Auch bei Hohlwellen ist eine Anordnung an der Trägerwelle möglich, insbesondere dank einer flachen Bauform der Federklammer, speziell bei einem ebenen Befestigungsabschnitt.

Die zuvor genannte Aufgabe wird auch durch ein Rastelement gemäß dem entsprechenden unabhängigen Anspruch gelöst, nämlich ein Rastelement für eine verstellbare Nockenwelle, insbesondere eine erfindungsgemäße Nockenwelle, wobei das Rastelement eingerichtet ist, ein Nockenpaket der Nockenwelle relativ zu einer Trägerwelle der Nockenwelle in wenigstens zwei axialen Rastpositionen zu positionieren, wobei das Rastelement als eine Federklammer ausgebildet ist, welche einen Befestigungsabschnitt und einen elastisch vorspannbaren Rastabschnitt aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt zur ortsfesten Anordnung der Federklammer eingerichtet ist, und wobei der Rastabschnitt in den Rastpositionen einrastbar ist. Bevorzugt ist das Rastelement als einteilige Federklammer ausgebildet und eingerichtet, die zum Positionieren der Trägerwelle relativ zum Nockenpaket der erforderlichen Vorspannkraft selbstständig aufzubringen, also ohne weiteres Federelement. Mit anderen Worten ist das Rastelement in sich selbst einfedernd ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Federklammer ermöglicht auch ein einfaches Verfahren zur Montage, insbesondere eine nur zweistufige Montage, nämlich durch die beiden Schritte: Anbringen der Federklammer am Nockenpaket oder der Trägerwelle; und Montage der Nockenwelle durch Verbinden des Nockenpakets mit der Trägerwelle und Positionieren des Nockenpakets relativ zur Trägerwelle in einer von wenigstens zwei axialen Rastpositionen. Die Federklammer ist einteilig ausgeführt, so dass es nicht erforderlich ist, eine mittels eines separaten Federelements belastete Kugel in irgendeiner Bohrung zurückzuhalten, ohne dass die Kugel vom Federelement fortgeschleudert wird. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Federklammer in einem weitgehend entlasteten, nicht vorgespannten Zustand montiert werden.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei bei einzelnen nicht explizit erwähnten Bezugszeichen auf die weiteren Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen:

Figur 1a in einer schematischen Darstellung im Schnitt eine Nockenwelle mit einem Rastelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 1 b in schematischer Darstellung eine verstellbare Nockenwelle mit einem Rastelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2a in einer Seitenansicht und einer Draufsicht in schematischer

Darstellung ein Rastelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2b in mehreren Ansichten eine Nockenwelle mit einem Rastelement gemäß Figur 2a;

Figur 3a in einer Skizze eine Montagemöglichkeit für ein Rastelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere gemäß dem in der Figur 3c näher gezeigten Ausführungsbeispiel;

Figur 3b in einer Skizze eine Montagemöglichkeit für ein Rastelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Figur 3c in mehreren Ansichten eine verstellbare Nockenwelle mit einem

Rastelement gemäß dem in der Fig. 3a gezeigten Ausführungsbeispiel;

Figur 4a in einer Skizze ein Rastelement gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 4b in mehreren Ansichten Details zu dem in Figur 4a gezeigten

Rastelement;

Figur 5 in einer Skizze eine Nockenwelle mit einem Rastelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 6a in einer Skizze eine Nockenwelle mit einem Rastelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 6b in mehreren Ansichten Details zu dem in Figur 6a gezeigten Ausführungsbeispiel;

Figur 7a in einer Skizze ein Rastelement gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 7b in mehreren Ansichten Details zu dem in Figur 7a gezeigten

Ausführungsbeispiel;

Figur 8a in einer Skizze ein Rastelement gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Figur 8b in mehreren Ansichten Details zu dem in Figur 8a gezeigt

Ausführungsbeispiel.

In der Figur 1a ist eine verstellbare Nockenwelle 1 gezeigt, welche eine Trägerwelle 11 aufweist, die um eine Rotationsachse 10 rotieren kann. In axialer Richtung relativ zur Trägerwelle 11 kann ein Nockenpaket 12 bewegt werden, an welchem Gegenrastmittel 16 vorgesehen sind, welche mit einem Rastelement 15 zusammenwirken. Das Rastelement 15 kann dazu in einer Rastelementaufnahme 20 auf der Trägerwelle 1 1 angeordnet werden. Die Rastelementaufnahme 20 weist eine Tasche beziehungsweise ein Freistellvolumen 24 auf, in welche beziehungsweise welches das Rastelement 15 hineinfedern kann. Das Rastelement 15 weist einen Rastabschnitt 15a auf, welcher mit umlaufenden Rastnuten 17 zusammenwirkt, und einen Befestigungsabschnitt 15b, welcher mit Aufnahmenuten 21 der Rastelementaufnahme 20 zusammenwirkt.

In der Figur 1 b ist ein Aufbau wie in Figur 1a gezeigt, jedoch mit abweichender Montageposition. Das Rastelement 15 ist nun nicht an der Trägerwelle 1 1 befestigt, sondern am Nockenpaket 12, an welchem auch die Rastelementaufnahme 20 mit entsprechenden Aufnahmenuten 21 gebildet ist. Die umlaufenden Rastnuten 17 sind als Gegenrastmittel 16 an der Trägerwelle 1 1 ausgebildet. In der Figur 2a ist ein Rastelement 15 gezeigt, welches als ein Federeinlegeteil, insbesondere Federstahleinlegeteil beschrieben werden kann. Im Folgenden wird das Rastelement 15 als Federklammer bezeichnet. Der Rastabschnitt 15a der Federklammer 15 weist einen gebogenen Abschnitt 15a.1 beziehungsweise eine Wellung auf, an welchem ein freistehendes Ende 15a.2 vorgesehen ist. Der Befestigungsabschnitt 15b weist Befestigungslaschen 15b.1 auf, welche zumindest annähernd in einem Winkel von 90° gegenüber einer ebenen Anlagefläche 15b.5 des Befestigungsabschnitts 15b ausgerichtet sind. Der gebogene Abschnitt 15a.1 geht über einen federelastischen Abschnitt 15a.3 in den Befestigungsabschnitt 15b über. Der gebogene Abschnitt 15a.1 ist oberhalb von einer Materialaussparung 15a.4 angeordnet. Der Rastabschnitt 15a ist aus Material gebildet, welches beim Bilden der Materialaussparung 15a.4 vom Befestigungsabschnitt 15b ausgestanzt beziehungsweise hervorgebogen wurde.

In der Fig. 2b ist das Federeinlegeteil 15 auch in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, wobei eine Variante darin besteht, dass das Federeinlegeteil 15 keine Laschen aufweist, sondern eine plane Unterseite. Die Unterseite ist vollständig eben. Bei dieser Ausgestaltung kann das Federeinlegeteil 15 auf besonders einfache Weise montiert werden und ist auch besonders einfach herstellbar. Ferner braucht die Rastelementaufnahme nur eine geringe Tiefe aufweisen. Ein solches ebenes Federeinlegeteil 15 eignet sich besonders in Verbindung mit Hohlwellen (eine strukturelle Schwächung der Hohlwelle kann minimiert werden) oder dem Erfordernis einer gewichtsoptimierten Rastverbindung.

Ferner ist eine verstellbare Nockenwelle 1 gezeigt, wobei die Montageposition des Federeinlegeteils 15 in Bezug auf eine Trägerwelle 1 1 bzw. ein Nockenpaket 12 der Nockenwelle 1 gezeigt ist. Die Trägerwelle 1 1 ist als Hohlwelle ausgeführt. Das Federeinlegeteil 15 ist in einer Rastelementaufnahme 20 an der Hohlwelle 1 1 angeordnet, welche als eine einzelne flache Aufnahmenut 21 ausgebildet ist. Aufgrund der Ausgestaltung des Rastabschnitts 15a mit einem freien Ende ist eine Tasche bzw. ein Freistellvolumen (Federweg-Volumen) unterhalb vom Federeinlegeteil 15 nicht notwendigerweise erforderlich. Dies ermöglicht eine besonders flache Rastelementaufnahme 20. Die Rastnut 18 ist (im Gegensatz zur in den Fig. 1 a und 1 b gezeigten Nut 17) nicht notwendigerweise als umlaufende Nut ausgebildet.

Das in den Fig. 2a und 2b gezeigte Federeinlegeteil 15 kann einen federelastischen Abschnitt 15a.3 aufweisen, welcher sich vom gebogenen Abschnitt 15a.1 in der Ebene des Befestigungsabschnitts 5b in Richtung einer der Laschen 15b.1 erstreckt, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet. Die gestrichelte Linie deutet linienförmige Ausnehmungen an, welche wahlweise in die ebene Anlagefläche 15b.5 eingearbeitet sein können, wobei deren Länge je nach Anforderungen an die federelastischen Eigenschaften des Rastabschnitts 15a gewählt werden kann. Bei dieser Ausgestaltung der Federklammer 15 kann auf besonders einfache Weise die Federcharakteristik des Rastabschnitts 15 eingestellt werden, insbesondere auch weitgehend unabhängig vom Material der Federklammer 15.

In der Figur 3a ist eine Federklammer 215 gezeigt, welche einen Rastabschnitt 215a mit einem gebogenen Abschnitt 215a.1 sowie ein freistehendes Ende 215a.2 aufweist. Das freistehende Ende 215a.2 greift in eine Rastelementaufnahme 120 ein, und an dieser Eingriffsstelle ist auch eine Tasche 124 vorgesehen, welche ein Freistellvolumen für den Rastabschnitt 215a bereitstellt. Der Rastabschnitt ist über einen federelastischen Abschnitt 215a.3 mit einem Befestigungsabschnitt 215b verbunden, wobei der federelastische Abschnitt in einen ebenen Anlageflächenabschnitt 215b.5 übergeht, welcher in einen Hinterschneidungsabschnitt 215b.2 übergeht, der in eine korrespondierende Aufnahmenut 121 eingreift. Der Hinterschneidungsabschnitt ist als schräg angeordnete Lasche ausgebildet, die in einem Winkel größer 90°, insbesondere im Bereich von 110 bis 150°, umgebogen wurde. Aufgrund des Winkels größer 90° kann die Federklammer 215 an der Rastelementaufnahme 120 verspannt werden, obgleich nur ein einzelner Hinterschneidungsabschnitt 215b.2 vorgesehen ist. Die Nut 121 ist entsprechend schräg angeordnet. Der ebene Abschnitt 215b.5 liegt an einem korrespondierenden ebenen Anlageflächenabschnitt 125 an. Die Rastelementaufnahme 120 ist an einem Grundkörper 1 12.1 eines Nockenpaketes angeordnet. In der Figur 3b ist eine verstellbare Nockenwelle 1 in einem Ausschnitt gezeigt, in welchem eine Federklammer 1 15 in einer Rastelementaufnahme 20 angeordnet ist. Die Rastelementaufnahme umfasst eine Tasche 24 und einen ebenen Anlageflächenabschnitt 25 sowie eine Aufnahmenut 21 und eine weitere Aufnahmenut 21 in Verbindung mit einer Materialausnehmung für einen Hinterschneidungsabschnitt 15b.2 der Federklammer 1 15. Die Federklammer 1 15 weist auch einen Befestigungsabschnitt mit einer Befestigungslasche 1 15b.1 auf. Der Rastabschnitt 1 5a ist durch einen gebogenen Wellenabschnitt 115a.1 sowie einen federelastischen Abschnitt 1 15a.3 gebildet. An den federelastischen Abschnitt grenzt der Befestigungsabschnitt 1 15b an, welcher ebene Anlageflächenabschnitte 115b.5 aufweist. Die Federklammer 115 kann als Federspange bezeichnet werden.

In der Fig. 3c ist die Federspange 115 auch in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Ferner ist die verstellbare Nockenwelle 1 gezeigt, wobei die Montageposition der Federspange 115 in Bezug auf die Trägerwelle 1 1 bzw. das Nockenpaket 12 der Nockenwelle 1 gezeigt ist. Die Trägerwelle 1 1 ist als Vollwelle ausgeführt. Die Federspange 115 ist in einer Rastelementaufnahme 20 am Nockenpaket 12 angeordnet, insbesondere an einem separaten Grundkörper des Nockenpakets 12. Ferner ist die Tasche 24 gezeigt, in welche der Rastabschnitt bzw. der federelastische Abschnitt der Federspange 15 einfedern kann.

In der Figur 4a ist eine Nockenwelle mit einem Rastelement 315 gezeigt, welches als Federclip bezeichnet werden kann. Der Federclip weist zwei Hinterschneidungsabschnitte 3 5b.2 auf, mittels welchen der Federclip 315 an einem Grundkörper 12.1 befestigt ist. Der Grundkörper kann einstückig mit einem Nockenpaket verbunden sein oder ein separates Teil sein. Der Grundkörper weist ebene Anlageflächenabschnitte 225 auf, an welchen korrespondierende ebene Anlagenflächen 315b.5 des Federclip zur Anlage kommen, welche einen Teil eines Befestigungsabschnittes 315b bilden, und welche in einem federelastischen Abschnitt 315a.3 übergehen, an welchen eine Wellung 315.1 angrenzt. Die Wellung ist zu beiden Seiten des Federclips symmetrisch oder zumindest annähernd mit demselben Krümmungsradius ausgebildet. Die Wellung kann in eine Tasche 224 einfedern, welche ein Freistellvolumen bereitstellt.

In der Fig. 4b ist der Federclip 315 auch in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Ferner ist in einer Detailansicht X entsprechend einem Ausschnitt von einer Anordnung gemäß Fig. 3c die Montageposition des Federclips 315 gezeigt. Der Federclip 315 ist in einer Rastelementaufnahme 220 am Nockenpaket 12 angeordnet, nämlich an einem separaten Grundkörper 12.1 des Nockenpakets 12. Ferner ist die Tasche 224 gezeigt, in welche der Rastabschnitt bzw. der federelastische Abschnitt des Federclips 315 einfedern kann.

In der Figur 5 ist ein Rastelement in Form einer Art Schnappfeder zum Anschrauben gezeigt. Die Schnappfeder 415 ist an einer Trägerwelle 1 1 1 montiert, die als Vollwelle ausgebildet ist. In der Trägerwelle ist eine Tasche 324 vorgesehen, und neben der Tasche sind Aufnahmebohrungen 22 eingebracht, an welchen die Schnappfeder 415 mittels Schrauben beziehungsweise Befestigungsmitteln 30 montiert werden kann. Die Tasche 324 wird von einer Aufnahmenut 221 umgrenzt, in welcher Befestigungsabschnitte der Schnappfeder angeordnet sind. Ein federelastischer Abschnitt 415a.3 ist in der Tasche 324 angeordnet. Die Schnappfeder 415 weist in einem jeweiligen Befestigungsabschnitt Montageöffnungen 15b.4 auf, durch welche hindurch die Schrauben 30 hindurchgeführt sind. Im Bereich der Aufnahmebohrungen 22 weist die Schnappfeder 415 ebene Anlageflächen 415b.5 auf. Der Rastabschnitt der Schnappfeder ist als Wellung 415a.1 ausgebildet. Die Wellung greift in eine entsprechende Rastnut 118 ein, welche ein Gegenrastmittel 1 16 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Rastelementaufnahme 220 an der Trägerwelle 11 1 ausgebildet. Zwei Rastnuten 118 sind an einem Grundkörper 212.1 eines Nockenpaketes ausgebildet.

In der Figur 6a ist eine verstellbare Nockenwelle 1 gezeigt, welche ein Rastelement in Form eines Federeinlegeteils 515 aufweist. Das Federeinlegeteil ist an einer Trägerwelle 21 1 montiert, in welcher eine Rastelementaufnahme 320 mit zwei Aufnahmenuten 321 sowie einer Tasche 424 ausgebildet ist. Das Federeinlegeteil 515 weist zwei Befestigungslaschen 515b.1 auf, welche das Federeinlegeteil an der Trägerwelle sichern. Gegenrastmittel 216 sind durch umlaufende Rastnuten 17 gebildet und an einem Grundkörper 312.1 eines Nockenpaketes angeordnet. Das Federeinlegeteil 515 weist federelastische Abschnitte 515a.3 auf, welche in ebene Anlageflächen 515b.5 übergehen. Eine im Wesentlichen symmetrisch zu beiden Seiten ausgebildete Wellung 515a.1 greift in das Gegenrastmittel 216 ein. Das Federeinlegeteil 515 ist in einer Einfräsung 26 angeordnet, insbesondere mit dessen Befestigungsabschnitt, wobei die Einfräsung 26 so tief in die Trägerwelle 21 1 eingebracht ist, dass das Federeinlegeteil eben mit der Außenmantelfläche der Welle abschließt.

In der Fig. 6b ist das Federeinlegeteil 515 auch in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Rastabschnitt 515a ist als zu beiden Seiten symmetrische Wellung ausgebildet. Der Befestigungsabschnitt 515b erstreckt sich eben zu beiden Seiten. Das gesamte Federeinlegeteil 515 ist symmetrisch zu beiden Seiten in Richtung der Laschen ausgebildet. Das Federeinlegeteil 515 ist besonders robust ausgeführt, insbesondere da es keine Materialaussparungen aufweist.

Ferner ist in einer Detailansicht X entsprechend einem Ausschnitt von einer Anordnung gemäß Fig. 2b die Montageposition des Federeinlegeteils 515 gezeigt. Die Montageposition ist vergleichbar, jedoch ist bei diesem Federeinlegeteil 515 an der Rastelementaufnahme 320 auch die Tasche 424 vorgesehen. Die Trägerwelle 211 ist als Hohlwelle ausgebildet. Ferner ist die an der Trägerwelle 21 1 angeordnete Rastelementaufnahme 320 in einer separaten Seitenansicht und Draufsicht gezeigt. An dieser Montageposition kann die Rastelementaufnahme 320 auf einfache Weise an der Außenmantelfläche der Trägerwelle 211 vorgesehen, insbesondere eingefräst werden.

In der Figur 7a ist ein Rastelement in Form einer Federklammer 615 gezeigt, welche einen Rastabschnitt 615a mit einem freistehenden Ende 615.2 und einer Wellung 615.1 aufweist, wobei ein federelastischer Abschnitt 615a.3 in einen Befestigungsabschnitt 615b übergeht. Eine Rastelementaufnahme 420 ist als vergleichsweise tiefe Ausnehmung oder Nut ausgebildet, um das im Wesentlichen U-förmige Rastelement aufzunehmen. Die Rastelementaufnahme 420 ist in einer Trägerwelle 31 1 ausgebildet. Die Federklammer 615 kann mit einer besonders hohen Elastizität bereitgestellt werden, insbesondere weil die Rastelementaufnahme 420 vergleichsweise tief ausgebildet ist. Dies ermöglicht einen langen Federweg beziehungsweise einen federelastischen Abschnitt 615a.3, welcher sich über einen großen Bereich der Federklammer erstreckt.

In der Fig. 7b ist die Federklammer 615 auch in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Ferner ist in einer Detailansicht X entsprechend einem Ausschnitt von einer Anordnung gemäß Fig. 2b die Montageposition der Federklammer 615 an der Trägerwelle 31 1 gezeigt, wobei die Trägerwelle 31 1 als Vollwelle ausgebildet ist.

In der Figur 8a ist ein Rastelement in Form eines Feder-V-Teils 715 gezeigt. Die Federklammer 715 weist einen V- oder U-förmigen Profilabschnitt 15b.3 auf, welcher in eine Aufnahmeöffnung 23 eingreift, wobei die Aufnahmeöffnung in der Wandung einer als Hohlwelle ausgebildeten Trägerwelle 41 1 angeordnet ist. Ein Befestigungsabschnitt 715a weist ein freistehendes Ende 715a.2 sowie einen gebogenen Abschnitt 715a.1 auf, und ein federelastischer Abschnitt 715a.3 verläuft vom gebogenen Abschnitt über den Profilabschnitt 15b.3 bis hin zu einem Befestigungsabschnitt 715b. Der Befestigungsabschnitt ist in einer Aufnahmenut 421 einer Rastelementaufnahme 520 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Enden des Befestigungsabschnittes 715b als ebene Anlageflächen 715b.5 ausgebildet.

In der Fig. 8b ist das Feder-V-Teil 715 auch in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Ferner ist in einer Detailansicht X entsprechend einem Ausschnitt von einer Anordnung gemäß Fig. 2b die Montageposition des Feder-V-Teils 715 an der Trägerwelle 411 (Hohlwelle) gezeigt. Ferner ist die an der Trägerwelle angeordnete Rastelementaufnahme 520 in einer separaten Seitenansicht und Draufsicht gezeigt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezu gsze i che n l iste

I verstellbare Nockenwelle

10 Rotationsachse

I I Trägerwelle

12 Nockenpaket

12.1 Grundkörper

5 Rastelement bzw. Federklammer

15a Rastabschnitt

15a.1 gebogener Abschnitt

15a.2 freistehendes Ende

15a.3 federelastischer Abschnitt

15a.4 Materialaussparung

15b Befestigungsabschnitt

15b.1 Befestigungslasche

15b.2 Hinterschneidungsabschnitt

15b.3 Profilabschnitt

15b.4 Montageöffnung

5b.5 ebene Anlagefläche

16 Gegenrastmittel

17 umlaufende Rastnut

18 Rastnut

20 Rastelementaufnahme

21 Aufnahmenut

2 Aufnahmebohrung

23 Aufnahmeöffnung

24 Tasche bzw. Ausnehmung für Rückfederung bzw. Freistellvolumen

25 ebener Anlageflächenabschnitt

26 Einfräsung

30 Befestigungsmittel, insbesondere Schraube

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Verstellbare Nockenwelle (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer sich in Richtung einer Rotationsachse (10) erstreckenden Trägerwelle (11 ), wobei auf der Trägerwelle (11 ) wenigstens ein Nockenpaket (12) in Richtung der Rotationsachse (10) verschieblich aufgenommen ist, wobei das Nockenpaket (12) auf der Trägerwelle (11 ) in wenigstens zwei axialen Rastpositionen einrastbar ist, und wobei zur Bildung der Rastpositionen wenigstens ein Rastelement (15) und wenigstens ein damit korrespondierendes Gegenrastmittel (16) derart vorgesehen sind, dass das Rastelement (15) in den Rastpositionen im Gegenrastmittel (16) einrastbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (15) als eine Federklammer ausgebildet ist, welche einen Befestigungsabschnitt (15b) und einen elastisch vorspannbaren Rastabschnitt (15a) aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt (15b) zur ortsfesten Anordnung der Federklammer zwischen der Trägerwelle (11 ) und dem Nockenpaket (12) eingerichtet ist, und wobei der Rastabschnitt (15a) in den Rastpositionen einrastbar ist.

Nockenwelle (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rastabschnitt (15a) einen gebogenen Abschnitt (15a.1 ), insbesondere eine Wellung aufweist, welche(r) in den Rastpositionen einrastbar ist.

Nockenwelle (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastabschnitt (15a) ein freistehendes Ende (15a.2) aufweist.

Nockenwelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastabschnitt (15a) und der Befestigungsabschnitt (15b) ein streifenartiges Rastelement (15) bilden, insbesondere einen Blechstreifen, bevorzugt einheitlicher Breite.

Nockenwelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federklammer eingerichtet ist, eine vom Rastabschnitt (15a) aufgenommene Rastkraft in wenigstens zwei Richtungen, insbesondere zwei entgegengesetzten Richtungen, auf den Befestigungsabschnitt (15b) weiterzuleiten.

6. Nockenwelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (15b) wenigstens zwei Befestigungslaschen (15b.1 ) und/oder wenigstens einen Hinterschneidungsabschnitt (15b.2) und/oder einen U- oder V- förmigen Profilabschnitt (15b.3) und/oder wenigstens eine Montageöffnung (15b.4) aufweist.

7. Nockenwelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (15b) zumindest abschnittsweise eine ebene Anlagefläche (15b.5) aufweist, welche zur Anlage an einem korrespondierenden ebenen Anlageflächenabschnitt (25) eingerichtet ist.

8. Nockenwelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federklammer als ein Biegestanzteil ausgebildet ist.

9. Nockenwelle (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federklammer an der Trägerwelle (1 1 ) oder am Nockenpaket (12) angeordnet ist.

10. Rastelement (15) für eine verstellbare Nockenwelle (1 ), insbesondere eine Nockenwelle (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Rastelement (15) eingerichtet ist, ein Nockenpaket (12) der Nockenwelle (1 ) relativ zu einer Trägerwelle (1 1 ) der Nockenwelle (1 ) in wenigstens zwei axialen Rastpositionen zu verrasten,

dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (15) als eine Federklammer ausgebildet ist, welche einen Befestigungsabschnitt (15b) und einen elastisch vorspannbaren Rastabschnitt (15a) aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt (15b) zur ortsfesten Anordnung der Federklammer zwischen der Trägerwelle (1 1 ) und dem Nockenpaket (12) eingerichtet ist, und wobei der Rastabschnitt (15a) in den Rastpositionen einrastbar ist.