DE102015210080A1

DE102015210080A1 - Nockenwellenmodul mit trennbarem Schiebeelement und Verfahren zur Montage eines Nockenwellenmoduls

Info

Publication number: DE102015210080A1
Application number: DE102015210080.4A
Authority: DE
Inventors: Volker Junge; Kevin Wöhler
Original assignee: ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: DE102015210080B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nockenwellenmodul sowie ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenmoduls, wobei das Nockenwellenmodul zumindest eine Nockenwelle mit wenigstens zwei Wellenelementen und zumindest einem auf wenigstens einem der Wellenelemente angeordneten Nockenelement, sowie ein Schiebelement zum Verschieben der Nockenwelle entlang deren Längsachse aufweist und wobei das Schiebeelement Kupplungselemente und jedes der Wellenelemente mindestens ein Kupplungsgegenelement aufweisen, sodass das Schiebelement derart zwischen den Wellenelementen anordenbar ist, dass jeweils eines der Kupplungselemente des Schiebeelementes in ein entsprechendes Kupplungsgegenelement eines Wellenelementes eingreift.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nockenwellenmodul aufweisend eine Nockenwelle mit wenigstens zwei Wellenelementen und zumindest einem auf wenigstens einem der Wellenelemente angeordneten Nockenmodul, sowie einem Schiebeelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenmoduls.
Grundlegend ist die Verwendung von Nockenwellenwellenmodulen insbesondere Nockenwellen innerhalb eines Kraftfahrzeuges zur Steuerung der Ventile der Brennkraftmaschine bekannt. So ist insbesondere in der DE 10 2005 014 680 A1 eine verstellbare Nockenwelle für den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit aus einer Außenwelle und mit einer sich durch die Außenwelle hindurch erstreckenden Innenwelle offenbart. Auf der Außenwelle sind Nockenelemente angeordnet und mit der Innenwelle über einen Bolzen verdrehfest verbunden. Wird die Phasenlage der Innenwelle relativ zu der Phasenlage der Außenwelle verändert, so führen die Nockenelemente auf der Außenwelle eine Drehbewegung unabhängig von einer Rotation der Nockenwelle beispielsweise in einem Zylinderkopf oder in einer Zylinderkopfhaube aus. Dadurch werden die verstellbaren Nockenelemente relativ zu den auf der Außenwelle angeordneten Nockenelementen verdreht, sodass die Steuerzeiten beispielsweise von Einlassventilen und Auslassventilen zueinander verändert werden.
In der DE 10 2014 108 040 A1 ist beispielsweise eine variable Ventilvorrichtung zum Variieren einer Hubhöhe eines Ventils einer Brennkraftmaschine gezeigt. Hierfür dient ein erstes sowie ein zweites Ventil, welche jeweils derart angeordnet sind, dass ein Kanal geöffnet oder verschlossen werden kann, wobei ein Schwinghebel mit einem ersten Ventilpressabschnitt und einem zweiten Ventilpressabschnitt ausgebildet ist, um das erste Ventil sowie das zweite Ventil zu betätigen.
Es ist des Weiteren grundlegend bekannt, dass zur Einstellung der Hubhöhe eines Ventils auch ein Nockenwellensegment mit unterschiedlichen Nockenelementen dienen kann. Hierfür weist das Nockenmodul mindestens zwei Nockenelemente auf, welche eine zueinander unterschiedliche Nockenbahn aufweisen. Um ein Abgreifen beispielsweise eines Rollenschlepphebels auf der gewünschten Nockenbahn des einzelnen Nockenelementes des Nockenmodules zu ermöglichen, ist es erforderlich eine entsprechende (Ver-)Schiebereinrichtung bzw. Schaltkulisse zu verwenden, mittels welcher die Nockenwelle mit den entsprechenden Nockenmodulen entlang der Längsachse, insbesondere in axialer Richtung, verschiebbar ist. Diese Schiebereinrichtung bzw. dieses Schiebeelement weist vorteilhaft eine entsprechende Führungsnut auf, in welche ein Pin eines Aktuators, insbesondere eines elektromagnetischen Aktuators eingreifen kann, sodass durch den Eingriff des Pins in die Führungsnut bzw. Führungsbahn des Schiebeelementes bei einer Umdrehung der Nockenwelle um deren Längsachse, insbesondere zentrischen Längsachse, eine Verschiebung der Nockenwelle entlang der Längsachse der Nockenwelle ermöglicht wird.
Es ist des Weiteren grundlegend bekannt, dass eine derartige Schaltkulisse vergleichbar zu den einzelnen Nockenelementen bzw. dem Nockenmodul beispielsweise auf eine Nockenwelle aufgebracht wird. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Nockenwelle im Vorfeld zu montieren ist, bevor diese zum Beispiel in einem entsprechenden Lagerrahmen eines Haubenmoduls angeordnet wird. Bei einem Einbau einer Nockenwelle jedoch in einem geschlossenen Lagerrahmen, das bedeutet innerhalb geschlossener Lagerbrücken, ist es erforderlich eine Montage eines derartigen Schiebeelementes sequenziell zu dem Anordnen der einzelnen Nockenelementen des Nockenmodules zu ermöglichen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Nockenwellenmodul zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Nockenwellenmodul und ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenmoduls zu schaffen, welche es auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ermöglichen ein Nockenwellenmodul in eine geschlossene Lagergasse zu integrieren bzw. zu montieren.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Nockenwellenmodul mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Montage dieses Nockenwellenmoduls mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Nockenwellenmodul beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Das erfindungsgemäße Nockenwellenmodul weist eine Nockenwelle mit wenigstens zwei Wellenelementen und zumindest einem auf wenigstens einem der Wellenelemente angeordneten Nockenmodul auf. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Nockenwellenmodul ein Schiebeelement zum Verschieben der Nockenwelle entlang deren Längsachse auf, wobei das Schiebeelement Kupplungselemente und jedes der Wellenelementes mindestens ein Kupplungsgegenelement aufweisen, sodass das Schiebeelement derart zwischen den Wellenelementen anordenbar ist, dass jeweils eines der Kupplungselemente des Schiebeelementes mit einem entsprechenden Kupplungsgegenelement eines Wellenelementes wechselwirkt. Die Nockenwelle selbst weist demzufolge zwei Wellenelemente auf, wobei zumindest eines der Wellenelemente ein Nockenmodul aufweist und vorteilhaft beide Wellenelemente jeweils ein Nockenmodul aufweisen. Ein Nockenmodul weist vorteilhaft wenigstens zwei Nockenelemente auf, welche eine zueinander unterschiedliche Nockenbahn zum Variieren des Zylinderhubes aufweisen. Ein Wellenelement mit einem entsprechenden Nockenwellensegment bildet vorteilhaft ein Wellenmodul. Demnach ist es ebenso denkbar, dass zwei Wellenmodule eine Nockenwelle bilden. Zwischen die Wellenelemente wird erfindungsgemäß ein Schiebeelement angeordnet, welches sich mit den Wellenelementen verbindet. Hierbei sind eine lösbare sowie auch eine unlösbare Verbindung und insbesondere eine kraftschlüssige, formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Schiebeelement und den jeweiligen Wellenelement denkbar. Vorteilhaft verbindet folglich das Schiebeelement die beiden Wellenelement zu einem gemeinsamen Nockenwellenmodul. Vorteilhaft weist das Schiebeelement Kupplungselemente auf, wobei diese, in axialer Richtung betrachtet, jeweils an den distalen Enden des Schiebeelements ausgebildet bzw. angeordnet sind. Diese Kupplungselemente des Schiebeelementes wechselwirken erfindungsgemäß mit entsprechenden Kupplungsgegenelementen der jeweiligen Wellenelemente. Dies bedeutet, dass die Kupplungsgegenelemente derart ausgestaltet sind, dass diese mit den Kupplungselementen des Schiebeelementes wechselwirken können. Vorteilhaft weist demzufolge jedes Wellenelement wenigstens ein Kupplungsgegenelement auf, welches, in axialer Richtung betrachtet, an einem der distalen Enden des Wellenelementes ausgebildet bzw. angeordnet ist.
Es ist des Weiteren denkbar, dass nicht nur ein Schiebeelement, sondern zwei Schiebeelemente zwischen die Wellenelemente anordenbar sind, sodass nicht jedes Schiebeelement mit einem Wellenelement, sondern die Schiebeelemente auf einer Seite, das bedeutet an einem distale Ende miteinander und auf ihrer dazu gegenüberliegenden Seite, das bedeutet an dem gegenüberliegenden anderen distalen Ende mit einem Wellenelement verbunden sind. Vorteilhaft wechselwirken die Kupplungselemente des Schiebeelementes derart mit den Kupplungsgegenelementen der Wellenelemente, dass eine axiale Fixierung zwischen dem Schiebeelement und den Wellenelementen verursacht ist, sodass bei einer Verschiebung des Schiebeelementes axial entlang der Längsachse des Schiebeelementes eine Verschiebung der Nockenwelle inklusive der auf den Wellenelementen angeordneten Nockenmodule entlang der Längsachse in axialer Richtung erfolgt.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das Schiebeelement ein Trägerrohr und eine mittels des Trägerrohres getragene Schaltkulisse aufweist, wobei jeweils eines der Kupplungselemente an einem der distalen Enden des Trägerrohres ausgebildet ist. Vorteilhaft weist demnach das Schiebeelement eine zweiteilige Ausgestaltung, umfassend ein Trägerrohr und eine Schaltkulisse, auf. Vorteilhaft weist das Trägerrohr eine zu den Wellenelementen vergleichbar geometrische Ausgestaltung hinsichtlich des Innendurchmessers sowie des Außendurchmessers auf, sodass auch die Wellenelemente der Nockenwelle selbst als Trägerrohr für die Nockenmodule bezeichnet werden können. Die Schaltkulisse des Schiebeelementes weist vorteilhaft wenigstens eine umlaufende Führungsnut zur Aufnahme eines Pins eines Aktuators auf. Vorteilhaft ist die Führungsnut Y-förmig ausgestaltet und erstreckt sich in Umfangsrichtung im Wesentlichen vollständig um die Schaltkulisse herum. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Führungsnut jedwede andere Ausgestaltung bzw. Formgebung aufweist. So ist es möglich, dass die Führungsnut S-förmig, Doppel-S-Förmig oder in vergleichbarer gebogener bzw. geschwungener Form ausgestaltet ist. Eine derartige zweiteilige Ausgestaltung des Schiebeelementes vereinfacht vorteilhaft die Herstellung des Schiebeelementes, insbesondere dadurch, dass die Schaltkulisse mit der speziellen Ausgestaltung der Führungsnut lediglich auf das Trägerrohr aufgeschoben werden muss. Hierfür ist es denkbar, dass das Trägerrohr beispielsweise eine Struktur, insbesondere in Gestalt einer Aufwölbung, auf dessen äußerer Oberfläche, vorteilhaft umlaufend oder zumindest teilweise umlaufend. aufweist, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Schaltkulisse und dem Trägerrohr zu ermöglichen.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass wenigstens eines der Kupplungselemente mit einem der Kupplungsgegenelemente einen Bajonettverschluss bildet. Hierfür weisen die Kupplungselemente bzw. die Kupplungsgegenelemente entsprechende hakenartige, sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge, auf, welche in die entsprechenden durch die hakenartigen Vorsprünge des Gegenelementes erzeugten Aussparungen eingreifen. Aufgrund beispielsweise eines einfachen Verdrehens des Schiebeelementes relativ zu den Wellenelementen können vorteilhaft die Kupplungselemente in die Kupplungsgegenelemente und vice versa eingreifen, um folglich eine Sicherung gegen ein axiales Verschieben des Schiebeelementes relativ zu den Wellenelementen zu ermöglichen.
Es ist des Weiteren denkbar, dass die Kupplungselemente und die Kupplungsgegenelemente Schweißabschnitte zur Ermöglichung einer Schweißverbindung zwischen dem Schiebeelement und den Wellenelementen sind. Derartige Schweißabschnitte sind vorteilhaft Bereiche, welche eine Materialanhäufung oder auch Verjüngung oder auch ein im Vergleich zum verbleibenden Material der Kupplungselemente bzw. Kupplungsgegenelemente abweichende Materialien mit unter anderem abweichender Materialeigenschaft hinsichtlich einer optimalen Schweißeignung aufweisen. Vergleichbar zu den oben genannten hakenartigen bzw. nasenartigen Vorsprünge der Kupplungselemente bzw. Kupplungsgegenelemente sind auch die Schweißabschnitte bzw. Schweißzonen der Kupplungselemente bzw. Kupplungsgegenelemente in den Randbereichen des Verschiebeelementes bzw. der Wellenelemente, insbesondere in deren, in axialer Richtung betrachtet, distalen Endbereichen angeordnet bzw. ausgebildet.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das Nockenwellenmodul eine strukturierte Welle aufweist, welche sich konzentrisch durch eine Durchgangsbohrung der Nockenwelle sowie eine Durchgangsbohrung des Schiebeelementes erstreckt und die Nockenwelle zumindest bei deren Verschiebung entlang der Längsachse führt. Diese strukturierte Welle ist vorteilhaft eine gezahnte Welle, insbesondere eine Innenwelle bzw. eine Vollwelle. Diese Innenwelle weist vorteilhaft sich in axialer Richtung, das bedeutet entlang der Längsachse erstreckende Rillen bzw. Zähne auf. Diese strukturierte bzw. gezahnte Welle bzw. Innenwelle ermöglicht vorteilhaft die axiale Verschiebung der Nockenwelle bei einem Eingreifen eines Pins, insbesondere Führungspins eines Aktuators in die Führungsnut des Schiebeelement während einer Drehung der Nockenwelle um deren zentrische Längsachse. Vorteilhaft überträgt diese strukturierte Welle das Drehmoment, ausgehend von der Kurbelwelle, an die Nockenwelle. Hierfür weisen zumindest die Wellenelemente und vorteilhaft auch das Schiebeelement eine entsprechende (Gegen-)Struktur auf deren inneren Oberfläche bzw. der Oberfläche der Durchgangsbohrung auf, welche dazu dient mit der sich in axialer Richtung erstreckenden Struktur der Welle bzw. Innenwelle zu wechselwirken. Dies bedeutet, dass die sich vorteilhaft als Zähne bzw. Zahnstruktur ausgebildete Struktur der Wellenelemente und/oder des Schiebeelementes in Eingriff mit den Zähnen bzw. der Zahnstruktur der strukturierten Welle befinden, um beispielsweise mittels eines Formschlusses zur Kraftübertragung ausgehend von der Kurbelwelle an die Nockenwelle zu dienen.
Des Weiteren ist ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenmoduls beansprucht. Das Nockenwellenmodul weist vorteilhaft die oben genannten Merkmale auf. Das Verfahren zur Montage eines derartigen Nockenwellenmoduls weist erfindungsgemäß zumindest die folgenden Schritte auf:

– Positionieren der Wellenelemente innerhalb eines Lagerrahmens derart, dass jedes der Wellenelemente mittels einer Lagerbrücke des Lagerrahmens koaxial zueinander gelagert und zueinander beabstandet angeordnet wird,
– Anordnen wenigstens eines Nockenelementes auf zumindest einem der Wellenelemente,
– Positionieren des Schiebeelementes zwischen die zueinander beabstandet angeordneten Wellenelemente derart, dass die sich durch das Schiebeelement erstreckende Durchgangsbohrung koaxial zu denen sich durch die Wellenelemente erstreckenden Durchgangsbohrungen erstreckt, und
– Bewegen zumindest des Schiebeelement um dessen Drehachse oder entlang dessen Drehachse oder der Wellenelemente um deren Drehachse oder entlang der Drehachse zur Erzeugung einer Verbindung zwischen den Kupplungselementen des Schiebeelementes und den Kupplungsgegenelementen des jeweiligen Wellenelementes. Vorteilhaft wird hierdurch eine Montage des Nockenwellenmoduls auch innerhalb geschlossener und nicht nur offener Lagerbrücken eines Lagerrahmens eines Haubenmoduls ermöglicht. Das Positionieren des Schiebeelementes selbst zwischen den zueinander beabstandet angeordneten Wellenelementen erfolgt vorteilhaft mittels eines entsprechenden Greifelementes, welches dazu dient das Schiebeelement koaxial zu den Wellenelementen hin auszurichten und in einer definierten Position zu halten. Die Wellenelemente selbst werden vorteilhaft derart in die entsprechenden Lagerbrücken eingeschoben, dass bei der Montage des Nockenwellenmoduls die Wellenelemente selbst von der Lagerbrücke zumindest abschnittweise gehalten und vorteilhaft positioniert werden.

Es ist jedoch auch denkbar, dass zusätzliche Greif- und Halteelemente angeordnet werden, um ein Ausrichten der Wellenelemente zu ermöglichen. Nachdem das Schiebeelement zwischen die beiden Wellenelemente angeordnet wurde, ist es denkbar, dass das Schiebeelement um dessen zentrische Längsachse gedreht wird. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die Wellenelemente selbst um deren zentrische Längsachse gedreht werden, oder beide Elemente, sprich das Schiebeelement und die jeweiligen Wellenelementes um deren jeweilige zentrische Längsachse gedreht werden, sodass die an dem Schiebeelement ausgebildeten bzw. angeordneten Kupplungselemente in die an den jeweiligen Wellenelementen ausgebildeten bzw. angeordneten Kupplungsgegenelemente eingreifen können. Hierdurch wird vorteilhaft eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Schiebeelement und den Wellenelementen ermöglicht. Vorteilhaft ist eine derartige Anordnung zwischen dem Schiebeelement und den Wellenelementen eine lösbare Verbindung, deren Auflösung keine Beschädigung oder Zerstörung des Schiebeelementes und/oder der Wellenelementes verursacht.
Es ist jedoch auch denkbar, dass nach dem Anordnen des Schiebeelementes zwischen den Wellenelementen, das Schiebeelement entlang der zentrischen Längsachse in axialer Richtung verschoben oder vorteilhaft auch die jeweiligen Wellenelemente in Richtung des Schiebeelementes entlang deren Längsachse axial verschoben werden, um ein Anordnen der Kupplungsgegenelemente der Wellenelemente an das Kupplungselement des Schiebeelementes zu ermöglichen. Hiernach wird vorteilhaft ein Schweißverfahren eingeleitet, indem die jeweiligen Schweißabschnitte des Schiebeelementes mit den Schweißabschnitten der Wellenelemente in Kontakt gebracht werden. Als Schweißverfahren sind grundlegend bekannte Schweißverfahren, wie beispielsweise das Lichtbogenschweißverfahren usw. anwendbar. Unter Verwendung eines Schweißverfahrens wird vorteilhaft eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Schiebeelement und den jeweiligen Wellenelementen erzeugt. Diese stoffschlüssige Verbindung ist demnach vorteilhaft eine untrennbare Verbindung, da eine Trennung der miteinander verschweißen Elemente zu einer Beschädigung des Schiebeelementes und/oder der Wellenelemente führt.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren sich durch einen weiteren Schritt auszeichnet, welcher zeitlich vor dem Anordnen des Nockenwellensegmentes erfolgt. Hierbei ist es denkbar, dass eine strukturierte Welle durch Durchgangsbohrungen der Wellenelemente zur Winkelausrichtung der Wellenelemente eingeschoben wird. Eine Winkelausrichtung der Wellenelemente ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Wellenelement bereits ein Nockenwellensegment aufweist bzw. beide Wellenelemente jeweils ein Nockenmodul aufweisen, sodass diese Wellenmodule hinsichtlich der Nockenwellensegmenten, insbesondere der Nockenbahnen der einzelnen Nockenelemente der Nockenwellensegmente entsprechend ausgerichtet werden. Ebenso ist es vorteilhaft, dass diese Nockenwellensegmente zueinander ausgerichtet werden. Auch dient eine Winkelausrichtung der Wellenelemente bzw. Wellenmodule vorteilhaft dazu Kupplungsgegenelemente der Wellenelemente derart zu positionieren, dass diese mit den Kupplungselementen des Verschiebeelementes in Eingriff gelangen können, wenn das Schiebeelement in einer definierten Position zwischen den Wellenelementen eingebracht wird.
Es ist des Weiteren denkbar, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren durch einen weiteren Schritt kennzeichnet. Dieser weitere Schritt zeichnet sich dadurch aus, dass zeitlich nach dem Anordnen des Nockenelementes die strukturierte Welle aus den Durchgangsbohrungen der Wellenelemente wieder ausgeschoben wird. Ein Ausschieben der strukturierten Welle ist erforderlich, um ein Anordnen des Schiebeelementes zwischen die Wellenelemente zu ermöglichen.
Es ist des Weiteren denkbar, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren durch einen weiteren Schritt nach dem Verbinden des Schiebeelementes mit den Wellenelementen auszeichnet. Hierbei wird die strukturierte Welle in die Durchgangsbohrungen der Wellenelemente und des Schiebeelementes zur endgültigen Winkelausrichtung des montierten Nockenwellenmoduls eingeschoben. Das bedeutet, dass das montierte Nockenwellenmodul in einer definierten Winkelausrichtung positioniert wird. Zudem verbleibt die strukturierte Welle in den Durchgangsbohrungen des montierten Nockenwellenmoduls, um vorteilhaft eine Kraftübertragung ausgehend von der Kurbelwelle an die Nockenwelle zur Ermöglichung einer Drehbewegung der Nockenwelle bzw. des Nockenwellenmoduls um deren zentrische Längsachse zu ermöglichen.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass wenigstens ein vormontiertes Wellenmodul, aufweisend ein Wellenelement und ein Nockenmodul, innerhalb des Lagerrahmens positioniert wird. Es ist zudem auch denkbar das auch zwei Wellenmodule innerhalb des Lagerrahmens des Haubenmoduls positioniert werden, bevor das Schiebeelement inzwischen diese Wellenmodule angeordnet wird. Vorteilhaft weist folglich jedes Wellenmodul ein Wellenelement und mindestens ein auf dem Wellenelement angeordnetes bzw. aufgeschobenes Nockenwellenmodul, aufweisend wenigstens zwei Nockenelemente, auf. Zeitlich nach dem Anordnen des Wellenmoduls bzw. des Wellenelementes in den Lagerbrücken des Lagerrahmens des Haubenmoduls wird zusätzlich ein Nockenmodul auf jedes der Wellenelemente aufgeschoben, sodass vorteilhaft auf jeder Seite der Lagerbrücke ein Nockenmodul auf dem entsprechenden Wellenelement angeordnet ist. Eine derartige Anordnung eines Nockenmoduls ist auch nach dem Anordnen des Schiebeelementes und dem Verbinden des Schiebeelementes mit den jeweiligen Wellenelementen denkbar.
Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits dem Nockenwellenmodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Ein erfindungsgemäßes Nockenwellenmodul wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
1 in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls,
2 in einer seitlichen Darstellung die in der 1 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls,
3 in einer seitlichen Darstellung eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls, und
4 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1–4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls 1 gezeigt. Das Nockenwellenmodul 1 weist eine Nockenwelle 2 sowie ein Schiebeelement 5 auf. Die Nockenwelle 2 besteht vorteilhaft aus wenigstens zwei Wellenelementen 3.1 und 3.2. Auf jedem Wellenelement 3.1 bzw. 3.2 sind wenigstens zwei Nockenmodule 4.1–4.4 montiert. Die Einheit aus Wellenelement 3.1 bzw. 3.2 mit montierten Nockenmodul 4.1 bis 4.4 wird vorteilhaft als (vormontiertes) Wellenmodul 8 bezeichnet. Das Wellenmodul 8 weist hierbei wenigstens ein Nockenmodul 4.1 bis 4.4, vorteilhaft zwei Nockenmodule 4.1 bis 4.4 auf Demnach weist die Nockenwelle 2 vorteilhaft zwei Wellenmodule 8 auf. Das Schiebeelement 5 ist zwischen den Wellenelementen 3.1 und 3.2 bzw. die bereits Nockenmodule 4.1–4.4 aufweisenden Wellenmodule 8 angeordnet und erzeugt gemeinsam mit den Wellenelementen 3.1 und 3.2 das sich in Längsrichtung bzw. entlang der Längsachse L erstreckende Nockenwellenmodul 1. Das erste Wellenelement 3.1 erstreckt sich durch die Lagerbrücke 10.2, während sich das zweite Wellenelement 3.2 durch die Lagerbrücke 10.1 erstreckt. Vorteilhaft sind wie in der 1 gezeigt, geschlossene Lagerbrücken 10.1 und 10.2 ausgebildet. Das montierte Nockenwellenmoduls 1 weist vorteilhaft auf jeder Seite der Lagerbrücke 10.1 bzw. 10.2 jeweils ein Nockenmodul 4.1 bzw. 4.3 und 4.2 bzw. 4.4 eines entsprechenden Wellenelementes 3.1 bzw. 3.2 auf. Durch die Durchgangsbohrung in der Wellenelement 3.1 und 3.2 sowie durch die Durchgangsbohrung des Schiebeelementes 5 erstreckt sich eine strukturierte Stange 20, welche sich in axialer Richtung, das bedeutet in Richtung entlang der Längsachse L, erstreckende Erhebungen bzw. Zähne 21 und demzufolge auch erstreckende Vertiefungen 22 aufweist, welche in hier nicht gezeigte Gegenstrukturen des Nockenwellenmoduls 1 eingreifen. Das Schiebeelement 5 ist mit den Wellenelementen 3.1 und 3.2 über eine entsprechende Bajonettverbindung B vorteilhaft lösbar verbunden. Eine Bajonettverbindung B ermöglicht vorteilhaft ein formschlüssiges Verbinden und Kraftübertragen zwischen dem Schiebeelement 5 und den einzelnen Wellenelementen 3.1 bzw. 3.2. Hierzu weist das Schiebeelement 5 Kupplungselemente 6 auf, welche mit den entsprechenden Kupplungsgegenelementen 7 der einzelnen Wellenelemente 3.1 bzw. 3.2 wechselwirken bzw. in Eingriff bringbar sind.
In der 2 ist in einer seitlichen Ansicht die in der 1 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls 1 gezeigt. Des Weiteren ist ein das Schiebeelement 5 aufweisendes Trägerrohr 5.1 und eine Schaltkulisse 5.2 verdeutlicht. Die Schaltkulisse 5.2 weist eine Führungsnut 5.3 auf, welche vorteilhaft Y-förmig ausgestaltet ist. Wie bereits erwähnt, ist es jedoch auch denkbar, dass die Führungsmut 5.3 jedwede andere Ausgestaltung bzw. Formgebung aufweisen kann. Die Führungsnut 5.3 verläuft in Umfangsrichtung um die Längsachse L entlang der Schaltkulisse 5.2 und dient zum Eingriff eines hier nicht gezeigten Pins eines Aktuators zum Bewegen der Schaltkulisse 5.2 und folglich des gesamten Schiebeelementes 5 entlang der Längsachse L und folglich in axialer Richtung. Aufgrund einer Bewegung des Schiebeelementes 5 in axialer Richtung werden folglich auch die mit dem Schiebeelement 5 verbundenen Wellenelemente 3.1 und 3.2 in Richtung entlang der Längsachse L verschoben bzw. bewegt, wodurch wiederum die mit den Wellenelementen 3.1 und 3.2 verbundenen Nockenmodule 4.1 bis 4.4 entlang der Längsachse L verschoben werden. Hierdurch wird es ermöglicht, dass beispielsweise ein hier nicht gezeigter Rollenschlepphebel, welcher die einzelnen Nockenbahnen der Nockenelemente 13.1, 13.2 eines der Nockenmodule 4.1 bis 4.4 (siehe hierzu auch 4) abgreift, von einer Nockenbahn eines Nockenelementes 13.1 bzw. 13.2 auf eine andere Nockenbahn eines anderen Nockenelementes 13.1 bzw. 13.2 des gleichen Nockenmoduls 4.1 bis 4.4 bewegt wird.
Während in der 2 der bereits in der 1 dargestellte Bajonettverschluss B zwischen den Wellenelement 3.1 bzw. 3.2 und dem Schiebeelement 5 aufgezeigt ist, ist in der 3 eine Alternativverbindung zwischen den jeweiligen Wellenelementen 3.1 bzw. 3.2 und dem Schiebeelement 5 dargestellt. Mit dem Bezugszeichen S ist folglich eine Schweißverbindung dargestellt, welche in einem Bereich der Schweißabschnitte 11 bzw. 12 zwischen dem Schiebeelement 4 und den jeweiligen Wellenelementen 3.1 und 3.2 ausgebildet ist, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Wellenelementen 3.1 bzw. 3.2 und dem Schiebeelement 5 zu ermöglichen. Mit dem Bezugszeichen 11 ist insbesondere ein Schweißabschnitt dargestellt, welcher an einem distalen Ende des Wellenelementes 3.1 bzw. 3.2 ausgebildet ist, welches – zumindest bei der Montage des Nockenwellenmoduls – in Richtung des Schiebeelementes 5 ausgerichtet ist. Mit dem Bezugszeichen 12 ist vorteilhaft ein Schweißabschnitt des Schiebeelementes 5 dargestellt, welcher an den jeweiligen beiden distalen Enden des Schiebeelementes 5 ausgebildet ist, um mit den jeweiligen Wellenelementen 3.1 bzw. 3.2, insbesondere mit deren Schweißabschnitten 11 in Wirkverbindung zu gelangen.
In der 4 ist in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nockenwellenmoduls 1 aufgezeigt. Hierbei ist die unterschiedliche Ausgestaltung der Nockenelemente 13.1 und 13.2 der jeweiligen Nockenmodule 4.1 bis 4.4 aufgezeigt. Die Nockenelemente 13.1 und 13.2 eines Nockenmoduls 4.1 bis 4.4 weisen eine zueinander unterschiedliche Nockenbahn auf. Des Weiteren ist eine Arretierungsvorrichtung 30 gezeigt, welche ein Eingriffselement 31 sowie ein mit dem Eingriffselement 31 wechselwirkendes Federelement 32 aufweist. Das Federelement 32 ist vorteilhaft eine Druckfeder, wobei das Eingriffselement 31 vorteilhaft eine Kugel bzw. ein kugelförmige Element ist. Die Arretierungsvorrichtung 30 erstreckt sich innerhalb einer Aussparung bzw. Bohrung 14 der strukturierten Welle 20. Vorteilhaft ist die Bohrung 14 eine Sacklochbohrung, sodass das Federelement 32 mittels des Bodens der Sacklochbohrung gehalten ist. Das Federelement 32 erstreckt sich entlang der Bohrung 14 in Richtung des entsprechenden Wellenelementes 3.1 bzw. 3.2. Das Eingriffselement 31 ist zumindest abschnittsweise in der Bohrung 14 angeordnet und erstreckt sich vorteilhaft zumindest abschnittsweise aus der Bohrung 14 heraus in Richtung des jeweiligen Wellenelementes 3.1 bzw. 3.2. Um in Eingriff mit dem entsprechenden Wellenelement 3.1 bzw. 3.2 zu gelangen, weist das entsprechende Wellenelement 3.1 bzw. 3.2 Aussparungen 33.1 bzw. 33.2 auf, welche in Richtung der Längsachse L betrachtet nebeneinander ausgebildet sind (aufeinander folgend ausgebildet). Die Arretierungsvorrichtung 30 dient vorteilhaft dazu das Nockenwellenmodul 1 in einer definierten Position – in axialer Richtung betrachtet – zumindest während der Umdrehung der gesamten Nockenwelle 2 um die Längsachse L zu arretieren. Bei einer Verschiebung des Nockenwellenmoduls 1 in axialer Richtung entlang der Längsachse L wird folglich das Federelement 32 derart komprimiert, dass das Eingriffselement 31 aus einer der Aussparungen 33.1 bzw. 33.2 in die andere Aussparung 33.2 bzw. 33.1 eingebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwellenmodul
2: Nockenwelle
3.1, 3.2: Wellenelement
4.1–4.4: Nockenmodul
5: Schiebeelement
5.1: Trägerrohr
5.2: Schaltkulisse
5.3: Führungsnut
6: Kupplungselement
7: Kupplungsgegenelement
8: Wellenmodul
10.1, 10.2: Lagerbrücke
11: Schweißabschnitt der Wellenelemente
12: Schweißabschnitt des Schiebeelementes
13.1, 13.2: Nockenelement
20: strukturierte Welle
21: Erhebungen
22: Vertiefungen
30: Arretierungsvorrichtung
31: Eingriffselement
32: Federelement
33.1, 33.2: Aussparung
B: Bajonettverbindung
L: Längsachse
S: Schweißverbindung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005014680 A1 [0002]
DE 102014108040 A1 [0003]

Claims

Nockenwellenmodul (1) aufweisend eine Nockenwelle (2) mit wenigstens zwei Wellenelementen (3.1, 3.2) und zumindest einem auf wenigstens einem der Wellenelemente (3.1, 3.2) angeordneten Nockenmodul (4.1, 4.2, 4.3, 4.4), sowie ein Schiebelement (5) zum Verschieben der Nockenwelle (2) entlang deren Längsachse (L), wobei das Schiebeelement (5) Kupplungselemente (6) und jedes der Wellenelemente (3.1, 3.2) mindestens ein Kupplungsgegenelement (7) aufweisen, sodass das Schiebelement (5) derart zwischen den Wellenelementen (3.1, 3.2) anordenbar ist, dass jeweils eines der Kupplungselemente (6) des Schiebeelementes (5) mit einem entsprechenden Kupplungsgegenelement (7) eines Wellenelementes (3.1, 3.2) wechselwirkt.
Nockenwellenmodul (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebeelement (5) ein Trägerrohr (5.1) und eine mittels des Trägerrohres (5.1) getragene Schaltkulisse (5.2) aufweist, wobei jeweils eines der Kupplungselemente (6) an einem der distalen Enden des Trägerrohres (5.1) ausgebildet ist.
Nockenwellenmodul (1) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigsten eines der Kupplungselemente (6) mit einem der Kupplungsgegenelemente (7) einen Bajonettverschluss (B) bildet.
Nockenwellenmodul (1) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente (6) und die Kupplungsgegenelemente (7) Schweißabschnitte (11, 12) zur Ermöglichung einer Schweißverbindung (S) zwischen dem Schiebelement (5) und den Wellenelementen (3.1, 3.2) sind.
Nockenwellenmodul (1) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenmodul (1) eine strukturierte Welle (20) aufweist, welche sich konzentrisch durch eine Durchgangsbohrung der Nockenwelle (2) sowie eine Durchgangsbohrung des Schiebeelementes (5) erstreckt und die Nockenwelle (2) zumindest bei deren Verschiebung entlang deren Längsachse (L) führt.
Verfahren zur Montage eines Nockenwellenmoduls (1) gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend die Schritte: – Positionieren der Wellenelemente (3.1, 3.2) innerhalb eines Lagerrahmens derart, dass jedes der Wellenelemente (3.1, 3.2) mittels einer Lagerbrücke (10.1, 10.2) des Lagerrahmens gelagert und zueinander beabstandet angeordnet wird, – Anordnen wenigstens eines Nockenmodules (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) auf zumindest einem der Wellenelemente (3.1, 3.2), – Positionieren des Schiebeelementes (5) zwischen die zueinander beabstandet angeordneten Wellenelemente (3.2, 3.2) derart, dass die sich durch das Schiebelement (5) erstreckende Durchgangsbohrung koaxial zu den sich durch die Wellenelemente (3.2, 3.2) erstreckenden Durchgangsbohrungen erstreckt, und – Bewegen zumindest des Schiebeelementes (5) um dessen Längsachse (L) oder entlang dessen Längsachse (L) oder der Wellenelemente (3.1, 3.2) um deren Längsachse (L) oder entlang deren Längsachse (L) zur Erzeugung einer Verbindung zwischen den Kupplungselementen (6) des Schiebelementes (5) und dem jeweiligen Kupplungsgegenelement (7) der Wellenelemente (3.1, 3.2).
Verfahren gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass zeitlich vor dem Anordnen des Nockenmoduls (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) ein Einschieben einer strukturierten Welle (20) durch Durchgangsbohrungen der Wellenelemente (3.1, 3.2) zur Winkelausrichtung der Wellenelemente (3.1, 3.2) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass zeitlich nach dem Anordnen des Nockenmoduls (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) die strukturierte Welle (20) aus den Durchgangsbohrungen der Wellenelemente (3.1, 3.2) ausgeschoben wird.
Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt, dass nach dem Verbinden des Schiebeelementes (5) mit den Wellenelementen (3.1, 3.2) eine strukturierte Welle (20) in die Durchgangsbohrungen der Wellenelemente (3.1, 3.2) und des Schiebeelementes (5) zur Winkelausrichtung des montierten Nockenwellenmoduls (1) eingeschoben wird.
Verfahren gemäß wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein vormontiertes Wellenmodul (8), aufweisend ein Wellenelement (3.1, 3.2) und ein Nockenmodul (4.1, 4.2, 4.3, 4.4), innerhalb des Lagerrahmens positioniert wird.