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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schiebemodul zur Ermöglichung einer Bewegung eines Nockenwellensegmentes in axialer Richtung entlang einer Welle, insbesondere einer Tragwelle einer Nockenwelle.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 10 2008 005 639 A1 ist eine Ventiltriebvorrichtung bekannt, welche zwei auf einer Nockenwelle angeordnete Nockenelemente mit jeweils zwei Nockenpaaren für unterschiedliche Zylinder aufweist. Jedes Nockenpaar weist je zwei unterschiedlich ausgestaltete Nocken mit einem gleichen Grundkreisradius auf, wobei die Nocken jeweils für unterschiedliche Betriebsmodi, wie beispielsweise Befeuerungsmodus und einen Motorbremsmodus oder einen niedrigen Drehzahlbereich und einen hohen Drehzahlbereich unterschiedlich ausgestaltet sind. Die zwei Nockenelemente sind auf der Nockenwelle in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Durch eine Vielzahnverbindung sind die Nockenwelle und die zwei Nockenelemente drehfest miteinander verbunden. Wie aus den Figuren hervorgeht, weist jedes Nockenelement einen rohrförmigen Grundkörper mit entsprechend darauf ausgebildeten Nockenpaaren sowie einer darauf ausgebildeten Schaltkulisse auf. Durch den rohförmigen Grundkörper erstreckt sich der Wellenkörper, entlang welchem die Nockenelemente in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. Über Anschlagsmittel werden die Nockenelemente in deren axialen Bewegungen begrenzt. Deutlich zeigt sich, dass eine derartige Ausbildung eines Nockenelementes einen erhöhten fertigungstechnischen Aufwand erfordert. Zudem ist für jede spezifische Motorisierung bzw. für jede spezifische Brennkraftmaschine ein entsprechendes Nockenelement auszubilden, wodurch der Fertigungsaufwand deutlich erhöht und die Fertigungskosten deutlich gesteigert werden.
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Grundlegend ist zur Behebung dieses Nachteiles die Ausbildung von Nockenelementen auf einer Schiebehülse bekannt, wobei die Nockenelemente hierzu auf die Schiebehülse aufgepresst werden. Durch diese modulare Bauweise aus einzeln gefertigten und miteinander auf der Schiebehülse zu montierenden Nocken ist die Herstellung unterschiedlichster Nockenwellen verschiedenster Motorisierungen möglich. Jedoch zeigt sich hierbei oft das Problem des in axialer Richtung auf der Schiebehülse verrutschenden Nockens während des Betriebes der Nockenwelle. Dies ist bedingt durch das hin und her Bewegen der Schiebehülse sowie deren Anschlagens an etwaige Anschlagsflächen zu Begrenzung deren axialer Bewegung verursacht. Aufgrund der Beschleunigung und Verzögerung der Schiebehülse erfährt der auf der Schiebehülse angeordnete Nocken eine entsprechende Antriebskraft und Bremskraft in axialer Richtung, demnach eine in axialer Richtung auf den Nocken einwirkende Kraft (Axialkraft). Aufgrund dieser Axialkraft kommt es nachteilig zum Lösen des Nockens von der Schiebehülse und damit zu einer Bewegung des Nockens relativ zur Schiebehülse in axialer Richtung. Folglich ist eine einwandfreie Funktionalität der Nockenwelle nicht mehr gewährleistet.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Nockenwelle, insbesondere einem Schiebemodul einer Nockenwelle zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein modular aufgebautes Schiebemodul zur Ermöglichung einer Axialbewegung eines Nockensegmentes entlang einer Tragwelle einer Nockenwelle zu schaffen, welches auf einfache und kostengünstige Art und Weise herzustellen ist und dessen Einzelbauteile derart miteinander kombiniert werden können, dass mit einer geringen Anzahl an Einzelbauteilen eine Vielzahl an unterschiedlichen Nockenwellen bzw. Schiebemodulen für unterschiedlichste Motorisierungen hergestellt werden können.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Schiebemodul mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Das erfindungsgemäße Schiebemodul weist eine Schiebehülse und wenigstens ein Nockensegment auf. Das Nockensegment weist zumindest einen Nocken, vorteilhaft zwei oder mehr Nocken mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen zur variablen Einstellung uns Steuerung von Einlassventilen oder Auslassventilen einer Brennkraftmaschine auf. Die Schiebehülse des Schiebemoduls weist einen Positionierabschnitt zum drehfesten und verschiebefesten Positionieren des Nockensegmentes auf, wobei der Positionierabschnitt eine Oberflächenstruktur auf der äußeren Mantelfläche der Schiebehülse zur Erzeugung eines Pressverbandes zwischen dem Nockensegment und der Schiebehülse aufweist. Des Weiteren umfasst der Positionierabschnitt einen Anschlagsbereich zur Begrenzung einer Axialbewegung des Nockensegmentes. Das Schiebemodul selbst dient demzufolge vorteilhaft zur Ermöglichung einer Axialbewegung des Nockensegmentes entlang einer Welle, insbesondere ein Tragwelle einer Nockenwelle. Das Schiebemodul weist zudem eine Durchgangsöffnung auf, durch welche sich die Tragwelle hindurch erstreckt. Das Schiebemodul und die Tragwelle sind demzufolge vorteilhaft koaxial zur Längsachse zueinander ausgebildet. Es ist des Weiteren denkbar, dass das Schiebemodul zudem ein Schiebeelement mit einer entsprechend ausgebildeten Führungsnut aufweist, in welche beispielsweise ein Pin eines Aktuators eingreift, um die Schiebebewegung des Schiebemoduls in axialer Richtung entlang der Tragwelle zu ermöglichen. Der Anschlagsbereich der Schiebehülse des Schiebemoduls dient vorteilhaft dazu, die auf das Nockensegment eingebrachten Axialkräfte aufzunehmen, um eine Verschiebung des Nockensegmentes entlang der Schiebehülse während der hin und her Bewegung des Schiebemoduls entlang der Tragwelle zu verhindern.
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Es ist des Weiteren möglich, dass der Anschlagsbereich ein Bestandteil der Oberflächenstruktur ist. Der Anschlagsbereich ist demzufolge ein spezifisch ausgeformt Bereich der Schiebehülse und unterscheidet sich zumindest in dessen geometrische Ausgestaltung von der verbleibenden Oberflächenstruktur des Positionierabschnittes der Schiebehülse. Der Anschlagsbereich ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass auf das Nockensegment einwirkende Axialkräfte aufgenommen werden, um eine axiale Bewegung des Nockensegmentes entlang der Schiebehülse zu verhindern.
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Es ist des Weiteren möglich, dass die Oberflächenstruktur eine Materialaufwerfung, insbesondere eine Rollierung ist. So ist es möglich, dass die Oberflächenstruktur mittels eines Rollierverfahrens oder Räumverfahrens erzeugt ist. Vorteilhaft erzeugt die Oberflächenstruktur eine Vergrößerung des Außenumfangs der Schiebehülse im Bereich des Positionierabschnittes, um einen wirksamen Pressverband zwischen der Schiebehülse und dem Nockensegment zu ermöglichen. Das Nockensegment ist vorteilhaft auf der Schiebehülse im Bereich des Positionierabschnittes angeordnet, sofern ein Schiebemodul erzeugt wird. Beim Aufbringen des Nockensegmentes auf die Schiebehülse, insbesondere dem Positionierabschnitt der Schiebehülse findet eine Materialverdrängung im Bereich des Positionierabschnittes, insbesondere im Bereich der Materialaufwerfung statt, sodass ein wirksamer Pressverband zwischen der Schiebehülse und dem Nockensegment entsteht.
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Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass der Anschlagsbereich ein Vorsprung ist, welcher sich in radialer Richtung von der äußeren Mantelfläche der Schiebehülse weg erstreckt. Der Anschlagsbereich überragt folglich vorteilhaft in radialer Richtung die Oberflächenstruktur des Positionierabschnittes der Schiebehülse. Das bedeutet, dass vorteilhaft der Anschlagsbereich, in radialer Richtung betrachtet, eine größere Ausdehnung aufweist, als die Oberflächenstruktur des Positionierabschnittes. Vorteilhaft weist der Anschlagsbereich eine Kraftaufnahmeoberfläche auf, welche das Nockensegment bzw. einen Abschnitt des Nockensegmentes derart kontaktiert, dass bei einem Aufbringen einer in axialer Richtung auf das Nockensegment wirkenden Kraft, diese Kraft in den Anschlagsbereich eingeleitet werden kann. Der Anschlagsbereich dient dabei zum einen vorteilhaft dazu, bei einem Aufbringen des Nockensegmentes auf die Schiebehülse die korrekte Positionierung des Nockensegmentes auf der Schiebehülse zu ermöglichen. Des Weiteren dient der Anschlagsbereich dazu, die auf das Nockensegment einwirkenden axialen Kräfte aufzunehmen und entsprechend abzuleiten, um eine Verschiebung des Nockensegmentes in axialer Richtung auf der Schiebehülse zu vermeiden. Vorteilhaft ist es erwünscht, dass das Nockensegment und die Schiebehülse drehfest und verschiebefest miteinander positioniert sind, sodass zwischen Schiebehülse und Nockensegment keine Bewegung Relativbewegung stattfindet.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass der Anschlagsbereich an einem distalen Ende der Schiebehülse ausgebildet ist. Bei einem Aufbringen des Nockensegmentes auf die Schiebehülse wirkt folglich der Anschlagsbereich derart zur Begrenzung der Aufschiebebewegung des Nockensegmentes, dass das Nockensegment mit der Hülse an einer Endseite abschließt. Vorteilhaft weist der Anschlagsbereich einen Deformationsfreiraum auf. Der Deformationsfreiraum des Anschlagsbereiches ermöglicht es, dass der Anschlagsbereich, insbesondere das Material des Anschlagsbereiches derart innerhalb des Deformationsfreiraumes aufgenommen werden kann, dass bei einem Aufbringen bzw. Setzen des Nockensegmentes auf der Schiebehülse der Anschlagsbereich, insbesondere das Material des Anschlagsbereiches nicht über den Endbereich der Schiebehülse, insbesondere in axialer Richtung betrachtet, hinaus steht bzw. hervor steht. Demzufolge ist der Deformationsfreiraum vorteilhaft eine Materialaussparung im Anschlagsbereich, welcher zu einer zumindest teilweisen Aufnahme von Material des Anschlagsbereiches beim Aufpressen des Nockensegmentes auf der Schiebehülse dient.
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Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass der Anschlagsbereich an einem Ende des Positionierabschnittes ausgebildet ist. Demzufolge ist es ebenso möglich, dass der Anschlagsbereich nicht an einem distalen Ende der Schiebehülse ausgebildet ist, sondern sofern zumindest der Positionierabschnitt versetzt zum distalen Ende der Schiebehülse angeordnet ist, auch der Anschlagsbereich lediglich das Ende des Positionierabschnittes kennzeichnet und folglich ebenfalls axial versetzt zum distalen Ende der Schiebehülse ausgebildet ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in axialer Richtung betrachtet die Endbereiche der Schiebehülse unbearbeitet vorliegen sollen. Zusätzlich zum Positionierbereich weist die Schiebehülse einen verbliebenen Bereich auf, der vorteilhaft unbehandelt, das bedeutet ohne Oberflächenstruktur ausgebildet ist. In Längsrichtung betrachtet grenzt der Anschlagsbereich an die Oberflächenstruktur und bildet mit dieser den Positionierbereich. An den Positionierbereich angrenzend, insbesondere an die Oberflächenstruktur angrenzend, ist der verbliebene Bereich ausgebildet.
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Es ist des Weiteren möglich, dass das Nockensegment eine Durchgangsbohrung mit zumindest einer an einem distalen Ende ausgebildeten Einführschräge aufweist. Die Einführschräge erleichtert vorteilhaft das Aufschieben des Nockensegmentes auf die Schiebehülse, insbesondere den Positionierabschnitt der Schiebehülse. Des Weiteren begünstigt diese Einführschräge vorteilhaft den Übergang der auf das Nockensegment eingeleiteten Axialkraft auf den Anschlagsbereich. Es ist des Weiteren denkbar, dass die Einführschräge geometrisch korrespondierend zur Kraftaufnahmeoberfläche ausgestaltet ist. Vorteilhaft wechselwirkt die Einführschräge des Nockensegmentes mit der Kraftaufnahmeoberfläche des Anschlagsbereiches. Es ist demnach denkbar, dass ein Bereich der Oberfläche der Einführschräge einen Bereich der Kraftaufnahmeoberfläche flächig kontaktiert.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass das Nockensegment eine Durchgangsbohrung mit einer Materialaufwerfung, insbesondere einer Verzahnung aufweist. Vorteilhaft ist diese Verzahnung in Form einer Längsverzahnung ausgebildet. Besonders vorteilhaft weist das Nockensegment in dessen Durchgangsbohrung eine Verzahnung auf, welche hinsichtlich einer auf der Schiebehülse aufgebrachten Oberflächenstruktur quer verläuft – sofern das Nockensegment auf die Schiebehülse gesetzt ist. Hierdurch wird vorteilhaft die Pressverbindung zwischen dem Nockensegment und der Schiebehülse erhöht.
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Es ist des Weiteren denkbar, dass die Schiebehülse eine Durchgangsöffnung mit einer Innenverzahnung aufweist, welche sich zumindest abschnittsweise entlang der Durchgangsöffnung erstreckt. Die Innenverzahnung ist vorteilhaft in Gestalt einer Längsverzahnung ausgebildet, welche sich entlang der Längsachse der Schiebehülse erstreckt. Bei einem Aufbringen der Schiebehülse auf beispielsweise eine Tragwelle weist die Schiebehülse vorteilhaft eine Innenverzahnung auf, die der Außenverzahnung der Tragwelle entspricht, sodass die Innenverzahnung der Schiebehülse mit der Außenverzahnung der Tragwelle in Eingriff bringbar ist und zwar derart, dass die Schiebehülse in axialer Richtung entlang der Tragwelle verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Schiebehülse über die entsprechende Längsverzahnung durch die Tragwelle eingebrachte Drehmomente aufnehmen kann, jedoch gleichzeitig in Axialrichtung entlang der Tragwelle, zumindest abschnittsweise, verschoben werden kann.
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Es ist zudem eine Nockenwelle beansprucht, welche eine Tragwelle mit zumindest einer abschnittsweise auf der Tragwelle ausgebildeten Längsverzahnung sowie einem Schiebemodul gemäß der zuvor genannten Art aufweist. Die Tragwelle ist vorteilhaft in Form einer Vollwelle ausgebildet. Die benannte Verzahnung bzw. Längsverzahnung erstreckt sich zumindest abschnittsweise auf dem Außenumfang der Tragwelle in Längsrichtung und korrespondiert mit der Innenverzahnung der Schiebehülse in deren Durchgangsöffnung, um eine Verschiebung der Schiebehülse in Axialrichtung entlang der Tragwelle zu ermöglichen, eine Verdrehung der Schiebehülse in Umfangsrichtung um die Tragwelle jedoch zu verhindern. Vorteilhaft weist die Nockenwelle eine Mehrzahl an zuvor genannten Schiebemodulen auf.
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Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Schiebemoduls werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer Schiebehülse eines erfindungsgemäßen Schiebemoduls,
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2 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines demontierten Schiebemoduls,
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3 in einer perspektivischen Schnittansicht die in der 2 gezeigte Ausführungsform eines demontierten Schiebemoduls,
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4 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 2 und 3 gezeigte Ausführungsform eines demontierten Schiebemoduls,
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5 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines Schiebemoduls in montiertem Zustand,
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6 in einer perspektivischen Schnittansicht die in der 5 gezeigte Ausführungsform eines montierten Schiebemoduls, und
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7 in einer seitlichen Schnittansicht die in den 5 und 6 gezeigte Ausführungsform eines montierten Schiebemoduls.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 7 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer Schiebehülse 1 eines erfindungsgemäßen Schiebemoduls gezeigt. Die Schiebehülse 1 weist eine äußere Mantelfläche 1.1 sowie eine innere Mantelfläche 1.2 auf. Die innere Mantelfläche 1.2 ist durch eine Durchgangsöffnung 1.3 gebildet. Auf der äußeren Mantelfläche 1.1 ist der Positionierabschnitt 2 aufweisend eine Oberflächenstruktur 3 sowie einen Anschlagsbereich 4 ausgebildet. In axialer Richtung entlang der Längsachse 5 betrachtet, ist der Positionierabschnitt 2 an einem distalen Ende der Schiebehülse 1 ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Positionierabschnitt 2 in axialer Richtung betrachtet entlang der Längsachse 5 eingerückt zum distalen Ende der Schiebehülse 1 ausgebildet ist, sodass das distale Ende der Schiebehülse 1 beispielsweise in unbehandelter Gestalt, das bedeutet ohne ausgebildete Oberflächenstruktur 3 und ohne ausgebildeten Anschlagsbereich 4 vorliegt.
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In der 2 ist eine Ausführungsform eines Schiebemoduls 10 in noch nicht zusammengebautem Zustand, das bedeutet in demontiertem Zustand gezeigt. Die Schiebehülse 1 entspricht in deren Ausgestaltung der in der 1 gezeigten Schiebehülse. Das Schiebemodul 10 weist zudem ein Nockensegment 6 auf, welches, wie in der 2 gezeigt, aus einem Nocken 6.1 besteht. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Nockensegment 6 eine Mehrzahl an Nocken umfasst, insbesondere zwei oder mehr Nocken, welcher in Axialrichtung entlang der Längsachse 5 nebeneinander auf der Schiebehülse 1, insbesondere dem Positionierabschnitt 2 angeordnet werden können. Das Nockensegment 6 weist eine Durchgangsbohrung 8 auf, welche eine Materialaufwerfung 7 umfasst. Vorteilhaft ist die Materialaufwerfung 7 in Gestalt einer Längsverzahnung, welche sich in axialer Richtung entlang der Längsachse 5 erstreckt, ausgebildet. Die Oberflächenstruktur 3 des Positionierabschnittes 2 der Schiebehülse 1 ist vorteilhaft in Form einer Rollierung ausgebildet, welche sich in Umfangsrichtung um die Schiebehülse 1 herum erstreckt. Demzufolge ist die geometrische Ausbildung der Materialaufwerfung 7 des Nockensegmentes 6 im Wesentlichen quer zur geometrischen Ausgestaltung der Oberflächenstruktur 3 des Positionierabschnittes 2 der Schiebehülse 1 ausgebildet. Dadurch wird vorteilhaft eine prozesssichere Verbindung, insbesondere Pressverbindung zwischen dem Nockensegment 6 und der Schiebehülse 1 im Bereiche des Positionierabschnittes 2 ermöglicht.
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Die Ausgestaltung der Materialaufwerfung 7, insbesondere der Längsverzahnung des Nockensegmentes 6 ist in der 3 nochmals verdeutlicht gezeigt. Auch ist in der 3 die Einführschräge 9 des Nockensegmentes 6 zu erkennen, welche vorteilhaft dazu dient in einfacher Art und Weise eine Montage des Nockensegmentes 6 auf die Schiebehülse 1 zu ermöglichen. Es ist auch denkbar, dass das Nockensegment 6 eine weitere Einführschräge 9.1 aufweist. In der 4, welche die seitliche Schnittdarstellung des in den 2 bis 3 gezeigten demontierten Schiebermoduls darstellt, wird die Ausgestaltung der Oberflächenstruktur 3 der Schiebehülse 1 verdeutlicht. Die Oberflächenstruktur 3, welche vorteilhaft in Form einer Rollierung vorliegt, ermöglicht eine Vergrößerung des Außenumfangs der Schiebehülse 1, um folglich eine hinreichende Pressverbindung zwischen der Schiebehülse 1 und dem Nockensegment 6 beim Aufbringen des Nockensegmentes 6 auf dem Positionierabschnitt 2 der Schiebehülse 1 zu ermöglichen.
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In den 5 bis 7 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebemoduls 10 in unterschiedlichen Darstellungen gezeigt. Hierbei ist zu erkennen, dass bei einem Aufbringen des Nockensegmentes 6 entlang der Montagerichtung 20 auf der Schiebehülse 1 eine Verbindung zwischen der Materialaufwerfung 7 des Nockensegmentes 6 und der Oberflächenstruktur 3 des Positionierabschnittes 2 der Schiebehülse 1 im Bereich des Positionierabschnittes 2 stattfindet. Dabei wird, wie insbesondere in der 7 erkennbar, das Nockensegment 6 derart weit auf den Positionierabschnitt 2 aufgeschoben, dass der Anschlagsbereich 4 die Einführschräge 9 kontaktiert und eine weitere Verschiebung des Nockensegmentes 6 in axialer Richtung entlang der Längsachse 5 verhindert. Vorteilhaft kontaktiert der Anschlagsbereich 4, insbesondere die Kraftaufnahmeoberfläche des Anschlagsbereiches 4 eine Oberfläche der Einführschräge 9 des Nockensegmentes 6, wodurch zum anderen auch die Übernahme der auf das Nockensegment 6 aufgebrachten Axialkraft auf den Anschlagsbereich 4 des Positionierungsabschnittes 2 der Schiebehülse 1 erfolgt. Hierdurch wird vorteilhaft eine ungewollte axiale Verschiebung des Nockensegmentes 6 in Axialrichtung entlang der Längsachse 5 auf der Schiebehülse 1 verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiebehülse
- 1.1
- äußere Mantelfläche
- 1.2
- innere Mantelfläche
- 1.3
- Durchgangsöffnung
- 2
- Positionierabschnitt
- 3
- Oberflächenstruktur
- 4
- Anschlagsbereich
- 5
- Längsachse
- 6
- Nockensegment
- 6.1
- Nocken
- 7
- Materialaufwerfung
- 8
- Durchgangsbohrung
- 9
- Einführschräge
- 9.1
- weitere Einführschräge
- 10
- Schiebemodul
- 20
- Montagerichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008005639 A1 [0002]
