DE10030904A1 - Nockenwelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle (1) für eine variable Steuerung zumindest eines Gaswechsels einer Brennkraftmaschine mit einem in Segmente (21, 24, 26) aufgeteilten Nocken (11). Der mehrteilige Nocken ist in ein Segment für den Grundkreis (25), in ein Spitzensegment (21) und in Flankenträger (24) unterteilt. Ein zentrisch in der Nockenwelle (1) angeordnetes Verstellelement (31) verstellt das Spitzensegment (21), wodurch die Ventilerhebung eines Ventils einer Brennkraftmaschine verändert werden kann. Grundkreis (25), Flankenträger (24) und Spitzensegment (21) besitzen eine Kontur, die ein Ventilbetätigungselement ohne Unterbrechung beaufschlagen und im Übergangsbereich von einem Segment zum anderen Segment tangential ineinander übergehen, so daß Peaks bei der Ventilbeschleunigung vermieden werden.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Nockenwelle für eine variable Steue­ rung zumindest eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 1.

Aus der US 1,757,046 ist eine Nockenwelle mit einem verstellbaren Nocken zur Steuerung eines Ventils einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Noc­ kenwelle ist hohl ausgebildet ist und in ihrem Innern ist eine Steuerstange axial beweglich angeordnet. Mit Hilfe der axialen Bewegung der Steuerstan­ ge wird ein Teil des aus mehreren Segmenten bestehenden Nockens relativ zum anderen verdreht, wodurch die Öffnungszeit eines mit diesem Nocken zusammenarbeitenden Ventils verändert werden kann. Durch die Verstellung der Segmente des Nockens kann zwar die Ventilöffnungsdauer verändert werden, der Ventilhub, der durch die maximale radiale Ausdehnung des Nockens relativ zur Achse der Nockenwelle gekennzeichnet ist, kann mittels eines derartigen Nockens jedoch nicht verändert werden. Bei mit Gaswech­ selventilen gesteuerten Brennkraftmaschinen ist es vorteilhaft abhängig vom Betriebszustand den Ventilhub zu verändern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Nockenwelle derart auszu­ gestalten, daß damit der Hub eines Ventils veränderbar gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Nockenwelle gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Durch die mehrteilige Ausgestaltung des Nockens und die wenigstens radiale Beweglichkeit des Spitzensegments des Nockens wird erreicht, daß durch das Verstellen der radialen Position des Spitzensegments Einfluß genommen werden kann auf den Ventilhub. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird vorteilhaft erreicht, daß allein über die Ausgestaltung der Nockenwelle die Verstellung des Ventilhubs er­ möglicht wird. Der Platzbedarf innerhalb des Zylinderkopfes bzw. Motors bleibt praktisch unverändert Aufwendige Anordnungen zur Veränderungen der Anlenkpunkte von beispielsweise Kipphebeln zur Ventilhubverstellung entfallen. Die Verstellung des Ventilhubs kann dabei einfach, sicher und schnell und mit nur geringem Platzbedarf und vor allem auch geringem Auf­ wand an Bauteilen erreicht werden. Wird dem Spitzensegment erfindungs­ gemäß bei seiner radialen Bewegung gleichzeitig eine tangentiale Bewe­ gungskomponente erteilt, so kann darüber hinaus vorteilhaft mit der erfin­ dungsgemäßen Nockenwelle gleichzeitig die Steuerzeit des Ventils verändert werden. Die Lage des Nockens in Bezug zur Position des Nockens an Um­ fang der Nockenwelle kann dadurch vorteilhaft gleichzeitig mit dem Ventilhub verändert werden. Dazu sind zusätzliche Maßnahmen und Bauteile nicht erforderlich.

Mit einer derartigen Nockenwelle kann die Motorsteuerung vorteilhaft derart verbessert werden, daß durch die Verringerung des Ventilhubs die Ge­ mischaufbereitung verbessert und so die Abgaswerte günstiger werden. Au­ ßerdem wird durch geringere Hübe die Reibleistung des Zylinderkopfes ver­ ringert. Gleichzeitig wird mit der Nockenwelle gemäß der Erfindung vorteil­ haft der Event, d. h. die Ventilöffnungsdauer verkürzt, was zu einer Erhöhung des Drehmoments im unteren Drehzahlbereich führt. Die Kombination grö­ ßerer Ventilhub und längerer Event liefert bei höheren Drehzahlen höhere Leisungsausbeute.

Günstigerweise besitzt der mehrteilige Nocken einen Flankenträger, der den Übergang zwischen Grundkreis und Spitzensegment des mehrteiligen Noc­ kens bildet. Durch diese Ausgestaltung wird vorteilhaft erreicht, daß die Ven­ tilöffnungssteuerflächen und Ventilschließsteuerflächen als ununterbrochene und somit stoßfreie beispielsweise mit einem Rollenstößel zusammenarbei­ tende Kontur des Nockens (Arbeitsfläche) ausgebildet werden kann. Der durch die Wegbewegung des Spitzensegments vom Grundkreis entstehende Abstand zwischen Grundkreis und Spitzensegment wird vom Flankenträger für das mit dem Nocken zusammenarbeitende Ventilbetätigungselement überbrückt.

Vorteilhaft werden die Flankenträger derart an der Nockenwelle angeordnet, daß sie um die Achse der Nockenwelle schwenkbar sind. Dadurch wird er­ möglicht, daß die Flankenträger ohne eigene, von außen eingreifende Steu­ ermittel den unterschiedlichen Stellungen des Spitzensegments des Noc­ kens angepasst werden können. Vorteilhaft ist dazu das Spitzensegment mit einer Positioniereinrichtung ausgestattet,

Um einen ununterbrochenen Übergang zwischen Flankenträger und Grund­ kreis ausgestalten zu können, besitzt ein Flankenträger neben der Ventilöff­ nungs- oder Ventilschließsteuerfläche vorteilhaft auch einen Teil des Grund­ kreises des Nockens. Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, bei der dem Spitzensegment des Nockens zwei Flankenträger zugeordnet sind, so daß sowohl die Ventilöffnungssteuerfläche als auch die Ventilschließsteuer­ fläche des Nockens bei der Wegbewegung des Spitzensegments ohne Un­ terbrechung und damit ohne Stoß für ein mit dem Nocken zusammenarbei­ tendes Ventilbetätigungselement, ausgebildet werden können. Auch können dann Kurvenformen verwirklicht werden, die für die Steuerung von Ventilen vorteilhaft ausgestaltet sind, d. h. mit denen die Ventilbewegungen mit vor­ gegebenen Beschleunigungen verwirklicht werden können.

Vorteilhaft sind Flankenträger und Spitzensegment bei der Verstellung des Spitzensegments derart miteinander gekoppelt, daß eine Bewegung des Spitzensegments in radialer und/oder radial-tangentialer Richtung die Schwenkbewegung bzw. Drehbewegung des Flankenträgers um die Achse der Nockenwelle bewirkt. Dadurch genügt ein Verstellorgan zur gleichzeiti­ gen Verstellung der Position des Spitzensegments und der Flankenträger.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Ventilöffnungs­ steuerfläche und entsprechend ebenso die Ventilschließsteuerfläche jeweils teilweise vom Spitzensegment und von einem Flankenträger gebildet. Durch die Aufteilung dieser Flächen auf Spitzensegment und Flankenträger kann eine große radiale Verstellung des Spitzensegments ermöglicht werden ohne daß Sprünge in der Steuerfläche unvermeidlich sind.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kontur der Ventilöffnungssteuerfläche und vorteilhaft auch die der Ventil­ schließsteuerfläche des Spitzensegments und des Flankenträgers in jeder ihrer möglichen Stellungen während des Betriebs der Nockenwelle im Über­ gangsbereich von Spitzensegment und Flankenträger auf der Ventilöff­ nungssteuerfläche und/oder Ventilschließsteuerfläche je eine parallel zur Achse der Nockenwelle verlaufende Linie in der Kontur des Nockens besit­ zen wobei die Linie von Spitzensegment und Flankenträger auf einer Gera­ den liegen. Dies bewirkt vorteilhaft, daß ein mit der Kontur des Nockens zu­ sammenarbeitendes Ventilbetätigungselement entweder vom Spitzenseg­ ment oder vom Flankenträger beaufschlagt ist. Lediglich im Übergangsbe­ reich, wo ein Ventilbetätigungselement den Bereich des einen Segments verläßt um bei weiterer Rotation der Kurbelwelle vom anderen beaufschlagt zu werden, ist nur eine gleichzeitig zwei Segmente berührende Linie für ein Ventilbetätigungselement vorhanden. Dadurch wird erreicht, daß definierte Berührverhältnisse zwischen Nocken und Ventilbetätigungselement vorlie­ gen. Vorteilhaft ist dabei der Übergang von einem Segment des Nockens im Bereich der Geraden tangential d. h. ohne Peak in der Beschleunigung des Ventil.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird der Grundkreis des Nockens gleichzeitig vom Grundkreissegment und dem Flankenträger gebildet. Da­ durch wird ermöglicht, daß der Übergang der Kontur des Nockens vom Grundkreis zur Anlauframpe und Ablauframpe jeweils auf nur einem Seg­ ment ausgebildet werden muß. Durch die Vorteilhafte Ausgestaltung der Segmente, wobei sich diese in axialer Richtung betrachtet überlappen, be­ sonders vorteilhaft in jeder ihrer möglichen Stellungen, wird erreicht, daß ein mit diesem zusammenarbeitendes Ventilbetätigungselement immer Kontakt mit einem der Segmente des Nockens hat. Die Überlappung ist in ihrer Wir­ kung betrachtet also in Umfangsrichtung des Nockens wirksam.

Besonders vorteilhaft ist das Verstellelement als im Inneren, günstigerweise zentrisch, der Nockenwelle angeordnete verdrehbare Welle ausgebildet. Da­ durch kann besonders einfach, z. B. über das Verstellen eines Exzenters die Verstellung des Spitzensegments erfolgen. Günstig kann so auch beispiels­ weise eine Keilwelle oder eine Steuerwelle mit einem Verstellnocken ange­ ordnet sein. Entsprechend ist dazu vorteilhaft das Spitzensegment mit einer Aufnahme für das Ansetzen des Verstellelements ausgestaltet.

In besonders günstiger Ausgestaltung der Erfindung besitzt das Spitzen­ segment des Nockens eine Führungskontur zum positionierten Verstellen des Flankenträgers. Dazu besitzt dieser vorteilhaft einen Tastnocken, der mit der Führungskontur zusammenarbeitet und dabei kontrolliert in Anpassung an die Stellung des Spitzensegments die Position des Flankenträgers be­ stimmt. Vorteilhaft wird dazu der Flankenträger von einem elastischen Ele­ ment beaufschlagt, das den Tastnocken spielfrei in Kontakt mit der Füh­ rungskontur hält.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen zeichnerischen Darstellungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Nockenwelle gemäß der Erfindung mit einem mehrteiligen Nocken für minimalen Ventilhub;

Fig. 2 die Nockenwelle von Fig. 1 in der Stellung für maximalen Ventilhub;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Nockenwelle von Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt A-A durch die Nockenwelle von Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt B-B durch die Nockenwelle von Fig. 3;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Nockenwelle von Fig. 2;

Fig. 7 einen Schnitt C-C durch die Nockenwelle von Fig. 6;

Fig. 8 eine anders ausgestaltete Aussparung zur Führung des Spitzensegments.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgestaltete Nockenwelle 1 mit einem mehrteiligen Nocken 11. Der Nocken 11 hat in der Darstellung von Fig. 1 die Stellung eingenommen, die den minimalen Ventilhub bei Zusammenwir­ ken mit einem entsprechenden Ventil erzeugen würde. Das Spitzensegment 21 steht in radialer Richtung entsprechend minimal über die Umfangsfläche der Nockenwelle 1 hinaus. Der mehrteilige Nocken 11 besteht neben dem Spitzensegment 21 aus einem Segment, das den Grundkreis 25 bildet sowie aus zwei Segmenten, die als Flankenträger 24 ausgebildet sind. Die Flan­ kenträger 24 sind im Bereich ihrer Kontur 23, die mit einem Ventilbetäti­ gungselement zusammenarbeitet, in zwei Konturteilstücke unterteilt, die axial versetzt sind. Zwischen die beiden Konturteilstücke greift von der einen Seite das Spitzensegment zwischen die Konturteilstücke und von der anderen Seite ein Teil des Grundkreises 25.

Die Nockenwelle 1 ist mit einer zentrischen Bohrung versehen, in der eine Welle 3 drehbar verläuft, die als Verstellelement 31 ausgebildet ist und im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 durch eine Drehbewegung eine Verstellung des Nockens 11 bewirkt. Durch eine Umdrehung der Welle 3 um 180° (vgl. Fig. 2) erfolgt eine Verstellung des Nockens 11 der Nockenwelle 1 vom Mi­ nimal- zum Maximalhub eines mit der Nockenwelle 1 zusammenarbeitenden Ventils.

Fig. 2 zeigt die Nockenwelle 1 mit einem auf Maximalhub verstellten Noc­ ken 11. Das Spitzensegment 21 ragt dabei maximal über die Umfangsfläche der Nockenwelle hinaus. Über die Bohrung 4 erfolgt die Befestigung der Füh­ rung 350, die den Spitzennocken bei seiner Verstellbewegung führt. Über seine Führungskontur 34 gleitet das Spitzensegment bei seiner Verstellbe­ wegung entlang einer Führungsfläche der Führung 350. Eine exakte radiale Verstellung des Spitzensegments 21 ist dadurch beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 der Nockenwelle 1 möglich. Gleichzeitig mit der Verstel­ lung des Spitzensegments 21 in radialer Richtung weg von der Achse der Nockenwelle erfolgt für die Flankenträger 24 eine Schwenkbewegung um die Achse der Nockenwelle 1 in Richtung des Segments des Grundkreises 25. Das Spitzensegment 21 besitzt zu diesem Zweck eine Positioniereinrichtung 35, die in Form einer Führungsbahn 36 ausgebildet ist. Durch die Führungs­ bahn 36 wird die Position der Flankenträger 24 gesteuert. Durch elastische Elemente (vgl. Fig. 4) werden die Flankenträger 24 in Anlage an der Füh­ rungsbahn 36 gehalten. Durch diese Positioniereinrichtung 35 mit ihrer Füh­ rungsbahn 36 wird den Flankenträgern 24 für jede Stellung des Spitzenseg­ ments 21 eine definierte Position zugeordnet.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Nocken ist die Ventilöffnungssteuer­ fläche symmetrisch zu der der Ventilschließsteuerfläche ausgebildet. Dies kann muß aber nicht der Fall sein. Insbesondere bei der zu Fig. 7 und 8 beschriebenen Alternative. Durch die Aufteilung der Kontur des Nockens, sowohl der der Ventilöffnungssteuerfläche 22 als auch der der Ventilschließ­ steuerfläche 23 auf mehrere Nockensegmente, stellt sich auch für die vorlie­ gende Erfindung das Problem in einer besonders günstigen Ausgestal­ tungsform der Erfindung die Kontur des Nockens, trotz einer Verstellbarkeit der Segmente zueinander, mit einer günstigen Kontur zu verwirklichen. Die bekannten Anforderungen an die Nockenform können auch bei einem Noc­ ken gemäß der Erfindung verwirklicht werden. Bei der vorliegenden erfinderi­ schen Nockenwelle 1 wird neben der Möglichkeit den Ventilhub des gesteu­ erten Ventils zu verändern auch gewährleistet, daß eine stetige Ventilbewe­ gung erreicht wird und Beschleunigungsspitzen vermieden werden.

Ein Ventilbetätigungselement, z. B. ein Rollenstößel, geht bei seinem Lauf über den Nocken zunächst vom Segment des Grundkreises auf den Flan­ kenträger über. Der Übergang erfolgt stoßfrei, da sich Grundkreis und Flan­ kenträger in Umfangsrichtung überlappen, und tangential, da der Flanken­ träger ebenfalls ein Teilstück mit Abmessungen des Grundkreises besitzt. Anschließend geht die Kontur des Flankenträgers in eine Anlauframpe über, die dafür sorgt, daß z. B. der Rollenstößel das Spiel des Grundkreises über­ windet und in Folge eine Beschleunigung des Ventils stattfindet. Bei weiterer Drehung der Nockenwelle und damit Überrollen der Kontur des Flankenträ­ gers durch die Rolle des Stößels erreicht dieser die Übergabelinie (vergl. Fig. 1, Gerade G) wo die Rolle gleichzeitig den Flankenträger und das Spit­ zensegment beaufschlagt. Durch ein Überlappen in Umfangsrichtung des Nockens betrachtet, von Spitzensegment und Flankenträger, erfolgt der Übergang stoßfrei. Ein Überlappen in Umfangsrichtung liegt dabei bei jeder Einstellposition des Spitzensegments vor.

Gleichzeitig erfolgt der Übergang des Ventilbetätigungselements vom Flan­ kenträger zum Spitzensegment tangential und mit annähernd gleicher Krümmung, so daß auch ein stetiger Verlauf der Nockenbeschleunigung gewährleistet ist. Die Kontur von Spitzensegment und Flankenträger sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß dies für alle Arbeitspositionen des Spitzensegments gilt.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Nocken­ welle 1. In einer zentrischen Bohrung in der Nockenwelle 1 ist die Welle 3 angeordnet und drehbar gelagert. Die Welle 3 bildet das Verstellelement 31 für das Spitzensegment 21 des Nockens 11. Das Spitzensegment 21 besitzt ein Langloch 5 (vgl. Fig. 4) in dem der Exzenter 32 des Verstellelements 31 positioniert ist (vgl. Fig. 4). Durch Drehen der Welle 3 verändert sich die Position des Exzenters 32 von einer Position unterhalb der Mittellinie der Nockenwelle 1, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, zu einer Position oberhalb der Mittellinie. Dadurch wird das Spitzensegment 21 radial in eine Position verla­ gert, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. In Fig. 3 ist oberhalb der Welle 3 die Bohrung 4 dargestellt, über die die Führung 350 für das Spitzensegment 21 mit der Nockenwelle 1 verbunden bzw. an dieser befestigt werden kann. Die Welle 3 wird von den ringförmigen Halterungen 6 der beiden mit dem Spit­ zensegment 21 zusammenarbeitenden Flankenträgern 24 umgriffen wo­ durch diese eine radiale Führung erfahren. Die Flankenträger 24 können dadurch eine Drehbewegung um die Welle 3, die ihrerseits zentrisch mit der Nockenwelle 1 ausgebildet ist, vollführen. Zur Aufnahme für das Spitzen­ segment 21 und die Flankenträger ist die Nockenwelle mit einer quer zur Achse der Nockenwelle verlaufenden Aussparung 15 (vergl. Fig. 4) verse­ hen, die den Einbauraum für die Flankenträger, das Spitzensegment 21, die Führung 350 und letztlich auch den Exzenter 32, also das Verstellelement für das Spitzensegment 21, bildet. Die Welle 3 übernimmt durch ihre zentri­ sche Anordnung in einer Bohrung der Nockenwelle 1 nicht nur die Funktion zum Antrieb des Exzenters 32 sondern auch eine Stabilisierung der Noc­ kenwelle 1 gegen Durchbiegung.

Fig. 4 stellt einen Schnitt A-A durch die Nockenwelle 1 von Fig. 3 dar. Die Nockenwelle 1 selbst trägt den Grundkreis 25 in die Aussparung 15 der Nockenwelle 1 sind die einzelnen Elemente des Nockens 11 eingesetzt. Es sind dies das Spitzensegment 21, das mit seinem Langloch 5 den Exzenter 32 des Verstellelements 31 umgreift. Das Verstellelement 31 ist als Welle 3 ausgebildet (vgl. Fig. 3) und ist in einer Bohrung der Nockenwelle 1 gela­ gert. Innerhalb einer rechteckigen Aussparung 7 des Spitzensegments 21 ist die Führung 350 positioniert. Die rechteckige Aussparung 7 bildet die Füh­ rungskontur 34, über die das Spitzensegment 21 an der Führung 350 geführt wird. Zum Verstellen des Spitzensegments 21 bewegt sich durch Drehung der Welle 3 der Exzenter 32 nach rechts im Langloch 5 des Spitzenseg­ ments 21, wodurch dieses eine radiale Bewegung weg vom Grundkreis 25 ausführt. Die beiden Flankenträger 24 sind nur teilweise sichtbar. Damit die Flankenträger 24 immer ihre Position entsprechend der Position des Spit­ zensegments 21 einnehmen, sind elastische Elemente 38 vorgesehen, die in Bohrungen der Nockenwelle 1 positioniert sind. Die elastischen Elemente 38 sind als Druckfedern ausgebildet, die eine Drehbewegung in Richtung zum Spitzensegment 21 bewirken, so daß immer eine feste Zuordnung zwischen Spitzensegment 21 und Flankenträgern 24 bei Verstellung des Spitzenseg­ ments 21 gegeben ist.

Fig. 5 zeigt den Schnitt B-B durch Fig. 3, in dem die Flankenträger 24 deutlicher erkennbar sind. Die Welle 3 ist von der ringförmigen Halterung 6 des rechts dargestellten Flankenträgers 24 umgriffen, wodurch der Flanken­ träger 24 schwenkbar um die Achse der Welle 3 und damit die Achse der Nockenwelle 1 gelagert ist. Die Halterung des auf der linken Seite der Fig. 5 dargestellten Flankenträgers 24 ist in dieser Schnittdarstellung nicht er­ kennbar. Bei Verstellung des Spitzensegments 21 in radialer Richtung weg vom Grundkreis 25 gleitet das Spitzensegment 21 mit seiner Führungsbahn 36 entlang dem Tastnocken 37 der Flankenträger 24. Führungsbahn 36 und Tastnocken 37 bilden für den Flankenträger eine Positioniereinrichtung. Da­ für, daß die Tastnocken 37 immer an der Führungsbahn 36 anliegen, sorgt für jeden Flankenträger das ihm zugeordnete elastische Element 38 (vgl. Fig. 4). Bei einer Bewegung des Spitzensegments 21 weg vom Grundkreis werden die Flankenträger 24 in Richtung auf den Grundkreis 25 geschwenkt (vgl. Fig. 7). Die Führungsbahn 36 bestimmt also über ihre Form in Verbin­ dung mit der radialen Position des Spitzensegments 21 exakt die Position der Flankenträger 24. Diese feste Zuordnung zwischen der Position des Spitzensegments 21 und den dazugehörigen Flankenträgern 24 macht es möglich die Kontur 12 des Nockens mit der gewünschten Krümmung und damit für eine gewünscht Ventilbeschleunigung auszugestalten.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch die Nockenwelle von Fig. 2. In dieser Darstellung ist der Exzenter 32 in seiner anderen Extremposition, im Ver­ gleich zu Fig. 3, dargestellt. Diese Position des Exzenters 32 bewirkt den radial maximalen Überstand des Spitzensegments 21 über die Umfangsflä­ che der Nockenwelle 1. Die übrigen Bauteile entsprechen denen von Fig. 3.

Fig. 7 zeigt eine Darstellung des Schnittes C-C von Fig. 6. Die Flanken­ träger 24 sind in dieser Position maximal in Richtung auf den Grundkreis 25 geschwenkt, was durch die Führungsbahn 36 in Verbindung mit den Tastnocken 37 bewirkt wird. Im Bereich des Schnittes C-C besitzen die Flan­ kenträger 24 eine stabilere Ausgestaltung als im Bereich des Schnittes B-B von Fig. 5, wodurch sie besser in der Lage sind Kräfte, die auf die Kontur 12 des Nockens über ein Ventilbetätigungselement aufgebracht werden, oh­ ne Verformung aufzunehmen. Neben der Ausgestaltung des Spitzenseg­ ments, bei der dieses eine reine radiale Bewegung vollführt liegt es auch im Rahmen der Erfindung die Führung 350 sowie die mit dieser zusammenwir­ kende Führungskontur 34 des Spitzensegments mit einem kurvenförmigen Verlauf auszugestalten, so daß das Spitzensegment bei seiner radialen Be­ wegung gleichzeitig eine tangentiale Bewegungskomponente erfährt. Bei einer derartigen Ausgestaltung würde dann eine Verstellung des Nockens der erfindungsgemäßen Nockenwelle gleichzeitig den Hub eines angesteu­ erten Ventils verändern und Steuerzeit d. h. den Zeitpunkt des maximalen Hubs des Ventils.

Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung eine alternativ ausgestaltete Aus­ sparung 7 entsprechend der wie sie bei Fig. 4 beschrieben ist. Die Füh­ rungskontur ist bei der Ausgestaltung nach Fig. 8 demgegenüber aber ge­ krümmt, so daß bei einer radialen Verstellung des Spitzensegments dieses gleichzeitig eine tangentiale Bewegungskomponente erteilt bekommt. Da­ durch kann die Lage der maximalen Ventilerhebung bezüglich der Nocken­ welle verändert werden.

Bezugszeichenliste

1

Nockenwelle

11

Nacken

12

Kontur

13

Achse

15

Aussparung

21

Spitzensegment

22

Ventilöffnungssteuerfläche

23

Ventilschließsteuerfläche

24

Flankenträger

25

Grundkreis

250

Anlauframpe

251

Ablauframpe

26

Grundkreissegment

3

Welle

31

Verstellelement

32

Exzenter

33

Verstellaufnahme

35

Positioniereinrichtung

350

Führung

36

Führungsbahn

37

Tastnocken

38

elastisches Element

4

Bohrung

5

Langloch

6

Halterung

7

Aussparung
G Gerade

Claims (22)

1. Nockenwelle (1) für eine variable Steuerung zumindest eines Gaswechsel­ ventils einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwelle (1), wenigstens ei­ nen mehrteiligen, in Segmente (21, 24, 26) aufgeteilten Nocken (11) an­ treibt, der eine Kontur (12) für die Betätigung eines Ventilbetätigungsele­ ments besitzt, wobei die die Kontur (12) des Nockens (11) tragenden Seg­ mente (21, 24, 26) des Nockens (11) wenigstens teilweise beweglich an der Nockenwelle (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mehr­ teilige Nocken (11) ein Spitzensegment (21) besitzt, das wenigstens Teile der Ventilöffnungssteuerfläche (22) und/oder Ventilschließsteuerfläche (23) des Nockens (11) enthält, wobei das Spitzensegment (21) zur Achse (13) der Nockenwelle (1) radial oder radial/tangential beweglich an dieser ange­ ordnet ist.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilöff­ nungssteuerfläche (22) und/oder die Ventilschließsteuerfläche (23) teilweise von einem Flankenträger (24) gebildet wird.

3. Nockenwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanken­ träger (24) im wesentlichen um die Achse (13) der Nockenwelle (1) schwenkbar angeordnet ist.

4. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flankenträger (24) wenigstens einen Teil des Grundkreises (25) des Nockens (11) bildet.

5. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzensegment (21) mit zwei Flankenträgern (24) zusammenarbeitet.

6. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzensegment (21) bei einer radialen Verstellung derart mit dem Flankenträger (24) gekoppelt ist, daß eine Bewegung des Spitzensegments (21) in radialer Richtung eine Schwenkbewegung des Flankenträgers (24) im wesentlichen um die Achse (13) der Nockenwelle (1) zur Folge hat.

7. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (12) der Ventilöffnungssteuerfläche (22) und/oder der Ventilschließsteuerfläche (23) teilweise vom Spitzensegment (21) und vom Flankenträger (24) gebildet wird.

8. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (12) der Ventilöffnungssteuerfläche (22) und/oder der Ventilschließsteuerfläche (23) des Spitzensegments (21) und des Flankenträgers (24) derart ausgebildet sind, daß sie in jeder ihrer mögli­ chen Stellungen während des Betriebs der Nockenwelle (1) im Übergangs­ punkt vom Spitzensegment (21) und Flankenträgern (24) auf der Ventilöff­ nungssteuerfläche (22) und/oder Ventilschließsteuerfläche (23) je eine par­ allel zur Achse (13) der Nockenwelle (1) verlaufende Linie in der Fläche der Kontur (12) des Nockens (11) besitzen und diese gemeinsam ein Teil einer Geraden (G) sind wobei auf dieser Linie ein mit dem Nocken zusammenar­ beitendes Ventilbetätigungselement gleichzeitig das Spitzensegment (21) und den Flankenträger beaufschlagt.

9. Nockenwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Kontur (12) der Segmente (21, 24, 26) mit einer gemeinsamen Geraden (14) im Bereich der Geraden (14) einen tangentialen Übergang von der Kontur des einen Segments zur Kontur des anderen Segment bildet.

10. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (12) des Nockens (11) auf der Ventilöff­ nungssteuerfläche (22) und/oder der Ventilschließsteuerfläche (23) entwe­ der vom Spitzensegment (21) oder von einem Flankenträger (24) gebildet wird, so daß immer nur ein Segment (21, 24, 26) mit einem Ventilbetäti­ gungselement in Kontakt steht.

11. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkreis (25) des Nockens (11) teilweise von ei­ nem Grundkreissegment (26) und von den Flankenträgern (24) gebildet wird.

12. Nockenwelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Über­ gang vom Grundkreis (25) des Flankenträgers (24) zur Kontur des Flanken­ trägers (24) und umgekehrt als Anlauframpe (250) oder Ablauframpe (251) ausgebildet ist.

13. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (21, 24, 26) des Nockens (11) sich in Umfangsrichtung bezüglich der Kontur (12) betrachtet überlappen.

14. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Bewegung des Spitzensegments (21) dieses mit einem eine radiale oder eine radial/tangentiale Bewegung erzeugenden Verstellelement (31), z. B. einer Keil- oder Exzenterwelle (3, 32) oder einem hydraulischen Aktuator in Verbindung steht.

15. Nockenwelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstel­ lelement (31) als im Inneren der Nockenwelle (1) verlaufende im Verhältnis zur Nockenwelle (1) verdrehbare Welle (3) ausgebildet ist.

16. Nockenwelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstel­ lelement (31) durch seine Drehung einen Exzenter (32) bewegt, der mit dem Spitzensegment (21) in Eingriff steht und dieses radial oder radial/tangential von der Achse (13) der Nockenwelle (1) wegbewegt.

17. Nockenwelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstel­ len durch eine axiale Verschiebung einer Keilwelle erfolgt.

18. Nockenwelle nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzensegment (21) eine Aufnahme (5) zum Angreifen des Verstellele­ ments (31) besitzt.

19. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzensegment (21) eine Führungskontur (34) aufweist, die mit der Führung 350 zur kontrollierten Verstellung des Spitzen­ segments (21) zusammenarbeitet.

20. Nockenwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flankenträger (24) eine Positioniereinrichtung (36, 37) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von der Stellung des Spitzen­ segments (21) die Position des Flankenträgers (24) steuert.

21. Nockenwelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Positio­ niereinrichtung aus einer Führungsbahn (36) am Spitzensegment (21) be­ steht, mit der der Flankenträger (24) mit einem Tastnocken (37) zusammen­ arbeitet.

22. Nockenwelle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastnoc­ ken (37) des Flankenträgers (24) über ein elastisches Element (38) in Anla­ ge an der Führungsbahn (36) des Spitzensegments (21) gehalten wird.