DE10054623A1 - Vorrichtung zum Umschalten zumindest eines Nockenpaketes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umschalten zumindest eines Nockenpaketes auf einer Nockenwelle zur Betätigung von Gaswechselventilen von Brennkraftmaschinen, bei der das Nockenpaket axial verschiebbar auf der Nockenwelle geführt ist und in der einen axialen Position zumindest einen Nocken und in einer weiteren axialen Position zumindest einen weiteren Nocken zum Zusammenwirken mit zumindest einem Ventilbetätigungselement aktiviert, wobei ein Stellelement zum Verstellen des Nockenpaketes mit einer Kulissenbahn zusammenwirkt. Eine baulich robuste und fertigungstechnisch günstige Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement zumindest ein dem Nockenpaket radial nach außen verschiebbarer Pin ist, der mit zumindest zwei in einem um circa 180 DEG um das Nockenpaket herum angeordneten Führungsteil ausgebildeten Kulissenbahnen im ausgefahrenen Zustand zusammenwirkt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umschalten zumindest eines
Nockenpaketes auf einer Nockenwelle zur Betätigung von
Gaswechselventilen von Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Bei variablen Ventilsteuerungen für Brennkraftmaschinen ist es bekannt, an
der Nockenwelle anstelle eines Nockens ein Nockenpaket mit zumindest
zwei Nocken anzuordnen, wobei das Nockenpaket axial verschiebbar auf
der Nockenwelle geführt ist und durch entsprechendes Umschalten die
Nocken alternativ aktivierbar sind. Der zumindest zweite Nocken kann eine
andere Nockenkontur für einen ggf. unterschiedlichen Ventilhub und/oder
unterschiedliche Ventilsteuerzeiten und ggf. sogar einen Nullhub zur
Deaktivierung des jeweiligen Gaswechselventils aufweisen.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zeigt bspw. die DE 42 30 877, bei der
benachbart dem Nockenpaket ein hülsenförmiges Stellteil auf der
Nockenwelle drehbar gelagert ist, das mit einer Kulissenbahn mit einer
korrespondierenden Kulissenbahn an dem Nockenpaket zusammenwirkt,
wobei das Stellteil zum Umschalten des Nockenpaketes über eine ortsfest
angelenkte Klinke arretierbar ist. Diese Vorrichtung ist baulich jedoch relativ
aufwendig; insbesondere erfordert sie einen vermehrten Bauraum in axialer
Richtung, der bei modernen Brennkraftmaschinen mit Mehrventiltechnik
zumeist nicht vorhanden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art
vorzuschlagen, die baulich und fertigungstechnisch besonders günstig ist
und die eine robuste Konstruktion aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als Stellelement zumindest einen in
dem Nockenpaket radial nach außen verschiebbaren Pin vorzusehen, der
mit zumindest zwei in einem um circa 180° um das Nockenpaket herum
angeordnetem Führungsteil ausgebildeten Kulissenbahnen im
ausgefahrenen Zustand zusammenwirkt. Das Führungsteil kann
dementsprechend oberhalb der Ventilbetätigungselemente, z. B. von
Rollenschlepphebeln, um das Nockenpaket herum angeordnet sein, wobei
die eine Kulissenbahn zum Umschalten in die eine axiale Endposition und
die zweite Kulissenbahn zum Umschalten in die zweite axiale Endposition
dient.
Die Kulissenbahnen können dabei bevorzugt schlitzförmig ausgebildet sein,
so dass sich beim Eintauchen des ausgefahrenen Pins in die
Kulissenbahnen eine Zwangsführung beim Umschalten des Nockenpaketes
ergibt, die ein sicheres Umschalten auch bei hohen
Nockenwellendrehzahlen ermöglicht.
Ferner kann das Führungsteil sich ein- und auslaufseitig der
Kulissenbahnen radial erweitern, wodurch der ausgefahrene Pin sukzessive
außer Eingriff mit der Kulissenbahn gerät und somit zuverlässig und
verspannungsfrei aus- und einfahrbar ist.
Herstellungstechnisch besonders günstig kann das Führungsteil ein
Blechrahmen sein, aus dem die Kulissenbahnen herausgearbeitet sind. Die
Kulissenbahnen können dabei in dem Blechrahmen eingestanzt oder z. B.
durch Laserschneiden präzise herausgearbeitet sein.
Der Pin kann bevorzugt mittels einer Rückstellfeder in der eingefahrenen
Position gehalten sein und mittels eines unter Druck stehenden Fluids, z. B.
dem Schmieröl der Brennkraftmaschine, in die ausgefahrene Position
betätigt werden. Baulich besonders günstig kann dabei das Fluid durch
einen Zuführkanal in der Nockenwelle eingesteuert werden. Ferner wird
bevorzugt das Nockenpaket in den beiden axialen Endpositionen über eine
federnde Rastierung z. B. zwischen dem Nockenpaket und der Nockenwelle
gehalten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren
Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 in raumbildlicher Darstellung einen Abschnitt einer Nockenwelle
mit einem axial verschiebbaren Nockenpaket, das über einen
radial ausfahrbaren Pin und ein ortsfest angeordnetes
Führungsteil axial umschaltbar ist;
Fig. 2 eine Draufsicht X gemäß Fig. 1, und
Fig. 3 einen Mittellängsschnitt gemäß Linie III-III der Fig. 2 der
Vorrichtung.
In den Fig. 1 bis 3 ist mit 10 der Abschnitt einer Nockenwelle für eine
mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, die in nicht
dargestellter Weise drehbar in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
gelagert ist.
Auf der Nockenwelle 10 ist ein Nockenpaket 12 drehfest über eine
Passfeder 14 jedoch axial verschiebbar gelagert. Das Nockenpaket 12 trägt
vier Nocken 16, 18, 20, 22, von denen jeweils zwei unmittelbar benachbarte
Nocken 16, 18 bzw. 20, 22 unterschiedliche Nockenkonturen aufweisen,
jedoch mit einem einheitlichen Nockengrundkreis.
In der einen axialen Endposition des Nockenpaketes 12 (wie in der Fig. 3
dargestellt) sind die konturgleichen Nocken 18, 22 aktiviert und betätigen
über Rollenschlepphebel 24, 26 in an sich bekannter Weise nicht
dargestellte Einlass-Gaswechsel-Ventile eines Zylinders der
Brennkraftmaschine.
In der anderen, axialen Endposition hingegen sind die konturgleichen
Nocken 16, 20 aktiviert, wobei das Nockenpaket 12 auf der Zeichnung nach
rechts verschoben bzw. umgeschaltet sich vorzustellen ist.
Das Nockenpaket 12 ist in dessen axialen Endstellungen mittels eines
Raststiftes 28 arretiert, der verschiebbar in eine Sacklochbohrung 30 der
Nockenwelle 10 eingesetzt und durch eine Schraubendruckfeder 32 federnd
radial nach außen vorgespannt ist. Der Raststift 28 wirkt in der einen
Endstellung mit einer ersten Vertiefung 34 und in der anderen Endstellung
mit einer zweiten Vertiefung 36 am Innenumfang des Nockenpaketes 12
zusammen.
Zwischen den jeweils benachbarten Nocken 16, 18 bzw. 20, 22 ist ein
Nabenabschnitt 38 an dem Nockenpaket 12 ausgebildet, in dem ein
pilzförmiger Pin 40 in einer radialen, gestuften Bohrung 42 verschiebbar
aufgenommen ist.
Der Pin 40 wird mittels einer Schraubendruckfeder 44 (wie aus der Fig. 3
ersichtlich) in seine eingefahrene Position vorgespannt, wobei sich die
Schraubendruckfeder 44 einerseits an dem Kopf des pilzförmigen Pins 40
und andererseits an dem ringförmigen Bohrungsgrund der gestuften
Bohrung 42 entsprechend abstützt.
Der Pin 40 ist über Zuführkanäle 46, 48 und eine sichelförmige
Mündungserweiterung 50 in beiden, axialen Endpositionen des
Nockenpaketes 12 mit dem Druckumlauf-Schmierölsystem der
Brennkraftmaschine über ein nicht dargestelltes, elektrohydraulisches
Steuerventil beaufschlagbar und wird dann entgegen der Kraft der
Schraubendruckfeder 44 radial nach außen ausgefahren.
Mit geringem, radialem Abstand und circa 180° um den Hüllkreis des
Nockenpaketes 12 herum ist ein Führungsteil 52 angeordnet (vgl. insbesondere Fig.
1), das in nicht dargestellter Weise in zwei Stellungen axial verschiebbar am
Zylinderkopf der Brennkraftmaschine geführt ist (vgl. Doppelpfeil 51).
Das Führungsteil 52 bildet einen im Querschnitt halbkreisförmigen
Blechrahmen, in den zwei schlitzförmige Kulissenbahnen 54, 56
eingearbeitet sind. Die Kulissenbahnen 54, 56 enden in Abschnitten 52a (es
ist in der Fig. 1 nur der eine Abschnitt 52a ersichtlich; der andere Abschnitt
52a liegt diametral gegenüber) des Führungsteiles 52, die als gerade
Abschnitte 52a ausgeführt sind und sich deshalb zwangsläufig radial nach
außen mit Bezug zum angesprochenen Hüllkreis des Nockenpaketes 12
erweitern.
Die Kulissenbahnen 54, 56 sind dabei so weit in die Abschnitte 52a
eingearbeitet, dass der Pin 40 in seiner ausgefahrenen Position unbehindert
in die Kulissenbahnen 54, 56 einfahren bzw. aus diesem herausfahren kann.
Die Kulissenbahnen 54, 56 weisen in sanften Übergängen einen in der
Rotationsebene des Pins 40 liegenden Einlassbereich 54a, 56a (vgl. insbesondere
Fig. 2), einen schräg dazu verlaufenden Stellbereich 54b, 56b und einen
wiederum in der Rotationsebene liegenden Auslaufbereich 54c, 56c auf.
Zudem sind die Kulissenbahnen 54, 56 im Führungsteil 52 zum Pin 40 wie
folgt positioniert:
Es sei angenommen, das Nockenpaket 12 befindet sich in der in Fig. 3
gezeichneten, axialen Endposition. Wird in dieser Position bei sich
drehender Nockenwelle 10 der Pin 40 mit Fluiddruck beaufschlagt und in die
ausgefahrene Position verschoben, so fährt er in den Einlaufbereich 56a der
Kulissenbahn 56 des Führungsteils 52 ein und wird im Stellbereich 56b in
der Zeichnung nach rechts mit dem Nockenpaket 12 verschoben, bis im
Auslaufbereich 56c die andere axiale Endposition erreicht ist, wobei der
Raststift 28 dabei in die Vertiefung 36 einrastet. Danach wird die
Druckbeaufschlagung des Pins 40 beendet, und dieser kehrt aufgrund der
Rückstellfeder 44 in die Ruheposition zurück.
Anschließend wird über einen nicht dargestellten Stellmotor (z. B. elektrisch,
pneumatisch und/oder hydraulisch) das Führungsteil 52 axial so
verschoben, dass der Einlaufbereich 54a der Kulissenbahn 54 nunmehr in
der jetzigen Rotationsebene des Pins 40 gemäß der vorherigen Position des
Auslaufbereiches 56c der Kulissenbahn 56 zu liegen kommt.
Wird jetzt der Pin 40 durch Druckbeaufschlagung wiederum ausgefahren, so
stellt er in der vorbeschriebenen Weise über die Kulissenbahn 54 und
derem mit einer entgegengerichteten Schräge versehenen Stellbereich 54b
das Nockenpaket 12 in die Ausgangs-Endposition zurück.
Der Umschaltvorgang beinhaltet deshalb jeweils: Ausfahren des Pins 40;
Umschalten der Endposition des Nockenpaketes 12; Einfahren des Pins 40,
und Verschieben des Führungsteiles 52 zur Übereinstimmung des Pins 40
jeweils mit der korrespondierenden Kulissenbahn 54 oder 56 in deren
Einlaufbereich 54a, 56a.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Anstelle eines verschiebbaren Führungsteiles 52 könnte dieses auch fest im
Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet sein, und es könnten
anstelle eines Pins 40 zwei Pins vorgesehen sein, die axial entsprechend
der Position der Kulissenbahnen 54, 56 zueinander versetzt sind und die
alternativ zum Umschalten in die jeweilige, axiale Endposition des
Nockenpaketes 12 entsprechend ausgefahren werden.
Das Führungsteil 52 kann bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit
mehreren Nockenpaketen 12 einteilig ausgeführt sein mit entsprechend der
Anzahl der Nockenpakete vorgesehenen Kulissenbahnen 54, 56.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Umschalten zumindest eines Nockenpaketes auf einer
Nockenwelle zur Betätigung von Gaswechselventilen von
Brennkraftmaschinen, bei der das Nockenpaket axial verschiebbar auf der
Nockenwelle geführt ist und in der einen axialen Position zumindest einen
Nocken und in einer weiteren, axialen Position zumindest einen weiteren
Nocken zum Zusammenwirken mit zumindest einem
Ventilbetätigungselement aktiviert, wobei ein Stellelement zum Verstellen
des Nockenpaketes mit einer Kulissenbahn zusammenwirkt, dadurch
gekennzeichnet, dass das Stellelement zumindest ein in dem
Nockenpaket (12) radial nach außen verschiebbarer Pin (40) ist, der mit
zumindest zwei in einem um circa 180° um das Nockenpaket (12) herum
angeordnetem Führungsteil (52) ausgebildeten Kulissenbahnen (54, 56)
im ausgefahrenen Zustand zusammenwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kulissenbahnen (54, 56) schlitzförmig ausgebildet sind und eine
Zwangsführung in beiden axialen Stellrichtungen bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Führungsteil (52) ein- und auslaufseitig der Kulissenbahnen (54, 56) mit
in radialer Richtung sich erweiternden Abschnitten (52a) versehen ist, in
denen der Pin (40) im ausgefahrenen Zustand sukzessive außer Eingriff
mit den Kulissenbahnen (54, 56) gerät.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das Führungsteil (52) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist und
dass zwei Kulissenbahnen (54, 56) zu dem einen Pin (40) derart
positionierbar sind, dass in jeder axialen Endposition des Nockenpaketes
(12) eine Kulissenbahn (54, 56) zur Verstellung in die jeweils andere
Endposition im Einlaufbereich (54a, 56a) mit der Rotationsebene des Pins
(40) übereinstimmt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Führungsteil (52) ein Blechrahmen ist, aus dem
die Kulissenbahnen (54, 56) herausgearbeitet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei
mehrzylindrischen Brennkraftmaschinen mit mehreren axial zueinander
beabstandeten Nockenpaketen (12) auf einer Nockenwelle (10) ein
gemeinsames Führungsteil (52) mit entsprechend den Nockenpaketen
(12) eingearbeiteten Kulissenbahnen (54, 56) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Pin (40) pilzförmig ausgebildet in einer gestuften Bohrung (42) des
Nockenpaketes (12) angeordnet ist und dass eine Feder (44) den Pin (40)
in die eingefahrene Position vorspannt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Pin (40) durch Beaufschlagung mit einem unter
Druck stehenden Fluid ausfahrbar ist, wobei das Fluid durch
Zuführkanäle (46, 48) in der Nockenwelle (10) einsteuerbar ist.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
das Nockenpaket (12) in den beiden axialen Endpositionen über eine
federnde Rastierung (28, 30, 32, 34, 36) gehalten ist.
Priority Applications (1)
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DE10054623A DE10054623A1 (de) | 2000-11-03 | 2000-11-03 | Vorrichtung zum Umschalten zumindest eines Nockenpaketes |
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DE10054623A DE10054623A1 (de) | 2000-11-03 | 2000-11-03 | Vorrichtung zum Umschalten zumindest eines Nockenpaketes |
Publications (1)
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---|---|
DE10054623A1 true DE10054623A1 (de) | 2002-05-08 |
Family
ID=7662091
Family Applications (1)
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DE10054623A Withdrawn DE10054623A1 (de) | 2000-11-03 | 2000-11-03 | Vorrichtung zum Umschalten zumindest eines Nockenpaketes |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE10054623A1 (de) |
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