DE102008064340A1

DE102008064340A1 - Ventiltrieb mit radialer Nockenträgerführung auf zylindrischen Abschnitten einer Grundnockenwelle

Info

Publication number: DE102008064340A1
Application number: DE200810064340
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Zeidler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-12-20
Filing date: 2008-12-20
Publication date: 2010-06-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) für Gaswechselventile (5, 6) einer Brennkraftmaschine, mit einer Grundnockenwelle (4) und mehreren auf der Grundnockenwelle (4) axial verschiebbaren und radial geführten Nockenträgern (7), wobei die Grundnockenwelle (4) für jeden Nockenträger (7) mindestens einen Außenverzahnungsabschnitt (16a, 16b) und jeder Nockenträger (7) mindestens einen Innenverzahnungsabschnitt (15a, 15b) aufweist, der mit dem Außenverzahnungsabschnitt (16a, 16b) der Grundnockenwelle (4) im Zahneingriff steht, und wobei die Grundnockenwelle (4) zwischen benachbarten Außenverzahnungsabschnitten (16a, 16b) zylindrische Wellenabschnitte (20, 21) aufweist. Um die Fertigung der Grundnockenwelle (4) zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass jeder Nockenträger (7) auf mindestens einem der zylindrischen Wellenabschnitte (21) radial geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der noch unveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2008 035935.1 ist bereits ein Ventiltrieb der eingangs genannten Art beschrieben. Bei diesem Ventiltrieb wirken Innenverzahnungsabschnitte jedes Nockenträgers paarweise mit zugehörigen Außenverzahnungsabschnitten der Grundnockenwelle zusammen. Während sich ein Teil der zusammenwirkenden Innen- und Außenverzahnungsabschnitte zur spielfreien Drehmomentübertragung im Bereich von Zahnflanken der Zähne der Innen- und Außenverzahnung mit Spielpassung und im Bereich des Kopfkreisdurchmessers und des Fußkreisdurchmessers der Außenverzahnung mit radialem Spiel gegenüberliegt, liegt sich zur radialen Führung und Zentrierung der Nockenträger auf der Grundnockenwelle ein anderer Teil der zusammenwirkenden Innen- und Außenverzahnungsabschnitte im Bereich eines Kopfkreisdurchmessers der Innenverzahnung und/oder eines Fußkreisdurchmessers der Außenverzahnung mit Spielpassung und im Bereich von Zahnflanken der Innen- und Außenverzahnung in einem größeren Abstand gegenüber. Dazu müssen jedoch die Außenverzahnungen in den verschiedenen Außenverzahnungsabschnitten der Grundnockenwelle mit unterschiedlichen Zahnprofilen versehen werden, was die Fertigung der Grundnockenwelle wegen der engen axialen Nachbarschaft der unterschiedlichen Außenverzahnungsabschnitte erschwert.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Fertigung der Grundnockenwelle erleichtert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Nockenträger auf mindestens einem der zylindrischen Wellenabschnitte radial geführt ist.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Nockenträger statt auf einem oder mehreren der Außenverzahnungsabschnitte der Grundnockenwelle entlang der zylindrischen Wellenabschnitte radial zu führen, so dass über die gesamte Länge sämtlicher zusam menwirkender Außen- und Innenverzahnungsabschnitte dasselbe Zahnprofil verwendet werden kann, nämlich ein Zahnprofil für einen flankenzentrierten Zahneingriff zur spielfreien Drehmomentübertragung, wodurch die Fertigung der Grundnockenwelle erleichtert werden kann.
Um für eine im Wesentlichen gleichmäßige radiale Führung über die gesamte Längserstreckung jedes Nockenträgers zu sorgen, ist jeder Nockenträger gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auf zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten zylindrischen Wellenabschnitten geführt, vorzugsweise auf zwei Wellenabschnitten, die sich in entgegengesetzten Richtungen aus dem Inneren des Nockenträgers heraus und durch benachbarte Drehlager erstrecken, in denen die Grundnockenwelle zwischen benachbarten Nockenträgern in einem Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine gelagert ist.
Darüber hinaus kann jeder Nockenträger jedoch zusätzlich im Bereich eines weiteren zylindrischen Wellenabschnitts geführt werden, der zwei Wellenabschnitte mit Außenverzahnung voneinander trennt.
Vorteilhaft weisen die zur Führung der Nockenträger dienenden zylindrischen Wellenabschnitte über ihre gesamte Länge, d. h. auch innerhalb der Drehlager, denselben Außendurchmesser auf, wodurch die Fertigung der Grundnockenwelle erleichtert werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird jeder Nockenträger mit mindestens einem Innenverzahnungsabschnitt auf einem zylindrischen Wellenabschnitt und vorzugsweise mit zwei Innenverzahnungsabschnitten auf zwei zylindrischen Wellenabschnitten geführt. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass der Kopfkreisdurchmesser der Innenverzahnung auf den Innenverzahnungsabschnitten und der Außendurchmesser der zylindrischen Wellenabschnitte so aneinander angepasst werden, dass sich Zahnköpfe der Innenverzahnung und eine Umfangsfläche der zylindrischen Wellenabschnitte mit Spielpassung gegenüberliegen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Oberseitenansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs;
2: eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Teils des Ventiltriebs;
3: eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht des in 2 dargestellten Teils des Ventiltriebs;
4: eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 3;
5: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts V in 4;
6: eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VI in 5.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ventiltrieb 1 für Paare von Einlassventilen von drei Zylindern 2 einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine in V-Bauweise mit einer obenliegenden, in Lagerböcken 3 eines Zylinderkopfgehäuses der Brennkraftmaschine drehbar gelagerten Grundnockenwelle 4 lassen sich der Hub und die Öffnungszeiten der beiden mittels der Grundnockenwelle 4 betätigten Einlassventile 5, 6 jedes Zylinders 2 verstellen.
Der Ventiltrieb 1 umfasst dazu für jeden Zylinder 2 bzw. für jedes Paar von Einlassventilen 5, 6 einen drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle 4 montierten Nockenträger 7, sowie einen Aktuator 8, mit dem sich der Nockenträger 7 bei Bedarf in eine von zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten definierten Verschiebestellungen verschieben lässt. Der Aktuator 8 weist zwei nebeneinander angeordnete Mitnehmer auf, von denen sich durch Betätigung des Aktuators 8 jeweils einer ausfahren und in eine gegenüberliegende linksgängige bzw. rechtsgängige schraubenförmige Nut 9 im äußeren Umfang des Nockenträgers 7 einspuren lässt, um den Nockenträger 7 während einer anschließenden Umdrehung der Grundnockenwelle 4 infolge der Bewegung des Mitnehmers durch die schraubenförmige Nut 9 nach links bzw. nach rechts in die jeweils andere Verschiebestellung zu verschieben.
Die drei Nockenträger 7 weisen an ihrem äußeren Umfang jeweils zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Nockenpaare 10, 11 auf, von denen jedes aus zwei nebeneinanderliegenden Nocken 12, 13 mit unterschiedlichen Hubkonturen besteht, deren Mittenabstand dem axialen Abstand der beiden Verschiebestellungen entspricht. Jedes der beiden Nockenpaare 10, 11 wirkt mit einer Rolle eines schwenkbar gelagerten Rollenschlepphebels 14 des zugehörigen Einlassventils 5, 6 zusammen. Durch eine axiale Verschiebung des Nockenträgers 7 kann die Rolle nach Bedarf mit einem der beiden Nocken 12, 13 des Nockenpaars 10 bzw. 11 in Anlagekontakt gebracht werden, so dass sie sich während jeder Umdrehung der Grundnockenwelle 4 einmal über die Hubkontur des Nockens 12, 13 hinwegbewegt und dabei den Rollenschlepphebel 14 unter Öffnen des Ventils 5, 6 verschwenkt. Durch unterschiedliche Hubkonturen der beiden Nocken 12, 13 können der Hub und die Öffnungszeit jedes Ventils 5, 6 in Abhängigkeit von der Verschiebestellung des Nockenträgers 7 unabhängig vom Hub und der Öffnungszeit der Ventile 5, 6 der anderen Zylinder 2 zum Beispiel drehzahlabhängig verändert werden.
Um einerseits die axiale Verschiebung der Nockenträger 7 auf der Grundnockenwelle 4 und andererseits die Übertragung eines Drehmoments von der Grundnockenwelle 4 auf die Nockenträger 7 zu ermöglichen, weisen die allgemein hohlzylindrischen Nockenträger 7 an ihrem inneren Umfang eine Innenverzahnung 15 auf, die mit einer Außenverzahnung 16 auf der Grundnockenwelle 4 kämmt, wie am besten in 3 dargestellt. Dabei liegen sich die ineinandergreifenden flankenzentrierten Zähne der Innen- und Außenverzahnung 15, 16 für eine im Wesentlichen spielfreie Drehmomentübertragung im Bereich ihrer Zahnflanken mit Spielpassung gegenüber.
Wie ebenfalls am besten in 3 dargestellt, ist die Innenverzahnung 15 jedes Nockenträgers 7 in axialer Richtung in zwei Innenverzahnungsabschnitte 15a, 15b unterteilt, die radial einwärts von den Nockenpaaren 10, 11 entlang des inneren Umfangs des Nockenträgers 7 angeordnet sind, wobei sie sich jeweils bis in die Nähe des benachbarten Stirnendes 17 des Nockenträgers 7 erstrecken und in der Mitte des Nockenträgers 7 durch zwei im inneren Umfang des Nockenträgers 7 ausgesparte Arretiernuten 18 eines Arretiermechanismus 19 getrennt sind, der zum Arretieren des Nockenträgers 7 in den beiden Verschiebestellungen dient.
Die Außenverzahnung 16 der Grundnockenwelle 4 ist im Inneren von jedem Nockenträger 7 in zwei etwa gleichlange Außenverzahnungsabschnitte 16a, 16b unterteilt, zwischen denen ein kürzerer zylindrischer Wellenabschnitt 20 angeordnet ist. Zwischen zwei Paaren von zusammengehörigen Außenverzahnungsabschnitten 16a, 16b benachbarter Nockenträger 7 sind ebenfalls zylindrische Wellenabschnitte 21 angeordnet, die sich jeweils durch ein Drehlager 22 in dem Lagerbock 3 zwischen den benachbarten Nockenträgern 7 hindurch erstrecken.
Die zylindrischen Wellenabschnitte 20 und 21 weisen sämtlich denselben Außendurchmesser auf. Dieser Außendurchmesser entspricht dem Kopfkreisdurchmesser von Zäh nen 23 der Innenverzahnung 15 der Nockenträger 7, so dass im Bereich der axialen Überdeckung der Innenverzahnung 15 und der beiden Wellenabschnitte 20 die Umfangsfläche 24 der letzteren den Zahnköpfen der Zähne 23 mit Spielpassung gegenüberliegt, wie in 6 beispielhaft für einen der Wellenabschnitte 21 dargestellt. Dieser Außendurchmesser bildet darüber hinaus den Lagerdurchmesser der Grundnockenwelle 4 in den als Gleitlager ausgebildeten Drehlagern 22 der Lagerböcke 3. Die zylindrischen Wellenabschnitte 20 und 21 können daher über ihre gesamte Länge mit einem gleichbleibenden Durchmesser versehen werden, wodurch der Fertigungsaufwand verringert wird.
Die Spielpassung zwischen den Zahnköpfen der Zähne 23 der Innenverzahnungsabschnitte 15a, 15b und der Umfangsfläche 24 der Wellenabschnitte 20 und 21 gestattet einerseits eine axiale Verschiebung der Nockenträger 7 auf den zylindrischen Wellenabschnitten 20, 21 und ermöglicht es andererseits, die Nockenträger 7 in der Nähe der beiden entgegengesetzten Stirnenden 17 von jedem Nockenträger 7 auf den zylindrischen Wellenabschnitten 21 radial zu führen, so dass eine zusätzliche Lagerung der Nockenträger 7 im Zylinderkopfgehäuse entbehrlich ist.
Um die Verschiebung der Nockenträger 7 über die zylindrischen Wellenabschnitte 20, 21 zu erleichtern, können die Zähne 13 der Innenverzahnung 15 eine ebene oder eine leicht konvex gerundete Kopffläche 25 aufweisen, wie in 6 dargestellt, die der Umfangsfläche 24 der Grundnockenwelle 4 nur in der Mitte von jedem Zahn 23 mit Spielpassung gegenüberliegt.
Die axiale Verschiebung eines Nockenträgers 7 auf der Grundnockenwelle 4 in eine der beiden Verschiebestellungen zum Zweck der Verstellung des Hubs und/oder der Öffnungszeiten der zugehörigen Einlassventile 5, 6 erfolgt bei Bedarf und wird immer dann vorgenommen, wenn Grundkreisabschnitte 26 der Nockenpaare 10, 11 den Rollen der zugehörigen Schlepphebel 14 gegenüberliegen.
Eine axiale Verschiebung des Nockenträgers 7 bis in die jeweilige definierte Verschiebestellung wird dadurch gewährleistet, dass in jeder der beiden Verschiebestellungen eines der beiden entgegengesetzten Stirnenden 17 des Nockenträgers 7 gegen eine als Anschlag dienende gegenüberliegende Stirnfläche des benachbarten Drehlagers 22 anschlägt.
Der Arretiermechanismus 19, mit dem der Nockenträger 7 in der gewünschten Verschiebestellung festgehalten wird, umfasst neben den beiden im inneren Umfang des Nocken trägers 7 ausgesparten Arretiernuten 18 eine in eine Querbohrung der Grundnockenwelle 4 eingesetzte Arretierkugel 27, die in jeder der beiden Verschiebestellungen durch die Kraft einer hinter der Arretierkugel 27 in die Querbohrung eingesetzten Schraubendruckfeder gegen eine schräge Flanke der jeweils gegenüberliegenden Arretiernut 18 angepresst wird, um eine in Richtung des Anschlags wirkende axiale Kraftkomponente in den Nockenträger 7 einzuleiten und diesen dadurch gegen den Anschlag anzupressen.
Der Antrieb der Grundnockenwelle 4 erfolgt über ein Ketterad 28 an einem Stirnende der Grundnockenwelle 4, während ein Zahnrad 29 am entgegengesetzten Stirnende eine A-Welle treibt.

1: Ventiltrieb
2: Zylinder
3: Lagerböcke
4: Grundnockenwelle
5: Einlassventil
6: Einlassventil
7: Nockenträger
8: Aktuator
9: schraubenförmige Nut
10: Nockenpaar
11: Nockenpaar
12: Nocken
13: Nocken
14: Rollenschlepphebel
15: Innenverzahnung Nockenträger
15a, 15b: Abschnitte Innenverzahnung
16: Außenverzahnung Grundnockenwelle
16a, 16b: Abschnitte Außenverzahnung
17: Stirnende Nockenträger
18: Arretiernuten
19: Arretiermechanismus
20: zylindrischer Wellenabschnitt
21: zylindrische Wellenabschnitte
22: Drehlager
23: Zahn der Innenverzahnung
24: Umfangsfläche der zylindrischen Wellenabschnitte
25: Kopffläche Zahn
26: Grundkreisabschnitte Nockenträger
27: Arretierkugel
28: Kettenrad
29: Zahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102008035935 [0002]

Claims

Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine, mit einer Grundnockenwelle und mehreren auf der Grundnockenwelle axial verschiebbaren und radial geführten Nockenträgern, wobei die Grundnockenwelle für jeden Nockenträger mindestens einen Außenverzahnungsabschnitt und jeder Nockenträger mindestens einen Innenverzahnungsabschnitt aufweist, der mit dem Außenverzahnungsabschnitt der Grundnockenwelle im Zahneingriff steht, und wobei die Grundnockenwelle zwischen benachbarten Außenverzahnungsabschnitten zylindrische Wellenabschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nockenträger (7) auf mindestens einem der zylindrischen Wellenabschnitte (21) radial geführt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nockenträger auf zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten zylindrischen Wellenabschnitten (21) radial geführt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zylindrischen Wellenabschnitte (21) nach entgegengesetzten Seiten aus dem Inneren jedes Nockenträgers (7) heraus erstrecken.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zylindrischen Wellenabschnitte (21) durch Drehlager (22) erstrecken, in denen die Grundnockenwelle (4) zwischen benachbarten Nockenträgern (7) gelagert ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Wellenabschnitte (21) im Inneren der Nockenträger (7) und innerhalb der Drehlager (22) denselben Außendurchmesser aufweisen.
Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass weitere zylindrische Wellenabschnitte (20) im Inneren der Nockenträger (7) ebenfalls denselben Außendurchmesser aufweisen.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nockenträger (7) mittels mindestens eines Innenverzahnungsabschnitts (15a, 15b) auf dem zylindrischen Wellenabschnitt (21) radial geführt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Nockenträger (7) mittels zweier im axialen Abstand voneinander angeordneter Innenverzahnungsabschnitte (15a, 15b) auf zwei zylindrischen Wellenabschnitten (21) geführt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zur Führung dienenden Innenverzahnungsabschnitte (15a, 15b) in der Nahe von entgegengesetzten Stirnenden (17) jedes Nockenträgers (7) angeordnet sind.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Innenverzahnungsabschnitt (15a, 15b) einen an den Außendurchmesser des zylindrischen Wellenabschnitts (21) angepassten Kopfkreisdurchmesser aufweist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich Zahnköpfe des Innenverzahnungsabschnitts (15a, 15b) und eine Umfangsfläche (24) des zylindrischen Wellenabschnitts (21) mit Spielpassung gegenüberliegen.
Ventiltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnköpfe ebene oder konvex gerundete Kopfflächen (25) aufweisen