DE102009007819A1

DE102009007819A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009007819A1
Application number: DE200910007819
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-02-07
Filing date: 2009-02-07
Publication date: 2010-08-12
Also published as: WO2010089068A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (1), die eine Trägerwelle (2) sowie ein darauf drehfest und axialverschiebbar angeordnetes Nockenstück (3) umfasst, das benachbarte Nocken (4, 5) unterschiedlicher Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse (7) mit äußeren Nutwänden (10, 11, 12, 13) zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen (8, 9) aufweist, und mit einem Betätigungsstift (14) zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen, wobei das Nockenstück mit einer Leiteinrichtung versehen ist, die zwei gegensinnig drehende Leitflügel (19, 20) zur Bildung relativ zu den äußeren Nutwänden axialbeweglicher innerer Nutwände (21, 22, 23, 24) aufweist und nach Art einer Weiche im Kreuzungsbereich (15) der Kulissenbahnen zwischen diesen umschaltet, so dass für den Betätigungsstift lediglich eine der Kulissenbahnen freigegeben ist. Dabei soll die Leiteinrichtung ein die Drehbewegung der Leitflügel synchronisierendes Lenkgestänge aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die eine Trägerwelle sowie ein darauf drehfest und axialverschiebbar angeordnetes Nockenstück umfasst, das einen Nockenträger mit zumindest einer Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse mit äußeren Nutwänden zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen aufweist, und mit einem in die Axialkulisse einkoppelbaren Betätigungsstift zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen, wobei das Nockenstück mit einer vom Betätigungsstift gesteuerten Leiteinrichtung versehen ist, die zwei gegensinnig drehende Leitflügel zur Bildung relativ zu den äußeren Nutwänden axialbeweglicher innerer Nutwände der Axialkulisse aufweist und nach Art einer Weiche im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen zwischen diesen umschaltet, so dass für den Betätigungsstift eine der Kulissenbahnen freigegeben und die andere Kulissenbahn gesperrt ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein variabler Ventiltrieb mit verschiebbaren Nockenstücken ist im Stand der Technik grundsätzlich und im Hinblick auf die vorliegende Erfindung aus der DE 101 48 177 A1 bekannt. Dort sind zwei Nockenstücke mit alternativ ausgestalteten Axialkulissen offenbart, wobei die erste Axialkulisse einen mittigen Führungssteg zur Bildung innerer Nutwände für den Betätigungsstift aufweist und die zweite Axialkulisse lediglich aus äußeren Nutwänden besteht.
Letztere Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Fertigungsaufwand für die Axialkulisse durch den Entfall des Führungssteges deutlich kleiner ist. Ein im Hinblick auf die Funktionssicherheit des Ventiltriebs beträchtliches Risiko besteht bei dieser Ausgestaltung jedoch darin, dass der Verschiebevorgang des Nockenstücks nur dann vollständig, d. h. fehlschaltungsfrei abgeschlossen wird, wenn die Massenträgheit des Nockenstücks ausreichend ist, um das Nockenstück während und nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs der Kulissenbahnen auch ohne Zwangseinwirkung des Betätigungsstifts gewissermaßen im Freiflug in seine andere Endposition zu bewegen. Voraussetzung für die ausreichende Massenträgheit des Nockenstücks ist selbstverständlich eine Mindestdrehzahl der Nockenwelle, die von der Reibung zwischen dem Nockenstück und der Trägerwelle abhängig ist. Wie es auch später im Rahmen der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung deutlich wird, kann ein Verschieben des unterhalb dieser Mindestdrehzahl rotierenden Nockenstücks dazu führen, dass das Nockenstück „auf halbem Wege” stehen bleibt und ein das Gaswechselventil beaufschlagender Nockenfolger von mehreren Nocken der Nockengruppe unkontrolliert und unter hohen mechanischen Belastungen gleichzeitig beaufschlagt wird. Zudem besteht in diesem Fall keine Möglichkeit mehr, das Nockenstück mittels des Betätigungsstifts nachträglich in eine der Endpositionen zu verlagern, da dann die axiale Zuordnung zwischen dem Betätigungsstift und den äußeren Nutwänden nicht mehr gegeben ist.
Dieses Funktionsrisiko ist zwar bei der ersteren Ausgestaltung der Axialkulisse mit mittigem Führungssteg, dessen innere Nutwände bei niedrigen Drehzahlen des Nockenstücks als den Betätigungsstift weiter beschleunigende Zwangsführung wirken, deutlich geringer. Dennoch besteht auch hierbei die Gefahr, dass der Betätigungsstift nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs nicht in die vorgegebene Kulissenbahn einspurt, sondern mit der Stirnseite des Führungsstegs ebenfalls unter hoher mechanischer Belastung kollidiert.
Bei beiden Ausgestaltungen der Axialkulisse verbleibt demnach ein mehr oder weniger hohes Risiko von Fehlschaltungen, welches insbesondere ein sicheres Umschalten des Nockenstücks von der einen in die andere Endposition auch bei niedrigsten Drehzahlen, beispielsweise während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine gefährdet.
Zur Abhilfe dieser Problematik ist es in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 024 911 A1 vorgeschlagen, das Nockenstück mit einer flexiblen Leiteinrichtung für den Betätigungsstift zu versehen. Das in 1 dieser Druckschrift illustrierte Funktionsprinzip der Leiteinrichtung offenbart bereits zwei gegensinnig drehende Leitflügel zur Bildung der relativ zu den äußeren Nutwänden axialbeweglichen inneren Nutwände der Axialkulisse. Wie bei einer Weiche wird dabei je nach Stellung der Leitflügel die eine Kulissenbahn für den Betätigungsstift freigegeben und die andere Kulissenbahn für den Betätigungsstift gesperrt. Durch die Sperr- und Freigabewirkung der flexiblen Leiteinrichtung können die vorteilhaften Eigenschaften von Axialkulissen mit sich kreuzenden Kulissenbahnen einerseits und mit getrennten Kulissenbahnen andererseits vereint werden. Der wesentliche Vorteil von sich kreuzenden Kulissenbahn besteht darin, dass nur ein einziger Betätigungsstift für beide Verschieberichtungen des Nockenstücks erforderlich ist, während voneinander getrennte Kulissenbahnen über ihrem gesamten Axialhub eine Zwangsführung für den Betätigungsstift darstellen und folglich das Risiko einer betrieblichen Fehlschaltung eines sich im und nach dem Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen unkontrolliert weiter verlagernden Nockenstücks ausschließen.
Das Vorgenannte ist jedoch nicht dahingehend zu verstehen, dass stets nur ein einziger mit der Axialkulisse zusammenwirkender Betätigungsstift und entspre chend zwei Nocken pro Nockengruppe vorgesehen sind. Denn unabhängig von der Leiteinrichtung besteht vielmehr auch die Möglichkeit, zwei oder mehr in dieselbe Axialkulisse abwechselnd eingreifende Betätigungsstifte und eine Anzahl von Nocken pro Nockengruppe vorzusehen, die um eins größer als die Anzahl der Betätigungsstifte ist. Eine derartige Ausgestaltung des Ventiltriebs ist jedoch Gegenstand der ebenfalls nicht vorveröffentlichten DE 10 2007 051 739 A1 und hier nicht näher erläutert.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem das in der vorstehend zitierten DE 10 2008 024 911 A1 vorgeschlagene Funktionsprinzip der Leiteinrichtung konstruktiv vorteilhaft ausgestaltet wird bzw. bei welchem die Leiteinrichtung eine konstruktive Weiterentwicklung zu dem in der genannten Druckschrift beschriebenen Ausführungsbeispiel mit sich verschränkendem Sicherungsring darstellt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach sollen die Leitflügel mit Lagerzapfen versehen sein, die in beidseits des Kreuzungsbereichs der Kulissenbahnen am Nutgrund der Axialkulisse verlaufenden Lagerstellen drehbar aufgenommen sind, und die Leiteinrichtung soll ein die Leitflügel koppelndes Lenkgestänge aufweisen, das an den Lagerzapfen angelenkt ist und die gegensinnige Drehbewegung der Leitflügel synchronisiert. Die Leiteinrichtung umfasst somit unterschiedliche Funktionselemente, nämlich die Leitflügel einerseits und das deren Bewegung synchronisierende Lenkgestänge andererseits, so dass bezüglich des vorbekannten Sicherungsrings eine voneinander weitgehend unabhängige, d. h. kompromissarme und gezielte Optimierung der Funktionseigenschaften dieser Elemente möglich ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Leitflügel ein in Umfangsrichtung der Axialkulisse veränderliches Profil aufweisen dergestalt, dass die äußeren Nutwände und die inneren Nutwände im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen im wesentlichen äquidistant zueinander und axialspielarm zum Betätigungsstift verlaufen. Der gleichmäßige Abstand der Nutwände bewirkt einen ruckarmen Übergang zwischen den im Kreuzungsbereich ineinander übergehenden äußeren und inneren Nutwänden, während gleichzeitig das geringe Axialspiel des Betätigungsstifts innerhalb der jeweiligen Kulissenbahn die dynamische Anregung von akustisch und mechanisch unerwünschten Axialschwingungen des Nockenstücks relativ zum Betätigungsstift minimiert.
In konstruktiv besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung soll das Nockenstück mit einer radial unterhalb der Axialkulisse verlaufenden Ausnehmung versehen sein, die sich mit einem kreisring- oder kreisringstückförmigen Querschnitt in Axialrichtung des Nockenstücks erstreckt, und in der das Lenkgestänge vollständig aufgenommen ist. Wie es auch aus einem später erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich wird, ergibt sich hierdurch eine platzsparende und mechanisch geschützte Anordnung des die Leitflügel koppelnden Lenkgestänges in dem radialen Bauraum zwischen der Trägerwelle und der Axialkulisse.
Gegenüber bekannten Ausführungen mit separat hergestellter und mittels Pressverband gefügter Axialkulisse können die Axialkulisse und der Nockenträger einstückig miteinander und die kreisringförmige Ausnehmung spanend und vorzugsweise mittels Längs-Einstech-Profildrehen hergestellt sein.
Zweckmäßigerweise ist das Lenkgestänge mittels eines Sicherungsrings axial fixiert, der stirnseitig am Nockenstück in der kreisringförmigen Ausnehmung eingesetzt ist. Der Sicherungsring kann aus Flachmaterial hergestellt und flachkant (d. h. nicht hochkant) in der Ausnehmung eingepresst sein.
Außerdem soll das Lenkgestänge zwei kreisbogenförmige Lenker aufweisen, die axial nebeneinander, gegensinnig drehbar und in radial auswärtige Richtung ab gestützt in der Ausnehmung gelagert sind und deren Endabschnitte an den sich in die Ausnehmung erstreckenden Lagerzapfen der Leitflügel exzentrisch angelenkt sind.
Im Hinblick auf einen möglichst geringen radialen Bauraumbedarf des Lenkgestänges sollen die Lenker aus Flachmaterial hergestellt und flachkant in der Ausnehmung gelagert sein. Dabei können die Lagerzapfen der Leitflügel jeweils mit einer orthogonal zu deren Drehachse verlaufenden Längsnut versehen sein, in welchen die Endabschnitte der als Schubglieder ausgebildeten Lenker zugkraftfrei aufgenommen sind. Unter dem Begriff „zugkraftfrei” ist zu verstehen, dass die Anlenkung der Lenker an den Lagerzapfen keine Zugkräfte, sondern lediglich Druckkräfte übertragen kann, so dass bei der Montage des Nockenstücks die flachen Endabschnitte der Lenker nur in die Längsnuten der Lagerzapfen eingesteckt zu werden brauchen. Als Alternative hierzu besteht dennoch auch die Möglichkeit, die Lenker mit einer sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragenden Verbindung an den Lagerzapfen aufzuhängen. In diesem Fall ist ein einziger exzentrisch an den Lagerzapfen angelenkter Lenker als Lenkgestänge ausreichend, um die Leitflügel in die gegensinnige Drehbewegung zu versetzen.
Erfindungsgemäß ist eine vom Betätigungsstift gesteuerte, d. h. passiv umschaltende Leiteinrichtung mit einem auflaufenden Leitflügel und einem ablaufenden Leitflügel vorgesehen. Mit dem auflaufenden Leitflügel ist derjenige bezeichnet, der bezüglich der Nockendrehrichtung als erstes mit dem Betätigungsstift in Eingriff gelangt, während der ablaufende Leitflügel nach dem Kreuzungsbereich mit dem Betätigungsstift zusammenwirkt und für das Einspuren des Betätigungsstifts in die vorgegebene Kulissenbahn verantwortlich ist. Die gegensinnige Drehung der Leitflügel wird durch den auflaufenden Leitflügel eingeleitet, indem dieser durch den Betätigungsstift axial verdrängt wird und dessen Drehbewegung über das Lenkgestänge auf den ablaufenden Leitflügel gegensinnig synchron übertragen wird. Durch die im Zusammenwirken mit dem Betätigungsstift selbststeuernd zwischen den Kulissenbahnen umschaltende Leiteinrichtung kann eine konstruktiv aufwändige, kostenintensive und/oder fehleranfällige Fremd- oder Aktivansteuerung des ablaufenden Leitflügels ersetzt werden.
Für den Fall, dass dennoch eine vom Betätigungsstift unabhängige Fremdansteuerung der Leiteinrichtung zur Umschaltung der Kulissenbahnen vorgesehen ist, kann auf den auflaufenden Leitflügel auch verzichtet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen.
Es zeigen:
1A–1D den Verschiebevorgang eines erfindungsgemäßen Nockenstücks im Zusammenspiel mit einem Betätigungsstift in einer ca. 90° Nockenwinkel betragenden Sequenz;
2A–2C eine kinematische Prinzipdarstellung einer vom Betätigungsstift gesteuerten Leiteinrichtung;
3, 4 das Nockenstück gemäß 1 in perspektivischer zusammengebauter bzw. explodierter Darstellung;
5 eine schematische Darstellung eines bekannten Nockenstücks, dessen Axialkulisse lediglich äußere Nutwände aufweist und
6 das Nockenstück gemäß 5 mit möglichen Fehlschaltungen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird zum besseren Verständnis ausgehend von den 5 und 6 erläutert, in denen ein Ausschnitt eines bekannten variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine gemäß der eingangs zitierten DE 101 48 177 A1 dargestellt ist. Der Ventiltrieb weist eine Nockenwelle 1 auf, die eine Trägerwelle 2 und ein darauf drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück 3' umfasst. Zu diesem Zweck weist die Trägerwelle 2 eine Außenlängsverzahnung auf, während das Nockenstück 3' mit einer entsprechenden Innenlängsverzahnung versehen ist. Die Verzahnungen sind an sich bekannt und hier nicht näher dargestellt. Das Nockenstück 3' weist eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken 4 und 5 mit gleichem Grundkreisradius und unterschiedlichen Nockenerhebungen auf, die von einem hier lediglich durch eine Nockenrolle 6 symbolisierten Nockenfolger, wie beispielsweise einem Schlepphebel, auf ein nicht dargestelltes Gaswechselventil je nach Axialstellung des Nockenstücks 3' selektiv übertragen werden. Unter den unterschiedlichen Nockenerhebungen sind entweder unterschiedliche Beträge des jeweiligen Nockenhubs und/oder unterschiedliche Ventilsteuerzeiten der Nocken 4, 5 zu verstehen.
Zur axialen Verschiebung des Nockenstücks 3' in der eingezeichneten Pfeilrichtung zwecks Umschaltung des in 5 momentan wirksamen Nockens 4 auf den Nocken 5 und zurück ist das Nockenstück 3' mit einer Axialkulisse 7' in Form einer Nut mit zwei sich kreuzenden Kulissenbahnen 8, 9 versehen. Diese sind hier lediglich durch äußere Nutwände 10 bis 13 vorgegeben, die mit einem Betätigungsstift 14 so zusammenwirken, dass das in Richtung des Radialpfeils rotierende Nockenstück 3' gemäß der Kulissenbahn 8 nach links und gemäß der Kulissenbahn 9 nach rechts verschoben wird. Die Kulissenbahn 8 ist durch eine gepunktet dargestellte Mittelpunktsbahn des in Axialrichtung der Nockenwelle 1 ortstest in der Brennkraftmaschine angeordneten Betätigungsstifts 14 relativ zum Nutgrund 18 der Axialkulisse 7' symbolisiert. Die Mittelpunktsbahn 9 verläuft spiegelsymmetrisch zur Mittelpunktsbahn 8.
Das Verschieben des Nockenstücks 3' wird durch radiales Einkoppeln des Betätigungsstifts 14 in die Axialkulisse 7' eingeleitet. Das rotierende und sich dabei gleichzeitig axial auf der Trägerwelle 2 verlagernde Nockenstück 3' stützt sich zunächst mit der beschleunigenden Nutwand 10 und – infolge seiner axialen Massenträgheit – ab dem Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 mit der ver zögernden Nutwand 12 am Betätigungsstift 14 ab. Der Verschiebevorgang des Nockenstücks 3' zurück nach rechts erfolgt mittels der beschleunigenden Nutwand 11 und der verzögernden Nutwand 13 symmetrisch hierzu. Da die axiale Massenträgheit des Nockenstücks 3' von dessen Drehzahl abhängt, ist es leicht nachvollziehbar, dass eine zu geringe Drehzahl und/oder eine zu hohe Reibung in der Verzahnung von Nockenstück 3' und Trägerwelle 2 den im Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 erforderlichen Anlagewechsel des Betätigungsstifts 14 zwischen der beschleunigenden Nutwand 10 bzw. 11 und der verzögernden Nutwand 12 bzw. 13 verhindern können.
Beispiele für einen nicht erfolgreichen Verschiebevorgang des Nockenstücks 3' sind in 6 dargestellt. Es handelt sich hierbei um die in Nockendrehrichtung nach dem Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 links und mittig in die Axialkulisse 7' eingezeichneten Mittelpunktsbahnen 16 und 17 des Betätigungsstifts 14. Die Mittelpunktsbahn 16 ergibt sich dadurch, dass das Nockenstück 3' durch eine an sich bekannte und hier nicht dargestellte Rastiervorrichtung zwischen der Trägerwelle 2 und dem Nockenstück 3' in seine rechte Endposition zurückgezogen wird. Die Mittelpunktsbahn 17 stellt im Hinblick auf einen erneuten Umschaltversuch eine weitaus kritischere Fehlschaltung des Nockenstücks 3' dar, da es hierbei auf „halbem Wege” zwischen seinen Endpositionen verharrt. Eine betriebliche Korrektur dieser Fehlschaltung ist in der Regel ausgeschlossen, da der Betätigungsstift 14 auch im Falle eines erneuten Einfahrens in die Axialkulisse 7' nicht mehr in Eingriff mit den Nutwänden 10 bis 13 gelangen kann.
Wie es in den 1A bis 1D in Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Nockenstück 3 erkennbar ist, wird die vorstehend geschilderte Problematik durch eine vom Betätigungsstift 14 gesteuerte Leiteinrichtung beseitigt. Diese weist zwei sich an den Nutgrund 18 der Axialkulisse 7 anschmiegende und gegensinnig drehende Leitflügel 19, 20 auf, deren Axialstirnseiten relativ zu den äußeren Nutwänden 10 bis 13 axialbewegliche innere Nutwände 21 bis 24 bilden. Die Leiteinrichtung ist mit einem später erläuterten Lenkgestänge zur Kopplung der Leitflügel 19, 20 ausgestattet, so dass diese im Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 gegensinnig synchron zueinander hin und her klappen. Dabei legen sich deren Enden jeweils axial gegenüberliegend an die äußeren Nutwände 10 oder 11 bzw. 12 oder 13 an. Folglich stellt die Leiteinrichtung im Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 eine Zwangsführung nach Art einer Weiche für den Betätigungsstift 14 dar, indem jeweils die momentan zu durchfahrende Kulissenbahn 8 oder 9 freigegeben und die andere Kulissenbahn 9 oder 8 gesperrt wird.
Ausgangspunkt der in den 1A bis 1D illustrierten und sich über etwa 90° Nockenwinkel erstreckenden Sequenz von links nach rechts des in Pfeilrichtung drehenden Nockenstücks 3 ist dessen linke Endposition (1A). Zu diesem Zeitpunkt ist noch die zuletzt durchfahrene Kulissenbahn 9 beim Verschieben des Nockenstücks 3 von rechts nach links freigegeben, d. h. im Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 liegen die innere Nutwand 21 des auflaufenden Leitflügels 19 an der äußeren Nutwand 10 und die innere Nutwand 23 des ablaufenden Leitflügels 20 an der äußeren Nutwand 12 an. Während nachfolgender Nockenwinkel wird der Leitflügel 19 durch die Verdrängungswirkung des Betätigungsstifts 14 axial verdrängt und so gedreht, dass schließlich dessen innere Nutwand 22 an der äußeren Nutwand 11 anliegt. Gemäß 1D befindet sich der Betätigungsstift 14 zu diesem Zeitpunkt kurz vor dem Kreuzungspunkt der Kulissenbahnen 8, 9. Wie erwähnt, sind die Leitflügel 19, 20 gegensinnig drehend miteinander gekoppelt, so dass nunmehr die innere Nutwand 24 des ablaufenden Leitflügels 20 an der äußeren Nutwand 13 zur Anlage gekommen und der Betätigungsstift 14 während der nachfolgenden Drehbewegung des Nockenstücks 3 in die freigegebene Kulissenbahn 8 einspurt und das Nockenstück 3 vollständig in dessen rechte Endposition verschiebt.
Die Rückverlagerung des Nockenstücks 3 von der rechten in die linke Endposition erfolgt in analoger Weise zu der dargestellten Sequenz.
Bei den 2A bis 2C handelt es sich um eine kinematische Prinzipdarstellung der Leiteinrichtung mit den Leitflügeln 19, 20 und dem Lenkgestänge zur synchron gegensinnigen Drehkopplung der Leitflügel 19, 20. Das Lenkgestänge besteht aus zwei Lenkern 25 und 26, die als Schubglieder ausgebildet sind und deren Endabschnitte zugkraftfrei an ebenen Betätigungsflächen 27, 28 ange lenkt sind, die an Lagerzapfen 29 der hin- und her drehenden Leitflügel 19, 20 exzentrisch verlaufen.
2A entspricht 1A: zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Leitflügel 19, 20 noch in der Stellung, in der die zuletzt durchfahrene Kulissenbahn 9 freigegeben ist. Der gemäß 2B vom Betätigungsstift 14 verdrängte und sich dabei drehende auflaufende Leitflügel 19 betätigt über dessen Betätigungsfläche 27 den einen Lenker 25, der seinerseits über die Betätigungsfläche 28 den ablaufenden Leitflügel 20 in Drehung versetzt. Die Bewegung des anderen Lenkers 26 folgt der Bewegung der Betätigungsflächen 27, 28 in die dazu entgegengesetzte Richtung, wie es durch die eingezeichneten Pfeile verdeutlicht ist. 2C entspricht 1C: die Drehbewegung der Leitflügel 19, 20 ist fast abgeschlossen, so dass nunmehr die Kulissenbahn 9 für den Betätigungsstift 14 gesperrt und die Kulissenbahn 8 nahezu freigegeben ist.
Das anhand der 1A bis 1D erläuterte Nockenstück 3 ist in den 3 und 4 perspektivisch dargestellt, und zwar als Zusammenbau bzw. als Explosion. Das Nockenstück 3 besteht im wesentlichen aus einem Nockenträger 30 mit zwei beidseits einer Gleitlagerstelle 31 verlaufenden Nockengruppen unterschiedlicher Nocken 4 und 5, der Axialkulisse 7 und der zuvor prinzipiell erläuterten Leiteinrichtung. Der Nockenträger 30 und die Axialkulisse 7 sind aus einem einzigen Rohling einstückig miteinander hergestellt. Radial unterhalb der Axialkulisse 7 verläuft eine spanend mittels Längs-Einstech-Profildrehen hergestellte Ausnehmung 32, die sich mit einem kreisringförmigen Querschnitt in Axialrichtung des Nockenstücks 3 erstreckt und zur Aufnahme des Lenkgestänges dient. Die hier ebenfalls als Schubglieder ausgebildeten Lenker 25, 26 sind aus Blechmaterial hergestellt und konzentrisch zur Ausnehmung 32 kreisbogenförmig umgebogen. Sie sind axial nebeneinander, gegensinnig drehbar und bei geringem Radialspiel in radial auswärtige Richtung abgestützt flachkant in der Ausnehmung 32 gelagert.
Da sich die Lenker 25, 26 lediglich über einen Kreisbogen von etwa 180° erstrecken, kann die Ausnehmung 32 in einer nicht dargestellten Ausführung auch ei nen entsprechend kreisringstückförmigen Querschnitt aufweisen, so dass das Nockenstück unterhalb der Ausnehmung massiv verbleibt.
Der Nutgrund 18 der Axialkulisse 7 ist beidseits des Kreuzungsbereichs 15 der Kulissenbahnen 8, 9 mit Lagerstellen 33 für die zylindrischen Lagerzapfen 29 der Leitflügel 19, 20 versehen. In die Lagerzapfen 29 ist jeweils eine orthogonal zu deren Drehachse verlaufende Längsnut 34 zur Bildung der Betätigungsflächen 27, 28 gemäß den 2A bis 2C eingearbeitet. In die Längsnuten 34 sind die stirnseitig mit Kontaktschrägen 35 versehenen Endabschnitte der Lenker 25, 26 zugkraftfrei eingesteckt. Die Tiefe der als konzentrische Sacklochbohrungen hergestellten Lagerstellen 33 ist so bemessen, dass die Längsnuten 34 der sich in die Ausnehmung 32 erstreckenden Lagerzapfen 29 weitgehend mit dem Querschnitt der Ausnehmung 32 fluchten.
Zur axialen Positionierung und Fixierung der Lenker 25, 26 in der Ausnehmung 32 dient ein stirnseitig am Nockenstück 3 in die Ausnehmung 32 eingesetzter Sicherungsring 36. Dieser ist hier als ebenfalls aus Blechmaterial hergestellte dünnwandige Buchse ausgebildet und wird nach Montage der Leiteinrichtung in die Ausnehmung 32 eingepresst.
Wie es in einer Zusammenschau der 3 und 4 mit den 1A bis 1D deutlich wird, weisen die Leitflügel 19, 20 ein in Umfangsrichtung der Axialkulisse 7 veränderliches und hier sichelförmiges Profil auf. Dieses ist so gestaltet, dass im Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 bei freigegebener Kulissenbahn 8 die äußere Nutwand 10 und die innere Nutwand 21 sowie die äußere Nutwand 12 und die innere Nutwand 23 im wesentlichen äquidistant zueinander und mit geringem Axialspiel zum Betätigungsstift 14 verlaufen. Bei freigegebener Kulissenbahn 9 gilt dies entsprechend für die äußeren Nutwände 11 bzw. 13 und die inneren Nutwände 22 bzw. 24. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind unter geringem Axialspiel wenige zehntel Millimeter zu verstehen, um welche die so gebildeten Kulissenbahnen 8, 9 breiter als der Durchmesser des Betätigungsstifts 14 ist. Die Leitflügel 19, 20 sind ferner so profiliert, dass die in einer Flucht liegenden äußeren Nutwände 10 bis 13 und inneren Nutwände 21 bis 24 – in 1D sind dies die Nutwände 10 und 23 bzw. 21 und 12 – weitestgehend stufenlos aneinander anschließen, damit der Betätigungsstift 14 den Kreuzungsbereich 15 der Kulissenbahnen 8, 9 möglichst ruckfrei passiert.

1: Nockenwelle
2: Trägerwelle
3: Nockenstück
4: Nocken
5: Nocken
6: Nockenrolle
7: Axialkulisse
8: Kulissenbahn
9: Kulissenbahn
10: äußere Nutwand
11: äußere Nutwand
12: äußere Nutwand
13: äußere Nutwand
14: Betätigungsstift
15: Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen
16: Mittelpunktsbahn des Betätigungsstifts
17: Mittelpunktsbahn des Betätigungsstifts
18: Nutgrund der Axialkulisse
19: auflaufender Leitflügel
20: ablaufender Leitflügel
21: innere Nutwand
22: innere Nutwand
23: innere Nutwand
24: innere Nutwand
25: Lenker
26: Lenker
27: Betätigungsfläche
28: Betätigungsfläche
29: Lagerzapfen
30: Nockenträger
31: Gleitlagerstelle
32: Ausnehmung
33: Lagerstelle für Lagerzapfen
34: Längsnut
35: Kontaktschräge
36: Sicherungsring

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 10148177 A1 [0002, 0025]
- DE 102008024911 A1 [0006, 0008]
- DE 102007051739 A1 [0007]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (1), die eine Trägerwelle (2) sowie ein darauf drehfest und axialverschiebbar angeordnetes Nockenstück (3) umfasst, das einen Nockenträger (30) mit zumindest einer Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (4, 5) mit unterschiedlichen Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse (7) mit äußeren Nutwänden (10, 11, 12, 13) zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen (8, 9) aufweist, und mit einem in die Axialkulisse (7) einkoppelbaren Betätigungsstift (14) zum Verschieben des Nockenstücks (3) in Richtung beider Kulissenbahnen (8, 9), wobei das Nockenstück (3) mit einer vom Betätigungsstift (14) gesteuerten Leiteinrichtung versehen ist, die zwei gegensinnig drehende Leitflügel (19, 20) zur Bildung relativ zu den äußeren Nutwänden (10, 11, 12, 13) axialbeweglicher innerer Nutwände (21, 22, 23, 24) der Axialkulisse (7) aufweist und nach Art einer Weiche im Kreuzungsbereich (15) der Kulissenbahnen (8, 9) zwischen diesen umschaltet, so dass für den Betätigungsstift (14) eine der Kulissenbahnen (8, 9) freigegeben und die andere Kulissenbahn (9, 8) gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflügel (19, 20) mit Lagerzapfen (29) versehen sind, die in beidseits des Kreuzungsbereichs (15) der Kulissenbahnen (8, 9) am Nutgrund (18) der Axialkulisse (7) verlaufenden Lagerstellen (33) drehbar aufgenommen sind, und dass die Leiteinrichtung ein die Leitflügel (19, 20) koppelndes Lenkgestänge aufweist, das an den Lagerzapfen (29) angelenkt ist und die gegensinnige Drehbewegung der Leitflügel (19, 20) synchronisiert.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflügel (19, 20) ein in Umfangsrichtung der Axialkulisse (7) veränderliches Profil aufweisen dergestalt, dass die äußeren Nutwände (10, 11, 12, 13) und die inneren Nutwände (21, 22, 23, 24) im Kreuzungsbereich (15) der Kulissenbahnen (8, 9) im wesentlichen äquidistant zueinander und axialspielarm zum Betätigungsstift (14) verlaufen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (3) mit einer radial unterhalb der Axialkulisse (7) verlaufenden Ausnehmung (32) versehen ist, die sich mit einem kreisring- oder kreisringstückförmigen Querschnitt in Axialrichtung des Nockenstücks (3) erstreckt und in der das Lenkgestänge vollständig aufgenommen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkulisse (7) und der Nockenträger (30) einstückig miteinander und die kreisringförmige Ausnehmung (32) spanend hergestellt sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (32) mittels Längs-Einstech-Profildrehen hergestellt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgestänge mittels eines Sicherungsrings (36) axial fixiert sind, der stirnseitig am Nockenstück (3) in der kreisringförmigen Ausnehmung (32) eingesetzt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (36) aus Flachmaterial hergestellt und flachkant in der Ausnehmung (32) eingepresst ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgestänge zwei kreisbogenförmige Lenker (25, 26) aufweist, die axial ne beneinander, gegensinnig drehbar und in radial auswärtige Richtung abgestützt in der Ausnehmung (32) gelagert sind und deren Endabschnitte an den sich in die Ausnehmung (32) erstreckenden Lagerzapfen (29) der Leitflügel (19, 20) exzentrisch angelenkt sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (25, 26) aus Flachmaterial hergestellt und flachkant in der Ausnehmung (32) gelagert sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (29) der Leitflügel (19, 20) jeweils mit einer orthogonal zu deren Drehachse verlaufenden Längsnut (34) versehen sind, in welchen die Endabschnitte der als Schubglieder ausgebildeten Lenker (25, 26) zugkraftfrei aufgenommen sind.