DE102009048621B4

DE102009048621B4 - Ventiltrieb für Gaswechselventile mit Verspannung von Grundnockenwelle und Nockenträger in Umfangs- oder Drehrichtung

Info

Publication number: DE102009048621B4
Application number: DE102009048621.6A
Authority: DE
Inventors: Richard Clos; Marc Deblaize
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2029-10-07
Also published as: DE102009048621A1

Abstract

Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer drehbaren Grundnockenwelle (3), die eine Außenverzahnung (19) aufweist, und mindestens einem Nockenträger (4), der eine mit der Außenverzahnung (19) zusammenwirkende komplementäre Innenverzahnung (20) aufweist und auf der Grundnockenwelle (3) zwischen mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Verschiebestellungen verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundnockenwelle (3) und der Nockenträger (4) zusammenwirkende Mittel (34, 38; 34, 40, 41; 34, 48, 49, 50) aufweisen, die in mindestens einer Verschiebestellung für eine ununterbrochene gegenseitige Anpressung von gegenüberliegenden Zahnflanken der Außen- und der Innenverzahnung (19, 20) sorgen, wobei die zusammenwirkenden Mittel (34, 38; 34, 40, 41; 34, 48, 49, 50) in mindestens einer Verschiebestellung eine in Umfangsrichtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (FT) in den Nockenträger (4) einleiten, um Zahnflanken der Innenverzahnung (20) des Nockenträgers (4) ununterbrochen gegen gegenüberliegende Zahnflanken der Außenverzahnung (19) der Grundnockenwelle (3) anzupressen, und wobei die zusammenwirkenden Mittel (34, 38; 34, 40, 41; 34, 48, 49, 50) eine Raste mit einem Rastelement umfassen, das von einer Feder in eine gegenüberliegende Vertiefung gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen sind Ventiltriebe bekannt, bei denen das Arbeitsspiel beeinflusst werden kann, um beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten. und/oder des Hubs der Gaswechselventile zu ermöglichen.
Aus der EP 1 608 849 B1 ist bereits ein Ventiltrieb der eingangs genannten Art für einen Vierzylinder-Reihenmotor bekannt, bei dem die Einlassventile und die Auslassventile der vier Zylinder mittels einer Einlassgrundnockenwelle bzw. einer Auslassgrundnockenwelle gesteuert werden. Sowohl auf der Einlassgrundnockenwelle und auf der Auslassgrundnockenwelle sind jeweils vier Nockenträger drehfest und axial verschiebbar angeordnet, von denen jeder die Einlass- bzw. Auslassventile eines Zylinders steuert. Jeder Nockenträger weist an seinem inneren Umfang eine mit einer Außenverzahnung der Grundnockenwelle im Zahneingriff stehende Innenverzahnung und an seinem äußeren Umfang zwei axial versetzte Nockenpaare auf, von denen jede zwei Nocken mit verschiedenen Nockenprofilen umfasst. Durch axiale Verschiebung des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle entlang der Verzahnungen zwischen zwei Verschiebe- oder Endstellungen kann jeweils einer der beiden Nocken jedes Nockenpaars mit einem Schlepphebel von einem der Ventile in Anlagekontakt gebracht werden, wodurch sich der Hub und/oder die Öffnungszeiten des Ventils zur Anpassung an unterschiedlichen Betriebszustände verstellen lassen. Die axiale Verschiebung jedes Nockenträgers auf der Nockenwelle in entgegengesetzten Richtungen erfolgt mit Hilfe von zwei Schneckentrieben an den Stirnenden des Nockenträgers. In den beiden Verschiebe- oder Endstellungen der Nockenträger werden diese jeweils mittels einer Kugelraste gegen eine Anlagefläche des Zylinderkopfgehäuses anliegend fixiert. Die Kugelraste umfasst eine Schraubendruckfeder und eine Rastkugel, die in eine radiale Sacklochbohrung der Kurbelwelle eingesetzt sind. Die Rastkugel steht in jeder Endstellung des Nockenträgers mit einer von zwei axial versetzten Rastrillen in der inneren Umfangsfläche des Nockenträgers im Rasteingriff, wobei sie von der Schraubendruckfeder gegen eine schräge Flanke der jeweiligen Rastrille angepresst wird, um eine Axialkraft in den Nockenträger einzuleiten und diesen dadurch gegen eine der beiden entgegengesetzten gehäusefesten Anlageflächen anliegend zu arretieren.
Um eine reibungsarme axiale Verschiebung des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle zu ermöglichen, liegen sich die Zahnflanken der Außenverzahnung der Grundnockenwelle und die Innenverzahnung des Nockenträgers gewöhnlich mit Spielpassung gegenüber. Da jedoch im Betrieb der Brennkraftmaschine durch die Bewegung der Nocken über die Schlepphebel wechselnde Lastmomente in den Nockenträger eingeleitet werden, kommt es infolge der Spielpassung zu Anlagewechseln zwischen der Innenverzahnung des Nockenträgers und der Außenverzahnung der Grundnockenwelle, bei denen die beiden entgegengesetzten Zahnflanken von jedem Zahn der Innenverzahnung des Nockenträgers abwechselnd mit der jeweils gegenüberliegenden Zahnflanke zweier benachbarter Zähne der Außenverzahnung in Anlagekontakt treten, und umgekehrt. Diese Anlagewechsel verursachen Geräusche, die vor allem im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine als störend empfunden werden.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift DE 103 49 902 A1 bekannt. Diese betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle, auf der axial verschiebbare Nockenstücke angeordnet sind. Die Verbindung zwischen der Nockenwelle und den Nockenstücken erfolgt durch eine Verzahnung, die als mehrgängiges Steilgewinde ausgeführt ist.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich die störenden Geräusche zumindest in einem Teil der Betriebzustände der Brennkraftmaschine bzw. der entsprechenden Verschiebestellungen der Nockenträger vermeiden lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Grundnockenwelle und der Nockenträger zusammenwirkende Mittel aufweisen, die in mindestens einer Verschiebestellung für eine ununterbrochene gegenseitige Anpressung von gegenüberliegenden Zahnflanken der Außen- und der Innenverzahnung sorgen, so dass es trotz der Spielpassung der zusammenwirkenden Verzahnungen und der in den Nockenträger eingeleiteten wechselnden Lastmomente nicht mehr zu Anlagewechseln kommt. Weiterhin ist vorgesehen, dass die zusammenwirkenden Mittel in mindestens einer Verschiebestellung eine in Umfangsrichtung der Grundnockenwelle und des Nockenträgers wirkende Kraft oder Kraftkomponente in den Nockenträger einleiten, um Zahnflanken der Innenverzahnung des Nockenträgers ununterbrochen gegen gegenüberliegende Zahnflanken der Außenverzahnung der Grundnockenwelle anzupressen, wobei die zusammenwirkenden Mittel eine Raste mit einem Rastelement umfassen, das von einer Feder in eine gegenüberliegende Vertiefung gedrückt wird.
Die zusammenwirkenden Mittel leiten in mindestens einer Verschiebestellung eine in Umfangsrichtung bzw. in tangentialer Richtung der Grundnockenwelle und des Nockenträgers wirkende Kraft oder Kraftkomponente in den Nockenträger ein, um die Zahnflanken der Innenverzahnung des Nockenträgers in dieser Richtung ununterbrochen gegen die gegenüberliegenden Zahnflanken der Außenverzahnung der Grundnockenwelle anzupressen. Die Kraft oder Kraftkomponente wird dabei bevorzugt entgegen der Drehrichtung der Grundnockenwelle und des Nockenträgers in den letzteren eingeleitet.
Die Einleitung der tangentialen Kraft oder Kraftkomponente erfolgt in einer ähnlichen Art und Weise, in der wie eingangs beschrieben die Einleitung einer axialen Kraft oder Kraftkomponente in den Nockenträger erfolgt, um diesen in den Verschiebestellungen zu arretieren, nämlich mit Hilfe einer Raste, die als Kugelraste ausgestaltet sein kann. Die Kugelraste umfasst zweckmäßig eine Kugel und eine Feder, die in einer zum Nockenträger hin offenen Ausnehmung der Grundnockenwelle untergebracht sind, sowie eine Vertiefung im Nockenträger, die der Ausnehmung in der Verschiebestellung gegenüberliegt und so ausgebildet ist, dass die Kugel eine in einer Umfangsrichtung bzw. tangentialen Richtung der Grundnockenwelle und des Nockenträgers wirkende Kraft oder Kraftkomponente auf die Begrenzung der Vertiefung ausübt, wenn sie von der Feder in die Vertiefung gepresst wird. An Stelle einer Kugelraste kann jedoch grundsätzlich auch eine Raste verwendet werden, bei der ein anders geformtes Rastelelement, wie zum Beispiel ein Bolzen mit einem gerundeten Stirnende, von einer Feder in eine gegenüberliegende Vertiefung gedrückt wird. Im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung soll der Begriff Kugelraste bzw. Kugel daher auch solche Rasten bzw. Rastelemente umfassen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine teilweise weggeschnittene Ansicht eines Teils eines Ventiltriebs von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer Grundnockenwelle und einem auf der Grundnockenwelle verschiebbaren Nockenträger;
2 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Teils der Grundnockenwelle und des Nockenträgers und aus 1;
3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
4 eine vergrößerte Schnittansicht des Ausschnitts IV aus 2;
5 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht entsprechend 2, jedoch mit einem modifizierten Nockenträger;
6 eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Längsmittelebene der Grundnockenwelle und des Nockenträges aus 5;
7 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in 6;
8 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht entsprechend 2, jedoch mit einer modifizierten Grundnockenwelle und einem anderen modifizierten Nockenträger;
9 eine vergrößerte Schnittansicht entlang einer Längsmittelebene der Grundnockenwelle und des Nockenträges aus 8;
10 eine Querschnittsansicht der Grundnockenwelle und des Nockenträges entlang der Linie X-X in 9;
11 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 9;
12 eine Schnittansicht entsprechend 10, jedoch von einem noch anderen modifizierten Nockenträger.
Der in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Ventiltrieb 1 von Einlass- oder Auslassventilen 2 von Zylindern einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) gestattet es, den Hub und/oder die Öffnungszeiten der Ventile 2 jedes Zylinders unabhängig vom Hub und/oder den Öffnungszeiten der Ventile 2 der übrigen Zylinder einer Zylinderbank zum Beispiel drehzahlabhängig zu verstellen.
Der Ventiltrieb 1 umfasst dazu eine obenliegende, an ihren Stirnenden (nicht dargestellt) in einem Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagerte Grundnockenwelle 3, auf der für jedes Paar von Ventilen 2 ein Nockenträger 4 drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle 3 montiert ist. Der Ventiltrieb 1 umfasst weiter für jeden Nockenträger 4 zwei Aktuatoren 5, mit denen sich der Nockenträger 4 auf der Grundnockenwelle 3 zwischen zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten definierten Endstellungen verschieben lässt.
Der hohlzylindrische Nockenträger 4 weist an seinem äußeren Umfang jeweils zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Paare von Nocken 6, 7 und 8, 9 auf, wobei die beiden Nocken 6, 7 bzw. 8, 9 jedes Nockenpaars unterschiedliche Konturen besitzen. Jedes der beiden Paare von Nocken 6, 7 und 8, 9 wirkt mit einer Rolle 10 eines schwenkbar gelagerten Rollenschlepphebels 11 des zugehörigen Ventils 2 zusammen. Zur Veränderung des Hubs und/oder Öffnungszeit der Ventile 2 kann durch ein axiale Verschiebung des Nockenträgers 4 in eine der Endstellungen nach Bedarf einer der beiden Nocken 6, 7 bzw. 8, 9 jedes Nockenpaars mit der Rolle 10 des zugehörigen Rollenschlepphebels 11 in Anlagekontakt gebracht werden, so dass sich die Rolle 10 während jeder Umdrehung der Grundnockenwelle 3 einmal über die Kontur des gegen die Rolle 10 anliegenden Nockens 6 oder 7 bzw. 8 oder 9 hinwegbewegt und den Rollenschlepphebel 11 entsprechend der Kontur des Nockens 6 oder 7 bzw. 8 oder 9 verschwenkt. Dabei werden von den Rollen 10 der Rollenschlepphebel 11 wechselnde Lastmomente M in den Nockenträger eingeleitet.
Die Nocken 6, 7 bzw. 8, 9 der beiden Nockenpaare sind jeweils beiderseits eines zylindrischen Abschnitts 12 des Nockenträgers 4 angeordnet, dessen Umfangsfläche 13 eine Lagerfläche eines zur Lagerung der Grundnockenwelle 3 zwischen ihren Stirnenden dienenden Gleitlagers 14 bildet, durch das sich der Nockenträger 4 drehbar und axial verschiebbar hindurch erstreckt. Das Gleitlager 14 ist in einen ortsfesten Lagerbock 15 des Zylinderkopfgehäuses eingesetzt. Um für eine definierte Position des Nockenträgers 4 in seinen Endstellungen zu sorgen, bilden entgegengesetzte Stirnflächen 16, 17 des Lagerbocks 15 Anschläge, gegen die in jeder der beiden Endstellungen eine innere Stirnfläche 18 eines zum Abschnitt 12 benachbarten Nockens 7 oder 8 anliegt, wie in 1 am Beispiel des Nockens 7 dargestellt.
Um eine drehfeste und axial verschiebbare Montage des Nockenträgers 4 auf der Grundnockenwelle 3 zu ermöglichen, weist der hohlzylindrische Nockenträger 4 an seinem inneren Umfang eine Innenverzahnung 20 auf, die mit einer Außenverzahnung 19 auf der Grundnockenwelle 3 kämmt. Wie am besten in 4 dargestellt, greifen die beiden Verzahnungen 19, 20 mit Spielpassung S ineinander.
Die axiale Verschiebung des Nockenträgers 4 in eine der beiden Endstellungen wird vorgenommen, wenn Grundkreisabschnitte der Kontur der Nocken 6, 7 bzw. 8, 9 den Rollen 10 der Rollenschlepphebel 11 gegenüberliegen. Zur Verschiebung wird jeweils einer der Aktuatoren 5 betätigt, um einen Mitnehmer 21 des betätigten Aktuators 5 auszufahren, in eine gegenüberliegende links- bzw. rechtsgängige schraubenförmige Nut 22 im äußeren Umfang des Nockenträgers 4 einzuspuren und über eine Umdrehung der Grundnockenwelle 3 im Eingriff mit der Nut 22 zu halten. Infolge der Bewegung des Mitnehmers 21 durch die schraubenförmige Nut 22 wird der Nockenträger 4 mittels des vom Mitnehmer 21 und der Nut 22 gebildeten Schraubentriebs nach links bzw. nach rechts in die jeweils andere Endstellung verschoben, deren Abstand A dem Mittenabstand der beiden Nocken 6, 7 bzw. 8, 9 jedes Nockenpaars entspricht.
Um den Nockenträger 4 in jeder der beiden Endstellungen gegen eine der Stirnflächen 16, 17 des Lagerbocks 15 anliegend festzuhalten oder zu arretieren, ist im hohlen Inneren des Nockenträgers 4 eine Arretiereinrichtung 23 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel in den 1 bis 4 ist die Arretiereinrichtung 23 in der Nähe von einem Stirnende des Nockenträgers 4 radial einwärts von der schraubenförmigen Nut 22 angeordnet und umfasst eine in eine Sacklochbohrung 24 der Grundnockenwelle 3 eingesetzte Kugelraste 25, sowie zwei umlaufende Rastnuten 26, 27 an einem benachbarten inneren Umfangsabschnitt des Nockenträgers 4.
Die Kugelraste 25 besteht im Wesentlichen aus einer Rastkugel 28, deren Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Sacklochbohrung 24 ist, sowie einer zwischen der Rastkugel 28 und dem Boden der Sacklochbohrung 24 angeordneten vorgespannten Schraubendruckfeder 29. Die Schraubendruckfeder 29 übt eine in Richtung einer Längsmittelachse 30 der Sacklochbohrung 24 ausgerichtete Federkraft F auf die in der Sacklochbohrung 24 verschiebbare Rastkugel 28 aus. Diese Federkraft F hält die Rastkugel 28 in jeder der beiden Endstellungen des Nockenträgers 4 im Eingriff mit einer der Rastnuten 26 bzw. 27, in denen die Rastkugel 28 gegen eine von zwei gegenüberliegenden schrägen Nutflanken 31 bzw. 32 angepresst wird. Dadurch wird über die Rastkugel 28 von der Schraubendruckfeder 29 eine in Richtung der Drehachse 33 der Grundnockenwelle 3 wirkende Axialkraftkomponente F_A in den Nockenträger 4 eingeleitet, um einen der Nocken 7 oder 8 gegen eine der Stirnflächen 16, 17 des Lagerbocks 15 anzupressen und dadurch den Nockenträger 4 in der zugehörigen Endstellung zu arretieren, wie in 2 am Beispiel des Nockens 8 dargestellt.
Um zu vermeiden, dass es infolge der Spielpassung S zwischen den beiden Verzahnungen 19, 20 und von den Rollen 10 der Rollenschlepphebel 11 in den Nockenträger 4 eingeleiteten wechselnden Lastmomenten M zu Anlagewechseln der ineinander greifenden Zähne der beiden Verzahnungen 19, 20 und damit zu einer Entstehung von Geräuschen kommt, die vor allem im Leerlaufbetrieb störend wirken, ist bei dem Ausführungsbeispiel in den 1 bis 4 in der Nähe des entgegengesetzten Stirnendes des Nockenträgers 4 eine weitere Kugelraste 34 in eine radiale Sacklochbohrung 35 der Grundnockenwelle 3 eingesetzt. Diese Kugelraste 34 weist denselben Aufbau wie die Kugelraste 25 auf und umfasst ebenfalls eine Kugel 36, die von einer Schraubendruckfeder 37 gegen den gegenüberliegenden inneren Umfangsabschnitt des Nockenträgers 4 angepresst wird. Der Umfangsabschnitt ist dort jedoch mit einer eingefrästen Vertiefung in Form einer flachen Kugelkalotte 38 versehen, die der Mündung der Sacklochbohrung 35 in der zum Leerlaufbetrieb zugehörigen Endstellung des Nockenträgers 4 etwas versetzt gegenüberliegt. Die teilsphärische Kugelkalotte 38 weist einen Krümmungsradius auf, der größer als der Radius der Kugel 36 ist. Die Kugelkalotte 38 ist so angeordnet, dass ihr Mittelpunkt etwas in Umfangsrichtung gegenüber der durch die Mitte der Kugel 36 verlaufenden Mittelachse der Sacklochbohrung 35 versetzt ist, so dass die Kugel 36 im Leerlaufbetrieb durch die Federkraft F der Schraubendruckfeder 37 gegen einen in Drehrichtung D der Grundnockenwelle 3 und des Nockenträgers 4 weisenden Begrenzungswandabschnitt 39 der Kugelkalotte 38 angepresst wird, wie in 3 dargestellt. Dadurch wird von der Kugel 36 der Kugelraste 34 eine entgegen der Drehrichtung weisende Umfangs- oder Tangentialkraftkomponente F_T in den Nockenträger 4 eingeleitet. Diese Kraftkomponente F_T wird durch eine geeignete Dimensionierung der Schraubendruckfeder 37 bzw. des Versatzes der Mittelpunkte der Kugel 36 und der Kugelkalotte 38 so eingestellt, dass die Zähne der Innenverzahnung 20 des Nockenträgers 4 im Leerlaufbetrieb ununterbrochen mit einer positiven, entgegen der Drehrichtung D wirkenden Anpresskraft, d. h. ohne jeglichen Anlagewechsel, gegen die in dieser Richtung benachbarten Zähne der Außenverzahnung 19 der Grundnockenwelle 3 angepresst werden, wie in 2 in der Mitte dargestellt.
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel in den 2 bis 4, wo die Vertiefung die Form einer Kugelkalotte 38 aufweist, die der Mündung der Sacklochbohrung 35 nur im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine gegenüberliegt, weist der innere Umfangsabschnitt des Nockenträgers 4 bei dem in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei in axialer Richtung des Nockenträgers 4 aneinandergrenzende Vertiefungen 40, 41 auf, die der Mündung der Sacklochbohrung 35 jeweils in einer der beiden Verschiebestellungen des Nockenträgers 4 gegenüberliegen. Wie am besten in 7 dargestellt, weisen die beiden Vertiefungen 40, 41 bei Betrachtung in Richtung der Pfeile VII in 6 jeweils einen allgemein tropfenförmigen Umriss auf, wobei sie an ihren voneinander abgewandten Seiten durch teilsphärische Begrenzungsflächen 42 und an ihren einander zugewandten Seiten durch Mantelflächenabschnitte 43 eines Kegelstumpfs begrenzt werden, die in der Mitte zwischen den beiden Vertiefungen 40, 41 aneinander stoßen. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel in den 1 bis 4 ist die durch die Mitte der Kugel 36 verlaufende Mittelachse der Sacklochbohrung 35 in Bezug zu einer Mittel- oder Symmetrieachse 44 der beiden Vertiefungen 40, 41 in Umfangsrichtung der Grundnockenwelle 3 und des Nockenträgers 4 um ein gewisses Maß V versetzt, wie in 7 dargestellt. In axialer Richtung ist die Sacklochbohrung 35 in Bezug zum Nockenträger 4 so angeordnet, dass die Kugel 36 in den beiden Endstellungen des Nockenträgers 4 jeweils gegen die Mantelfläche 43 von einer der beiden Vertiefungen 40, 41 angepresst wird, wie in 6 und 7 beispielhaft dargestellt.
Durch diese Anordnung übt die Kugel 36 der Kugelraste 34 infolge der Kraft F der Schraubendruckfeder 37 wie bei dem Ausführungsbeispiel in den 2 bis 4 eine entgegen der Drehrichtung D der Grundnockenwelle 3 und des Nockenträgers 4 wirkende Umfangs- oder Tangentialkraftkomponente F_T auf den Nockenträger 4 aus. Wegen der beiden Vertiefungen 40, 41 werden jedoch in jeder der beiden Endstellungen des Nockenträgers 4 die Zähne von dessen Innenverzahnung 20 ununterbrochen mit einer positiven, entgegen der Drehrichtung D wirkenden Anpresskraft gegen die in dieser Richtung benachbarten Zähne der Außenverzahnung 19 der Grundnockenwelle 3 angepresst und dadurch der Nockenträger 4 mit der Grundnockenwelle 3 verspannt.
Darüber hinaus übt die Kugel 36 der Kugelraste 34 jedoch in jeder der beiden Endstellungen des Nockenträgers 4 zusätzlich eine in Richtung der Drehachse 33 der Grundnockenwelle 3 wirkende Axialkraftkomponente F_A auf den Nockenträger 4 aus, um einen der Nocken 7 oder 8 gegen eine der Stirnflächen 16, 17 des Lagerbocks 15 anzupressen und dadurch den Nockenträger 4 in der zugehörigen Endstellung zu arretieren. Die Kugelraste 34 bildet somit die Arretiereinrichtung 23, so dass die in 2 dargestellte Kugelraste 25 entbehrlich ist.
Die in 2 dargestellte Kugelraste 25 ist auch bei dem Ausführungsbeispiel in den 8 bis 12 entbehrlich, wo die Schraubendruckfeder 37 der Kugelraste 34 zwischen der Kugel 36 und einer weiteren Kugel 45 in eine radiale Durchgangsbohrung 46 der Grundnockenwelle 3 eingesetzt ist, während der innere Umfangsabschnitt des Nockenträgers 4 in diesem Bereich an diametral entgegengesetzten Stellen mit zwei länglichen, in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefungen 47, 48 bzw. mit einer länglichen, allgemein in axialer Richtung verlaufenden Vertiefung 49 versehen ist.
Wie am besten in 9 und 10 dargestellt, weisen die beiden Vertiefungen 47, 48 einander zugewandte schräge Begrenzungsflächen 50 mit einem in Umfangsrichtung allgemein gleich bleibenden Querschnitt auf und. sind so angeordnet, dass die Schraubendruckfeder 37 die Kugel 36 in den beiden Endstellungen des Nockenträgers 4 jeweils' gegen eine der schrägen Begrenzungsflächen 50 anpresst. Dadurch wirkt die Kugel 36 in jeder Endstellung des Nockenträgers 4 mit einer in Richtung der Drehachse 33 der Grundnockenwelle 3 wirkenden Axialkraftkomponente F_A auf den Nockenträger 4 ein, um einen der Nocken 7 oder 8 gegen die benachbarte Stirnfläche 16 bzw. 17 des Lagerbocks 15 anzupressen.
Demgegenüber weist die Vertiefung 49 entweder einen geradlinigen oder einen allgemein nierenförmigen Verlauf auf, wie in 11 bzw. 12 dargestellt. Die in 11 dargestellte geradlinige Vertiefung 49 weist eine gegenüber der Längsmittelachse der Durchgangsbohrung in Umfangsrichtung um ein Maß V versetzte Längsmittelachse 51 auf, so dass die Kugel 36 sowohl in den beiden Endstellungen als auch zwischen diesen gegen eine seitliche Begrenzungswand 52 der Vertiefung 49 angepresst wird und eine Umfangs- oder Tangentialkraftkomponente F_T auf den Nockenträger 4 ausübt. Dies verhindert wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen einen durch wechselnde Lastmomente bedingten Anlagewechsel zwischen den Verzahnungen 20, 19 des Nockenträgers 4 und der Grundnockenwelle 3.
Die in 12 dargestellte Vertiefung 49 ist so geformt, dass die Kugel 45 nur in den beiden Endstellungen des Nockenträgers 4 eine Umfangs- oder Tangentialkraftkomponente F_T auf den Nockenträger 4 ausübt, während sie zwischen den Endstellungen nicht gegen die seitliche Begrenzungswand 52 der Vertiefung 49 angepresst wird und daher keine solche Kraftkomponente F_T auf den Nockenträger 4 einwirkt. Dadurch kann die Reibkraft vermindert werden, die der Verschiebung des Nockenträgers 4 zwischen den Endstellungen entgegenwirkt.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltrieb
2: Ventile, Einlass- oder Auslassventile
3: Grundnockenwelle
4: Nockenträger
5: Aktuator
6: Nocken
7: Nocken
8: Nocken
9: Nocken
10: Rolle
11: Rollenschlepphebel
12: Abschnitt
13: Umfangsfläche
14: Gleitlager
15: Lagerbock
16: Stirnfläche Lagerbock
17: Stirnfläche Lagerbock
18: Stirnfläche Nocken
19: Außenverzahnung, Verzahnung
20: Innenverzahnung, Verzahnung
21: Mitnehmer
22: Nut
23: Arretiereinrichtung
24: Sacklochbohrung
25: Kugelraste
26: Rastnut
27: Rastnut
28: Rastkugel
29: Schraubendruckfeder
30: Längsmittelachse der Sacklochbohrung
31: schräge Nutflanke
32: schräge Nutflanke
33: Drehachse der Grundnockenwelle
34: Kugelraste, Mittel
35: Sacklochbohrung, Ausnehmung
36: Kugel
37: Schraubendruckfeder, Feder
38: Kugelkalotte, Vertiefung, Mittel
39: Begrenzungswandabschnitt der Kugelkalotte, Begrenzung
40: Vertiefung, Mittel
41: Vertiefung, Mittel
42: teilsphärische Begrenzungsfläche
43: Mantelflächenabschnitt, Begrenzung
44: Mittel- oder Symmetrieachse
45: Kugel
46: Durchgangsbohrung, Ausnehmung
47: Vertiefung
48: Vertiefung, Mittel
49: Vertiefung, Mittel
50: Begrenzungsfläche, Mittel
51: Längsmittelachse der Vertiefung
52: Begrenzungswand der Vertiefung, Begrenzung
A: Abstand
D: Drehrichtung
F: Federkraft
F_A: Axialkraftkomponente, Kraftkomponente
F_T: Umfangs- oder Tangentialkraftkomponente, Kraftkomponente
M: Lastmoment
S: Spielpassung
V: Maß

Claims

Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer drehbaren Grundnockenwelle (3), die eine Außenverzahnung (19) aufweist, und mindestens einem Nockenträger (4), der eine mit der Außenverzahnung (19) zusammenwirkende komplementäre Innenverzahnung (20) aufweist und auf der Grundnockenwelle (3) zwischen mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Verschiebestellungen verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundnockenwelle (3) und der Nockenträger (4) zusammenwirkende Mittel (34, 38; 34, 40, 41; 34, 48, 49, 50) aufweisen, die in mindestens einer Verschiebestellung für eine ununterbrochene gegenseitige Anpressung von gegenüberliegenden Zahnflanken der Außen- und der Innenverzahnung (19, 20) sorgen, wobei die zusammenwirkenden Mittel (34, 38; 34, 40, 41; 34, 48, 49, 50) in mindestens einer Verschiebestellung eine in Umfangsrichtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_T) in den Nockenträger (4) einleiten, um Zahnflanken der Innenverzahnung (20) des Nockenträgers (4) ununterbrochen gegen gegenüberliegende Zahnflanken der Außenverzahnung (19) der Grundnockenwelle (3) anzupressen, und wobei die zusammenwirkenden Mittel (34, 38; 34, 40, 41; 34, 48, 49, 50) eine Raste mit einem Rastelement umfassen, das von einer Feder in eine gegenüberliegende Vertiefung gedrückt wird.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkenden Mittel (34, 38; 34, 40, 41; 34, 48, 49, 50) in mindestens einer Verschiebestellung eine entgegen der Drehrichtung (D) der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_T) in den Nockenträger (4) einleiten, um Zahnflanken der Innenverzahnung (20) des Nockenträgers (4) ununterbrochen gegen gegenüberliegende Zahnflanken der Außenverzahnung (19) der Grundnockenwelle (3) anzupressen.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raste als eine Kugelraste (34) vorliegt.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelraste (34) eine Kugel (36; 45) und eine Feder (37) in einer zum Nockenträger (4) hin offenen Ausnehmung (35; 46) der Grundnockenwelle (3), sowie eine der Ausnehmung (35; 46) in der Verschiebestellung gegenüberliegende Vertiefung (38; 40, 41; 49) im Nockenträger (4) umfasst, wobei die Feder (37) die Kugel (36; 45) in der Verschiebestellung gegen eine Begrenzung (39; 43; 52) der Vertiefung (38; 40, 41; 49) anpresst und die Kugel (36; 45) eine in Umfangsrichtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_T) auf die Begrenzung (39; 43; 52) der Vertiefung (38; 40, 41; 49) ausübt.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (36) in mindestens einer Verschiebestellung eine in einer axialen Richtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_A) auf die Begrenzung (43) der Vertiefung (40, 41) ausübt.
Ventiltrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (39) der Vertiefung (38), gegen welche die Feder (37) die Kugel (36) in der Verschiebestellung anpresst, teilsphärisch ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die teilsphärische Begrenzung (39) der Vertiefung (38) und die Kugel (36) in Umfangsrichtung oder tangentialer Richtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) versetzte Mittelpunkte aufweisen.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelraste (34) zwei Kugeln (36, 45) und eine Feder (37) in einer zum Nockenträger (4) hin offenen durchgehenden Ausnehmung (46) der Grundnockenwelle (3) sowie drei Vertiefungen (47, 48, 49) im Nockenträger (4) umfasst, wobei die Feder (37) die Kugeln (36, 45) in den Verschiebestellungen gegen Begrenzungen (50, 52) der Vertiefungen (47, 48, 49) anpresst und die eine Kugel (45) eine in einer Umfangsrichtung oder tangentialen Richtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_T) und die andere Kugel (36) eine in einer axialen Richtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_A) auf die jeweilige Begrenzung (52, 50) der Vertiefung (49, 47, 48) ausübt.
Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (47, 48, 49) längliche, in einem inneren Umfang des Nockenträgers (4) ausgesparte Vertiefungen (47, 48, 49) sind, von denen sich eine Vertiefung (49) in axialer Richtung erstreckt und sich die anderen Vertiefungen (47, 48) in Umfangsrichtung erstrecken.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenwirkenden Mittel (34, 40, 41; 34, 48, 49; 50) in mindestens zwei benachbarten Verschiebestellungen eine in Umfangsrichtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_T) in den Nockenträger (4) einleiten.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelraste (34) eine Kugel (36) und eine Feder (37) in einer zum Nockenträger (4) hin offenen Ausnehmung (35) der Grundnockenwelle (3) sowie zwei Vertiefungen (40, 41) im Nockenträger (4) umfasst, von denen in den beiden Verschiebestellungen jeweils eine der Ausnehmung (35) gegenüberliegt, wobei die Feder (37) die Kugel (36) in beiden Verschiebestellungen gegen eine Begrenzung (43) von einer der Vertiefungen (40, 41) anpresst.
Ventiltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (36) eine in einer Umfangsrichtung oder tangentialen Richtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_T) sowie eine in einer Umfangsrichtung oder tangentialen Richtung der Grundnockenwelle (3) und des Nockenträgers (4) wirkende Kraft oder Kraftkomponente (F_T) auf die Begrenzungen (43) der Vertiefung (40, 41) ausübt.
Ventiltrieb nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (36) in den beiden Verschiebestellungen entgegengesetzte axiale Kräfte oder Kraftkomponenten (F_A) und gleichgerichtete Umfangskräfte oder Kraftkomponenten (F_T) auf die Begrenzung (43) der Vertiefung (40, 41) ausübt.
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch mindestens einen Ventiltrieb (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.