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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Nockenwelle und wenigstens einem auf der Nockenwelle drehfest und axial verlagerbar angeordneten Nockenträger, wobei mindestens ein zur Begrenzung einer axialen Verlagerung des Nockenträgers dienender Endanschlag vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.
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Ventiltriebe der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Ventiltriebe bestehen im Wesentlichen aus der Nockenwelle und dem mindestens einem Nockenträger. Dem Nockenträger ist dabei mindestens ein Nocken zugeordnet, welcher beispielsweise der Betätigung eines Ventils der Brennkraftmaschine dient. Der Nocken weist dabei eine Nockenlaufbahn auf, auf welchem ein Gegenelement, welches mit dem Ventil wirkverbunden ist, abläuft. Durch seine exzentrische Form betätigt der Nocken das Ventil entsprechend seiner Drehwinkelstellung beziehungsweise der Drehwinkelstellung der Nockenwelle. Um dem Ventil mehrere unterschiedliche Nockenlaufbahnen zuordnen zu können, zwischen welchen beispielsweise in Abhängigkeit eines Lastzustands der Brennkraftmaschine umgeschaltet wird, ist der Nockenträger axial verlagerbar auf der Nockenwelle angeordnet. Beispielsweise sind dem Nockenträger mindestens zwei Nocken zugeordnet, wobei jeder der Nocken jeweils mindestens eine Nockenlaufbahn aufweist. Durch das axiale Verlagern des Nockenträgers kann das Ventil in Wirkverbindung mit den unterschiedlichen Nocken beziehungsweise den unterschiedlichen Nockenlaufbahnen gebracht werden. Um die axiale Verlagerung des Nockenträgers zu begrenzen ist der Endanschlag vorgesehen. An diesem liegt der Nockenträger nach Beendigung der Verlagerung an, so dass eine definierte Axialposition des Nockenträgers vorliegt.
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Ein derartiger Ventiltrieb ist beispielsweise in der
WO 2004/083611 A1 beschrieben. Der Ventiltrieb ist einer einen Zylinderkopf aufweisenden Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle zugeordnet, auf der drehfest und axial verschiebbar mindestens ein Nockenträger angeordnet ist.
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Der Endanschlag wird bei einem solchen Ventiltrieb üblicherweise von einem Gehäuse des Ventiltriebs, in welchem die Nockenwelle zumindest bereichsweise angeordnet ist, gebildet. Das Gehäuse kann dabei gleichzeitig auch das Radiallager für die Nockenwelle beziehungsweise den Nockenträger ausbilden. Zur Begrenzung der Verlagerung des Nockenträgers in axialer Richtung wirkt der Endanschlag beispielsweise mit einem auf dem Nockenträger angeordneten Vorsprung beziehungsweise einem auf dem Nockenträger angeordneten Nocken oder dem Nockenträger selbst zusammen. Nachteilig bei einer derartigen Ausgestaltung des Ventiltriebs ist jedoch, dass das Entgegentreten des Nockenträgers gegen den Endanschlag Geräusche verursacht, welche als unangenehm empfunden werden können. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Endanschlag von dem Gehäuse des Ventiltriebs ausgebildet ist, weil dann durch das Entgegentreten erzeugter Körperschall über das Gehäuse übertragen wird. Bisherige Ansätze zur Verringerung der Geräusche beziehungsweise des Körperschalls beinhalten die Verringerung eines Spiels beziehungsweise der Spiele in einer Lagerung des Nockenträgers und/oder der Nockenwelle. Dies ist jedoch kostspielig und stößt teilweise an technische und wirtschaftlich sinnvolle Grenzen.
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Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung einen Ventiltrieb bereitzustellen, welche die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist, sondern insbesondere geräuscharm arbeitet.
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Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem der Endanschlag an der Nockenwelle vorgesehen oder von dieser ausgebildet ist. Der Endanschlag steht also nicht in unmittelbarer Verbindung mit dem Gehäuse und/oder dem Radiallager beziehungsweise wird von einem dieser Elemente gebildet. Vielmehr soll der Endanschlag an der Nockenwelle vorliegen beziehungsweise von dieser ausgebildet sein, beispielsweise von einem auf der Nockenwelle angeordneten Ring oder einer von der Nockenwelle gebildeten Ringstufe. Das bedeutet, dass der Nockenträger zur Begrenzung seiner axialen Verlagerung nicht mit dem Gehäuse beziehungsweise dem Radiallager in Berührkontakt tritt. Vielmehr wird der Körperschall, welcher durch das Entgegentreten des Nockenträgers gegen den Endanschlag erzeugt wird, zunächst in die Nockenwelle eingeleitet, womit er bereits etwas gedämpft wird. Anschließend kann beispielsweise durch eine entsprechende Auslegung des Radiallagers beziehungsweise des Axiallagers der Nockenwelle eine weitere Dämpfung des Körperschalls erzielt und so ein Übertragen auf das Gehäuse des Ventiltriebs vermindert werden. Der Schall kann dabei insbesondere so weit gedämpft werden, dass das erzeugt Geräusch in einem von der Brennkraftmaschine erzeugten Leerlaufgeräusch untergeht beziehungsweise von diesem überdeckt wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist es, dass die Reibung der Nockenwelle deutlich herabgesetzt wird, da der Nockenträger nicht mehr an einen feststehenden Endanschlag, der beispielsweise von dem Gehäuse beziehungsweise dem Radiallager ausgebildet ist, angepresst wird, sondern unmittelbar an die Nockenwelle.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Nockenträger und/oder die Nockenwelle in mindestens einem, insbesondere von einem Gehäuse des Ventiltriebs ausgebildeten und/oder gehaltenen, Radiallager gelagert sind/ist, wobei der Endanschlag derart vorliegt, dass ein das Radiallager in radialer Richtung übergreifender Bereich des Nockenträgers unabhängig von der axialen Verlagerungsposition des Nockenträgers von dem Gehäuse und/oder dem Radiallager beabstandet ist. Das Radiallager ist zur Lagerung des Nockenträgers beziehungsweise der Nockenwelle in radialer Richtung vorgesehen. Zu diesem Zweck umschließt es den Nockenträger beziehungsweise die Nockenwelle zumindest bereichsweise. Falls der Nockenträger einen Bereich aufweist, der das Radiallager in radialer Richtung zumindest bereichsweise übergreift, soll der Endanschlag derart bezüglich des Radiallagers positioniert sein, dass der Bereich des Nockenträgers stets beabstandet von diesem vorliegt, insbesondere in axialer Richtung. Es kann also in keinem Fall zu einem Kontakt zwischen dem Bereich des Nockenträgers und dem Radiallager kommen. Dies gilt insbesondere, wenn das Radiallager von dem Gehäuse des Ventiltriebs ausgebildet beziehungsweise gehalten ist. Durch die axiale Beabstandung des Nockenträgerbereichs von dem Gehäuse und/oder dem Radiallager wird verhindert, dass von letzterem der Körperschall übertragen wird, welcher ansonsten zu störenden Geräuschen führen kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Endanschlag als Radialvorsprung der Nockenwelle vorliegt. Der Radialvorsprung erstreckt sich dabei ausgehend von einem Grundkörper der Nockenwelle in radialer Richtung derart nach außen, dass er als Endanschlag für den Nockenträger dienen kann. Es ist dabei nicht notwendig, dass der Radialvorsprung in Umfangsrichtung der Nockenwelle durchgehend vorliegt. Vielmehr kann auch mindestens ein Radialvorsprung lediglich in einem bestimmten Umfangsbereich der Nockenwelle vorliegen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radialvorsprung von einem auf der Nockenwelle angeordneten Ring oder von einer von der Nockenwelle gebildeten Ringstufe gebildet ist. Der Radialvorsprung kann demnach als separates Element in Form des Rings vorliegen, welcher nachträglich auf die Nockenwelle aufgebracht wird. Alternativ kann der Radialvorsprung jedoch auch integral mit der Nockenwelle ausgebildet sein, beispielsweise als Ringstufe der Nockenwelle. Sind mehrere Endanschläge beziehungsweise Radialvorsprünge vorgesehen, so kann zumindest einer der Radialvorsprünge als Ring und zumindest ein weiterer der Radialvorsprünge als von der Nockenwelle gebildete Ringstufe vorliegen. Bevorzugt sind dabei an der Nockenwelle innenliegende Radialvorsprünge als Ringstufe ausgebildet, um eine Montage des Ventiltriebs zu erleichtern. Der Ring muss nicht notwendigerweise die Nockenwelle vollständig umgreifen. Vielmehr kann er auch lediglich als Ringabschnitt vorliegen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Ring klemmend oder mittels eines Befestigungsmittels an der Nockenwelle gehalten ist. In ersterem Fall ist der Ring vorzugsweise in einem Bereich der Nockenwelle angeordnet, welcher in Umfangsrichtung einen zumindest gleich großen Durchmesser aufweist, wie eine zentrale Ausnehmung des Rings, welche von der Nockenwelle durchgegriffen ist. Alternativ kann jedoch auch das Befestigungsmittel vorgesehen sein, um den Ring an der Nockenwelle zu befestigen. Beispielsweise können Ring und Nockenwelle miteinander zusammenwirkende Gewinde aufweisen. Auch die Befestigung mittels mindestens eines Befestigungsstifts ist möglich, wobei dieser den Ring zumindest in axialer Richtung auf der Nockenwelle hält.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem Endabschlag ein Dämpfungselement vorgesehen ist. Um die Ausbreitung des Körperschalls weiter zu dämpfen, wird das Dämpfungselement dem Endabschlag zugeordnet. Das Dämpfungselement besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material, weist also elastische Eigenschaften auf, aufgrund welcher das Entgegentreten des Nockenträgers gegen den Endanschlag gedämpft wird. Es kann beispielsweise in Form eines zusätzlichen Elements vorliegen, welches an dem Endanschlag befestigt ist. Es kann jedoch auch als Beschichtung auf den Endabschlag aufgebracht sein, insbesondere im Bereich einer Anschlagsfläche, welche zur Begrenzung der axialen Verlagerung des Nockenträgers mit diesem in Verbindung tritt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Ring aus Metall, insbesondere Stahl, besteht oder Metall aufweist. Prinzipiell kann der Ring beziehungsweise der Endanschlag aus einem beliebigen Material bestehen. Bevorzugt besteht der Ring aus Metall oder weist dieses auf. Dabei kann beispielsweise Stahl verwendet werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Ring materialeinheitlich mit der Nockenwelle ausgebildet ist, weil in diesem Fall zumindest ähnliche Temperaturausdehnungskoeffizienten vorliegen, so dass ein Lösen des Rings von der Nockenwelle, verursacht durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten, verhindert wird.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Nockenwelle in mindestens einem Axiallager gelagert ist. Das Axiallager ist dazu vorgesehen, um die axiale Position der Nockenwelle festzulegen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass lediglich ein bezogen auf die Nockenwelle mittig angeordnetes Axiallager vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine temperaturbedingte Ausdehnung der Nockenwelle zugelassen. Sind mehrere Axiallager vorgesehen, so kann es bei einer temperaturbedingten Längenänderung der Nockenwelle zu Spannungen in dieser kommen, welche die Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Ventiltriebs nachteilig beeinflussen können. Dies wird mit der hier beschriebenen Ausführungsform des Ventiltriebs verhindert.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Ventiltrieb, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei der Ventiltrieb mindestens eine Nockenwelle und wenigstens einen auf der Nockenwelle drehfest und axial verlagerbar angeordneten Nockenträger aufweist, und wobei mindestens ein zur Begrenzung einer axialen Verlagerung des Nockenträgers dienender Endanschlag vorgesehen ist. Dabei soll der Endanschlag an der Nockenwelle vorgesehen oder von dieser ausgebildet sein. Der Ventiltrieb der Brennkraftmaschine kann gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgebildet beziehungsweise weitergebildet sein.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt.
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Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, wobei eine Nockenwelle und mehrere Nockenträger dargestellt sind, und
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2 eine Detailschnittansicht eines Bereichs des Ventiltriebs.
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Die 1 zeigt einen Teil eines Ventiltriebs 1 einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1 weist eine Nockenwelle 2 auf, welche in einem Axiallager 3 in axialer Richtung abgestützt ist. Auf der Nockenwelle 2 sind zwei Nockenträger 4 und 5 angeordnet. Diese weisen jeweils zwei Nocken 6 und 7 auf, auf welchen jeweils zwei Nockenlaufbahnen 8 und 9 vorgesehen sind. Die Nocken 6 und 7 beziehungsweise die Nockenlaufbahnen 8 und 9 sind exzentrisch (beispielsweise im Querschnitt im Wesentlichen oval). Die Nockenlaufbahnen 8 und 9 wirken mit einem jeweiligen Gegenelement zusammen, welches einem hier nicht dargestellten Ventil der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Durch die exzentrische Ausbildung der Nockenlaufbahnen 8 und 9 wird das Gegenelement in Abhängigkeit von einer Winkelstellung der Nockenwelle 2 beziehungsweise der Nocken 6 und 7 unterschiedlich beaufschlagt. Die Nockenlaufbahnen 8 und 9 weisen üblicherweise eine unterschiedliche Exzentrizität auf, insbesondere hinsichtlich einer Drehwinkelstellung der maximalen Exzentrizität und/oder der Höhe der maximalen Exzentrizität. Durch ein Verlagern des Nockenträgers 4 oder 5 kann entweder die Nockenlaufbahn 8 oder die Nockenlaubahn 9 in Wirkverbindung mit dem Gegenelement und so auch mit dem Ventil der Brennkraftmaschine gebracht werden. Somit ist es möglich, das Ventil der Brennkraftmaschine beispielsweise in Abhängigkeit von einem Lastbereich, in welchem die Brennkraftmaschine betrieben wird, unterschiedlich anzusteuern.
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Zu diesem Zweck sind die Nockenträger 4 und 5 axial verlagerbar auf der Nockenwelle 2 angeordnet. Zur Durchführung der Verlagerung weisen die Nockenträger 4 und 5 beidseitig jeweils ein Betätigungselement 10 auf, welches jeweils über eine Eingriffspur 11 verfügt. In diese Eingriffspur 11 kann eine Betätigungsvorrichtung eingreifen, um so den Nockenträger 4 oder 5 axial zu verlagern. Die Nockenträger 4 und 5 sind in hier nicht dargestellten Radiallagern 12 gelagert, welche beispielsweise von einem hier ebenfalls nicht dargestellten Gehäuses 13 des Ventiltriebs 1 ausgebildet oder zumindest gehalten sind. Die Radiallager 12 sorgen für eine radiale Lagerung der Nockenträger 4 und 5 und damit auch der in den Nockenträgern 4 und 5 angeordneten Nockenwelle 2.
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In aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen der Brennkraftmaschine stellen die Radiallager 12 auch gleichzeitig Axiallager für die Nockenträger 4 und 5 dar. Dies ist hier jedoch nicht vorgesehen. Stattdessen sind Endanschläge 14 und 15 vorgesehen, welches die Funktion des Axiallagers im Wesentlichen übernehmen. Die Endanschläge 14 und 15 wirken zur Begrenzung der Verlagerung der Nockenträger 4 und 5 beispielsweise mit den Nockenträgern 4 und 5 selbst und/oder mit einem auf den Nockenträger 4 und 5 angeordneten Vorsprung zusammen. Der Vorsprung kann beispielsweise einer der auf den Nockenträger 4 und 5 angeordneten Nocken 6 und 7 sein. Die Endanschläge 14 und 15 sind in der hier dargestellten Ausführungsform als auf der Nockenwelle 2 angeordnete Ringe 16 und 17 ausgeführt. Sie bilden demnach Radialvorsprünge der Nockenwelle 2 aus. Die Ringe 16 und 17 sind beispielsweise klemmend an der Nockenwelle 2 gehalten. Allgemein können sie jedoch beliebig an der Nockenwelle 2 befestigt sein, beispielsweise formschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig. In letzterem Fall sind die Ringe 16 und 17 beziehungsweise die Endanschläge 14 und 15 beispielsweise mit der Nockenwelle 2 verschweißt.
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Die 2 zeigt eine Detailansicht eines Schnitts durch den Ventiltrieb 1 der Brennkraftmaschine. Dabei ist der Bereich des Nockentriebes 4 dargestellt, der auf der Nockenwelle 2 drehfest und axial verlagerbar angeordnet ist. Erkennbar ist hier, dass der Nockenträger 4 von dem Radiallager 12 in radialer Richtung abgestützt ist. Das Radiallager 12 ist dabei von dem Gehäuse 13 ausgebildet.
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Der Endanschlag 14 ist derart auf der Nockenwelle 2 angebracht, dass ein das Radiallager 12 zumindest bereichsweise in radialer Richtung übergreifender Bereich des Nockenträgers 4 unabhängig von seiner axialen Verlagerungsposition von dem Gehäuse 13 beziehungsweise dem Radiallager 12 beabstandet ist. Zwischen dem Radiallager 12 beziehungsweise dem Gehäuse 13 und dem Bereich des Nockenträgers 4 liegt demnach stets in axialer Richtung ein Spalt 18 vor. Der Spalt 18 befindet sich dabei zwischen einer Fläche 19 des Radiallagers 12 beziehungsweise des Gehäuses 13 und einer Fläche 20 des Nockenträgers 4. Der das Radiallager 12 teilweise übergreifende Bereich des Nockenträgers 4 ist hier beispielsweise durch die Nocken 6 und 7 gebildet.
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In der 2 ist erkennbar, dass der Nockenträger 4 hohl ausgebildet ist und die Nockenwelle 2 in sich aufnimmt. Um eine Fixierung des Nockenträgers 4 in seinen möglichen Verlagerungspositionen zu realisieren, ist eine Rastvorrichtung 21 vorgesehen. Dieser besteht aus einem in der Nockenwelle 2 angeordnete Führungskanal 22 und einem in dem Führungskanal 22 angeordneten Rastelement 23, welches hier als Kugel ausgebildet ist. Das Rastelement 23 ist von einer Feder 24 federkraftbeaufschlagt, wobei es von der Feder 24 in radialer Richtung nach außen gedrängt wird. Das Rastelement 23 wirkt mit in dem Nockenträger 4 vorgesehenen Rastlaufbahnen 25 zusammen, um das Halten des Nockenträgers 4 in der jeweiligen Verlagerungsposition zu gewährleisten. Die Rastvorrichtung 21 sorgt dafür, dass der Nockenträger 4 ab einer bestimmten Verlagerungsposition des Nockenträgers 4 gegen den Endanschlag 14 gedrängt wird. Die Rastlaufbahnen 25 sind als in Umfangrichtung umlaufende Nuten beziehungsweise Vertiefungen ausgebildet. Es soll darauf hingewiesen werden, dass der hier nicht erkennbare Nockenträger 5 im Wesentlichen analog zu dem in der 2. dargestellten Nockenträger 4 ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Axiallager
- 4
- Nockenträger
- 5
- Nockenträger
- 6
- Nocken
- 7
- Nocken
- 8
- Nockenlaufbahn
- 9
- Nockenlaufbahn
- 10
- Betätigungselement
- 11
- Eingriffsspur
- 12
- Radiallager
- 13
- Gehäuse
- 14
- Endanschlag
- 15
- Endanschlag
- 16
- Ring
- 17
- Ring
- 18
- Spalt
- 19
- Fläche
- 20
- Fläche
- 21
- Rastvorrichtung
- 22
- Führungskanal
- 23
- Rastelement
- 24
- Feder
- 25
- Rastlaufbahn
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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