DE102011003024A1

DE102011003024A1 - Schiebenockensystem mit Reibarretierung

Info

Publication number: DE102011003024A1
Application number: DE201110003024
Authority: DE
Inventors: Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2012-07-26
Also published as: WO2012100855A1

Abstract

Schiebenockensystem mit Schiebenocken (2), die auf einer Grundwelle (1), vorzugsweise auf einer als Nockenwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine dienenden Welle, drehfest, aber axial verschiebbar, angeordnet sind, mit einer zumindest einen ausfahrbaren Aktorstift aufweisenden, vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Vorrichtung zur Verstellung der Schiebenocken (2) in unterschiedliche axiale Positionen, wobei die Verstellung mittels mit dem Aktorstift zusammenwirkenden Verschiebenuten erfolgt, die mit den Schiebenocken in Wirkverbindung stehen, und die Verstellvorrichtung ortsfest an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung der Schiebenocken (2) in den unterschiedlichen axialen Positionen und wobei die Arretiervorrichtung als Reibarretierung ausgebildet ist, die einerseits mit den Schiebenocken (2) und andererseits mit einem axial feststehenden Bauteil in Wirkverbindung steht.

Description

Gebiet der Erfindung
Schiebenockensystem mit Schiebenocken, die auf einer Grundwelle, vorzugsweise auf einer als Nockenwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine dienenden Welle, drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet sind, mit einer zumindest einen ausfahrbaren Aktorstift aufweisenden, vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Vorrichtung zur Verstellung der Schiebenocken in unterschiedliche axiale Positionen, wobei die Verstellung mittels mit dem Aktorstift zusammenwirkenden Verschiebenuten erfolgt, die mit den Schiebenocken in Wirkverbindung stehen, und die Verstellvorrichtung ortsfest an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung der Schiebenocken in den unterschiedlichen axialen Positionen.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Schiebenockensystem ist aus der EP-0 798 451 A1 bekannt. Die Schiebenocken dieses Systems werden auf Nuten der Welle so verschoben, dass nebeneinander positionierte Nockenscheiben verschiebenden Hubs die Gaswechselventile über Betätigungselemente unterschiedlich steuern.
Zur Arretierung der Schiebenocken in den verschiedenen axialen Positionen entsprechend der Ausrichtung der Nockenscheiben zu dem Betätigungselement sind zwischen der Grundwelle und den Schiebenocken Arretiervorrichtungen vorgesehen, die aus Bohrungen in der Grundwelle mit dort angeordneten Federn und Arretierkörpern sowie zugeordneten Ausnehmungen am Innenumfang der Schiebenocken bestehen.
Bei einem derartigen Schiebenockensystem besteht das Problem, das die Toleranzkette zwischen dem Aktor bzw. Aktorstift und den Verschiebenuten verhältnismäßig groß sein muss, weil die Schiebenocken aus ihrer theoretisch korrekten Lage in eine Position, die durch den Arretierkörper und die zugeordnete Ausnehmung bestimmt ist, verschoben wird. Dies führt zu breiten Einlauf- und Auslaufbereichen der Schiebenocken für den oder die Aktorstifte.
Des Weiteren ist eine nicht unerhebliche Axialkraft zwischen Aktorstift und Verschiebenut erforderlich, um die Schiebenocken aus der Arretierung zu verschieben, weil der Arretierkörper über die Flanke der Ausnehmung gegen die Kraft der Feder bewegt werden muss.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schiebenockensystem der beschriebenen Art so zu verbessern, dass die zuvor beschriebenen Nachteile behoben werden, wobei der Einlaufbereich minimiert und der Auslaufbereich der Verschiebenuten entfallen soll. Das Schiebenockensystem soll dabei auch für kleine Abstände der Zylinder bzw. der Gaswechselventile der Hubkolbenbrennkraftmaschine benutzt werden können.
Diese Maßnahmen sollen mit einfachen kostengünstigen Mitteln erreicht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Arretiervorrichtung als Reibarretierung ausgebildet ist, die einerseits mit den Schiebenocken und andererseits mit einem axialfesten Bauteil in Wirkverbindung steht.
Dadurch entfallen die Toleranzprobleme zwischen den Ein- und Auslaufbereichen der Verschiebenuten und der Rastung der Arretiervorrichtung. Des Weiteren entfallen die Axialkräfte zwischen Aktorstift und Verschiebenut, um den Arretierkörper aus der Ausnehmung heraus zu bewegen. Die Reibarretierung hält dabei die Schiebenocken dort fest, wo der Aktorstift sie beim Auslauf aus den Verschiebenuten hin bewegt hat. Die Reibarretierung kann dabei so ausgelegt werden, dass sie zur axialen Festlegung der Schiebenocken ausreicht ohne zu große Axialkräfte beim Verschieben zu verursachen.
In vorteilhafter Weise weist die Reibarretierung einen federbelasteten Gleitkopf und ein Reibgegenelement auf. Der Gleitkopf mit Feder kann dabei in der Grundwelle angeordnet und das Reibgegenelement am Innenmantel der Schiebenocken vorgesehen sein.
Die Grundwelle kann aber auch eine durchgehende Bohrung aufweisen mit zwei gegengerichteten Reibkörpern, die mit Gegenflächen des Innenmantels der Schiebenocken in Wirkverbindung stehen.
In vorteilhafter Weise ist der Gleitkopf mit Feder in den Schiebenocken selbst angeordnet und das Reibgegenelement am Außenmantel der Grundwelle vorgesehen. Dann ist keine Schwächung der Grundwelle zu befürchten, da es leicht möglich ist, die Bohrung an den Schiebenocken ohne deren Schwächung vorzusehen.
Der Gleitkopf mit Feder kann aber auch in einem feststehenden Bauteil der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Teil des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine oder einem getrennten Bauteil angeordnet und das Reibgegenelement am Außenmantel der Schiebenocken vorgesehen sein. Dann tritt zwar zwischen dem Gleitkopf und dem Außenmantel der Schiebenocken eine gewisse
Reibung aufgrund der Drehung der Schiebenocken auf, diese kann jedoch durch die im Zylinderkopf vorhandene gute Schmierung kompensiert werden. Das Reibgegenelement kann Bestandteil der Grundwelle oder der Schiebenocken sein, d. h. es ist kein besonderes Bauteil erforderlich. Es kann eine vorhandene Fläche dazu benutzt werden.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn das Reibgegenelement als getrenntes Bauteil ausgebildet ist, das an den Schiebenocken oder an der Grundwelle angeordnet oder dort befestigt ist. Dann kann z. B. die Reibung aufgrund der Drehung der Schiebenocken von der Reibarretierung getrennt sein und zwischen dem getrennten Bauteil und den Schiebenocken erfolgen.
Der Gleitkopf kann beliebig ausgebildet sein. Er kann z. B. ein Profil aufweisen, das dem Profil, z. B. Zahnnabenprofil, der Grundwelle oder der Schiebenocken, also dem Reibgegenelement, entspricht. Er kann auch als Gleitschuh ausgebildet sein, insbesondere dann, wenn er mit einer Außenfläche der Schiebenocken korrespondiert, um z. B. die Gleitreibung zu verbessern
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, das die Verschiebenuten nicht nur am Außenumfang der Schiebenocken, sondern auch in einem getrennten scheibenförmigen Bauteil eingearbeitet sein können, wobei allerdings das scheibenförmige Bauteil mit den Schiebenocken zumindest in Axialrichtung der Schiebenocken verbunden ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1: einen Schnitt durch einen Schiebenocken mit Blick auf die Grundwelle,
2: einen ähnlichen Schnitt mit modifiziertem Schiebenocken und
3: einen weiteren Schnitt ähnliche 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 3 ist, so weit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Grundwelle bezeichnet, die nicht näher dargestellt, von einer Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetrieben wird. Die Grundwelle 1 weist auf ihrem Außenumfang z. B. ein Zahnnabenprofil auf, auf dem ein Schiebenocken 2 drehfest, aber axial verschiebbar gelagert ist. Der Schiebenocke 2 weisen je drei Nockenscheiben 4a, 4b, 4c auf, die unterschiedliche Erhebungskurven aufweisen, so dass die Gaswechselventile unterschiedlich betätigt werden können, wobei zwischen den Nockenscheiben 4a–4c ein Übergangsbereich 2a vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 3 ist am Übergangsbereich 2a ein Lager 3 zur radialen Führung der Schiebenocken 2 vorgesehen. Die Nockenscheiben 4a bis 4c weisen einen gemeinsamen Grundkreis auf, so dass in diesem Bereich eine beliebige axiale Verschiebung erfolgen kann. Die Nockenscheiben 4a–4c stehen mit einem Betätigungselement 5 in Wirkverbindung, das nicht dargestellt, Gaswechselventile der Hubkolbenbrennkraftmaschine beherrschen. Die Betätigungselemente 5 können als Schlepp- oder Kipphebel oder dergleichen ausgebildet sein.
In den 1 und 3 ist neben den Schiebenocken 2 ein scheibenförmiges Bauteil 6 angebaut, das Schiebenuten 7 aufweist, die mit zumindest einem nicht dargestellten Aktorstift in Verbindung treten können und dadurch eine Verschiebung der Verschiebenocken 2 dann verursachen, wenn die Betätigungselemente 5 sich im Bereich der Grundkreise befinden.
In 1 weist die Grundwelle 1 eine durchgehende Bohrung auf, in der eine Feder 8 und zwei Gleitköpfe 9 und 9a eingebaut sind. Die Gleitköpfe 9 und 9a stehen aufgrund der Kraft der Feder 8 mit dem Innenmantel des Schiebenockens 2 in Wirkverbindung, so dass der Schiebenocken 2 gegenüber der Grundwelle 1 gegen axiales Verschieben gesichert sind, insbesondere dann, wenn der oder die Aktorstift(e) nicht mit den Schiebenuten 7 in Wirkverbindung stehen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist der Übergangsbereich 2a der Schiebenocken 2 eine Bohrung auf, in der die Feder 8 und ein Gleitkopf 9 angeordnet sind, wobei der Gleitkopf 9 sich an dem Außenmantel der Grundwelle 1 abstützt und dort die Reibarretierung verursacht. Dabei ist die Bohrung mit einem Verschlussstopfen versehen, an dem sich die Feder 8 abstützen kann.
In 3 ist in dem Lager 3 eine Bohrung vorgesehen, in der die Feder 8 und der Gleitkopf 9 eingesetzt sind. Dieser Gleitkopf 9 steht mit einer Hülse 10 in Wirkverbindung, die axialfest auf dem Schiebenocken 2 angeordnet ist. Die Hülse 10 kann sowohl ortsfest auf dem Übergangsbereich 2a angeordnet sein, sie kann aber auch als Lagerring ausgeführt sein, wobei die Drehbewegung der Schiebenocken 2 zwischen der Hülse 10 und dem Übergangsbereich 2a erfolgt und nur die axiale Gleitbewegung zwischen dem Gleitkopf 9 und der Hülse 10 vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste

1: Grundwelle
2: Schiebenocken
2a: Übergangsbereich
3: Lager
4a, 4b, 4c: Nockenscheiben
5: Betätigungselement
6: scheibenförmiges Bauteil
7: Schiebenuten
8: Feder
9, 9a: Gleitköpfe
10: Hülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0798451 A1 [0002]

Claims

Schiebenockensystem mit Schiebenocken (2), die auf einer Grundwelle (1), vorzugsweise auf einer als Nockenwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine dienenden Welle, drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet sind, mit einer zumindest einen ausfahrbaren Aktorstift aufweisenden, vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Vorrichtung zur Verstellung der Schiebenocken (2) in unterschiedliche axiale Positionen, wobei die Verstellung mittels mit dem Aktorstift zusammenwirkenden Verschiebenuten erfolgt, die mit den Schiebenocken in Wirkverbindung stehen, und die Verstellvorrichtung ortsfest an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung der Schiebenocken (2) in den unterschiedlichen axialen Positionen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung als Reibarretierung ausgebildet ist, die einerseits mit den Schiebenocken (2) und andererseits mit einem axial feststehenden Bauteil in Wirkverbindung steht.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibarretierung einen federbelasteten Gleitkopf (9, 9a) und ein Reibgegenelement aufweist.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkopf (9 oder 9a) mit Feder (8) in der Grundwelle (1) angeordnet ist und das Reibgegenelement am Innenmantel der Schiebenocken (2) vorgesehen ist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwelle (1) eine durchgehende Bohrung mit zwei gegengerichteten Gleitköpfen (9, 9a) aufweist.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkopf (9) mit Feder (8) in den Schiebenocken (2) angeordnet ist und das Reibgegenelement am Außenmantel der Grundwelle (1) vorgesehen ist.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitkopf (9) mit Feder (8) in einem feststehenden Bauteil der Brennkraftmaschine, insbesondere des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine, angeordnet und das Reibgegenelement am Außenmantel der Schiebenocken (2) vorgesehen ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibgegenelement Bestandteil der Grundwelle (1) oder der Schiebenocken (2) ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibgegenelement als getrenntes Bauteil ausgebildet ist, dass an den Schiebenocken (2) oder an der Grundwelle (1) angeordnet und/oder befestigt ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebenuten (7) am Umfang des Übergangsbereichs (2a) oder einem scheibenförmigen Bauteil (6) eingearbeitet sind, wobei das scheibenförmige Bauteil (6) mit den Schiebenocken (2) verbunden ist.