DE102011075538A1

DE102011075538A1 - Gebaute Schiebenockeneinheit

Info

Publication number: DE102011075538A1
Application number: DE201110075538
Authority: DE
Inventors: Ronny Günnel; Norbert Nitz; Arne Manteufel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-11-15
Also published as: CN103562505B; US20140076256A1; WO2012152455A1; US9027520B2; CN103562505A

Abstract

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem zumindest ein Zylinder und ein Kolben angeordnet sind, mit einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem als Ein- und Auslassventil ausgebildeten Gaswechselventil beherrscht sind, die durch Nocken zumindest einer Nockenwelle und von diesen angetriebenen Übertragungselementen betätigbar sind, wobei die Nocken als Schiebenocken mit zumindest einem Nocken pro Schiebenockeneinheit (1) ausgebildet sind, die auf einer Grundwelle drehfest aber axial verschiebbar angeordnet sind, wobei pro Schiebenockeneinheit (1) eine, zumindest einen ausfahrbaren Aktorstift aufweisende, vorzugsweise elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung zur Verstellung der Schiebenockeneinheit (1) in unterschiedliche axiale Positionen mittels mit dem Aktorstift zusammenwirkenden Verschiebenuten (10, 11) am Umfang der Schiebenockeneinheit (1) vorgesehen ist, wobei die Verstellvorrichtung ortsfest an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobeiinheit (1) in den unterschiedlichen axialen Positionen vorgesehen ist und wobei der Nockenbereich und der Verschiebenutenbereich der Verschiebenockeneinheit (1) als getrennte Nocken- (3) und Schiebenutenbauteile (2) ausgebildet sind, die aneinander befestigbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem zumindest ein Zylinder und ein Kolben angeordnet sind, mit einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem als Ein- und Auslassventil ausgebildeten Gaswechselventil beherrscht sind, die durch Nocken zumindest einer Nockenwelle und von diesen angetriebenen Übertragungselementen betätigbar sind, wobei die Nocken als Schiebenocken mit zumindest einem Nocken pro Schiebenockeneinheit ausgebildet sind, die auf einer Grundwelle drehfest aber axial verschiebbar angeordnet sind, wobei pro Schiebenockeneinheit eine, zumindest einen ausfahrbaren Aktorstift aufweisende, vorzugsweise elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung zur Verstellung der Schiebenockeneinheit in unterschiedliche axiale Positionen mittels mit dem Aktorstift zusammenwirkenden Verschiebenuten am Umfang der Schiebenockeneinheit vorgesehen ist, wobei die Verstellvorrichtung ortsfest an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist und wobei eine Vorrichtung zur Fixierung der Schiebenockeneinheit in den unterschiedlichen axialen Positionen vorgesehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine Schiebenockeneinheit zum Einsatz bei einer derartigen Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der EP-0 798 451 A1 bekannt. Diese Schiebenockeneinheit ist als einstückiges Bauteil ausgeführt. Es handelt sich daher um ein sehr aufwändiges Bauteil, das darüber hinaus vollständig ausgewechselt werden muss, wenn z.B. einer der Nocken oder eine der Schiebenuten reparaturbedürftig sind.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schiebenockeneinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine so zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile behoben werden und dass darüber hinaus eine Anpassung der einzelnen Baugruppen der Schiebenockeneinheit an die jeweiligen erforderlichen Beanspruchungen und Belastungen möglich ist. Darüber hinaus soll es sich um eine kostengünstige Herstellung mit einfachen Mitteln handeln.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Nockenbereich und der Verschiebenutenbereich der Schiebenockeneinheit als getrennte Nockenund Schiebenutenbauteile ausgebildet sind, die aneinander befestigbar sind.
Es ist möglich, die Bauteile z. B. mittels einer Schweißverbindung aneinander zu befestigen. Dies kann aber wegen lokaler Wärmeeinbringungen zum Verzug oder zu Wärmespannungen führen, die bei fertig bearbeiteten Bauteilen nicht erwünscht sind. Von besonderer Bedeutung ist, dass die einzelnen Bauteile jeweils fertigungstechnisch optimal hergestellt werden können und anschließend ohne großen Aufwand verbunden werden können, z. B. MIM Bauteil und Schmiedeteil bzw. Dreh- und Frästeil.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Nocken- und Schiebenutenbauteile formschlüssig aneinander befestigbar sind. Die Nocken- und Schiebenutenbauteile werden nach ihrer formschlüssigen Verbindung durch ihre Lagerung auf der Grundwelle endgültig gegeneinander festgelegt und fixiert, d.h. die formschlüssige Verbindung muss daher keine dreidimensionale Festlegung sein, sondern es reicht aus, wenn sie eine axiale Festlegung der Nocken- und Schiebenutenbauteile aneinander sicherstellt, da die Bauteile ohnehin auf der Grundwelle gelagert werden und daher die Grundwelle die radiale Positionssicherung übernehmen kann. Die formschlüssige Verbindung kann dabei beliebig ausgeführt sein, z. B. durch Nuten, Keile, Schnappverbindungen usw.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Nockenund Schiebenutenbauteile an den einander zugewandten Stirnflächen schwalbenschwanzförmige Verhakungsleisten aufweisen. Die Verhakungsleisten sind dabei tangential zur Grundwelle, parallel und passend zueinander ausgeführt. Die Verhakungsleisten sind dabei zumindest an einer Stirnfläche der Schiebenutenbauteile und zumindest an einer Stirnfläche eines Nockenbauteils vorgesehen und als Positivform an dem einen Bauteil und als Negativform an dem anderen Bauteil ausgeführt. Dadurch ergibt sich eine Verhakung der Bauteile untereinander, die durch radiale Verschiebung der Bauteile in die schwalbenschwanzförmigen Verhakungsleisten eingeleitet wird und auch durch eine weitere radiale Verschiebung entlang der Verhakungsleisten oder in Gegenrichtung wieder gelöst werden kann. Erst nach Aufschieben der Schiebenockeneinheit auf die Grundwelle erfolgt dann die radiale Fixierung und endgültige Festlegung.
Wenn die Schiebenockeneinheit aus einem Nocken- und einem Schiebenutenbauteil besteht, dann kann es zweckmäßig sein, dass das Schiebenutenbauteil eine radiale Abstützung auf der Grundwelle in Richtung der Verhakungsleisten hat.
Kommen ein Schiebenutenbauteil und beidseitig dazu zwei Nockenbauteile zur Anwendung, dann reicht es aus, dass die Verhakungsleisten auf der einen Seite des Schiebenutenbauteils gegenüber der anderen Seite um einen größeren Winkelbetrag, z. B. 90 Grad, gegeneinander verdreht sind, wodurch eine vollständige radiale Abstützung des Schiebenutenbauteils über die beiden Nockenbauteile erfolgt
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Nocken- und Schiebenutenbauteile nach dem Haken-/Ösen-Prinzip aneinander befestigbar sind.
Dazu weisen die Nocken- oder Schiebenutenbauteile an ihrem Innenumfang nahe an ihren Stirnflächen teilumfängliche Schlitze auf, wobei das Gegenbauteil, nämlich das Schiebenuten- oder Nockenbauteil den Schlitzen zugeordnete flanschförmige Hakenelemente aufweist, die denselben Teilumfang wie die Schlitze einschließen. Bei dieser Ausgestaltung werden die Bauteile mittels der Hakenelemente und Schlitze miteinander verbunden und so ausgerichtet, dass die Stirnflächen aneinander liegen. Durch Aufschieben einer solchen Schiebenockeneinheit auf die Grundwelle erfolgt dann ebenfalls die endgültige Fixierung. Bei dieser Ausgestaltung können an den Bauteilen zugeordnete Passflächen vorgesehen sein, die eine radiale Abstützung des Schiebenutenbauteils gegenüber der Grundwelle oder dem auf der Grundwelle abgestützten Nockenbauteil bewirken.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zur Fixierung der Schiebenockeneinheit in den unterschiedlichen axialen Positionen dadurch erfolgt, dass am Innenumfang der Schiebenutenbauteile Arretiernuten vorgesehen sind, die mit in der Grundwelle gelagerten federbelasteten Arretierkörpern in Wirkverbindung stehen. Auch die Herstellung derartiger Arretiernuten ist erheblich vereinfacht, da der Zugang zum Innenumfang der Schiebenutenbauteile einfacher ist als bei einer einstückigen Schiebenockeneinheit.
Am Umfang der Schiebenutenbauteile sind zwei entgegen gerichtete Schiebenuten vorgesehen, die axial soweit angenähert sind, dass sie sich kreuzen. Sie sind in unterschiedlichen radialen Tiefen eingearbeitet und stehen mit einer Verstellvorrichtung in Wirkverbindung, die zwei nebeneinander angeordnete Aktorstifte aufweist. Mit einem solchen Schiebenutenbauteil und einer solchen Verstellvorrichtung ist es möglich, drei Nocken auf einem Nockenbauteil anzuordnen und die Nockenbaueinheit so zu verschieben, dass jeder der drei Nocken einzeln mit dem Übertragungselement in Wirkverbindung stehen kann, so dass das oder die Gaswechselventile unterschiedliche Hübe und/oder unterschiedliche Winkellagen auf der Nockenwelle einnehmen können. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Nutformen und Nutausgestaltungen beschränkt ist. Es können auch beliebige andere bekannte Nutformen, z. B. hintereinander angeordnete S-Nuten oder Doppel S-Nuten usw., vorgesehen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:
1 bis 4: eine formschlüssige Verbindung der Bauteile aneinander gemäß Version 1 mit einer perspektivischen Ansicht der Verschiebenockeneinheit, ein Schnitt durch dieselbe, eine perspektivische Ansicht eines Schiebenutenbauteils und eines Nockenbauteils,
5 bis 8: eine formschlüssige Verbindung gemäß Version 2 mit Ansichten entsprechend den 1 bis 4 und
9 eine Seitenansicht eines Schiebenutenbauteils gemäß Version 2.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 9 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Schiebenockeneinheit bezeichnet, die ein Schiebenutenbauteil 2 und zwei Nockenbauteile 3 aufweist. Die Nockenbauteile 3 weisen je drei Nocken auf, die unterschiedliche Nockenhübe und unterschiedliche Nockenstellungen zueinander aufweisen.
Die formschlüssige Verbindung des Schiebenutenbauteils 2 und der Nockenbauteile 3 erfolgt gemäß den 1 bis 4 mittels schwalbenschwanzförmiger Verhakungsleisten 4, die, wie insbesondere den 3 und 4 zu entnehmen ist, an mit 7 bezeichneten Stirnflächen tangential zur Achse der Schiebenockeneinheit 1 eingearbeitet sind. Sie sind parallel zueinander ausgeführt und passend so ausgebildet, dass auf beiden Seiten des Schiebenutenbauteils 2 je eine Negativform 5 und auf einer Seite der Nockenbauteile 3 eine Positivform 6 vorgesehen ist. Die Nockenbauteile 3 können daher durch radiales Verschiebung und Einhaken in die Verhakungsleisten 4 mit dem Schiebenutenbauteil 2 verbunden werden, wobei die endgültige Festlegung der Bauteile untereinander durch Aufschieben der Schiebenockeneinheit 1 auf eine nicht dargestellte Grundwelle erfolgt.
Um einen Freiraum innerhalb des Schiebnutenbauteils 2 zu ermöglichen (siehe 2) sind die Verhakungsleisten 4 auf der einen Seite des Schiebenutenbauteils 2 gegenüber der anderen Seite um 90 Grad Winkel verdreht (1 und 3), sodass das Schiebenutenbauteil 2 an den Nockenbauteilen 3 radial abgestützt ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß der 5 bis 8 weisen die Nockenbauteile 3 mit Abstand zu den Stirnflächen 7 Schlitze 8 auf, die durchgehend ausgeführt und nur über einen Umfangsbereich vorgesehen sind, der im Grundkreis der Nocken liegt. Das Schiebenutenbauteil 2 weist dazu passende Hakenelemente 9 auf, die einen solchen Teilumfang aufweisen, dass sie beim Einhaken in die Schlitze 8 der Nockenbauteile 3 passend eingeführt werden können. Nach Einfügen der Hakenelemente 9 in die Schlitze 8 werden die Nockenbauteile 3 zu dem Schiebenutenbauteil 2 ausgerichtet, so dass sie auf die nicht dargestellte Grundwelle aufgeschoben werden können und dadurch eine endgültige Festlegung erfolgt.
In der Seitenansicht des Schiebenutenbauteils 2 gemäß 9 sind zusätzlich zu den Hakenelementen 9 mit 10 und 11 bezeichnete Verschiebenuten vorgesehen, die in unterschiedlichen radialen Tiefen eingearbeitet sind und so nah aneinander angeordnet sind, dass sie sich kreuzen, so dass mit einer Verstellvorrichtung mit zwei nebeneinander angeordneten Aktorstiften und den Verschiebenuten 10 und 11 drei axiale Positionen passend zu den drei Nocken ausgeführt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Schiebenockeneinheit
2: Schiebenutenbauteil
3: Nockenbauteile
4: Verhakungsleisten
5: Negativform
6: Positivform
7: Stirnflächen
8: Schlitze
9: Hakenelemente
10: Verschiebenut
11: Verschiebenut

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

EP 0798451 A1 [0002]

Claims

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem zumindest ein Zylinder und ein Kolben angeordnet sind, mit einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem als Ein- und Auslassventil ausgebildeten Gaswechselventil beherrscht sind, die durch Nocken zumindest einer Nockenwelle und von diesen angetriebenen Übertragungselementen betätigbar sind, wobei die Nocken als Schiebenocken mit zumindest einem Nocken pro Schiebenockeneinheit (1) ausgebildet sind, die auf einer Grundwelle drehfest aber axial verschiebbar angeordnet sind, wobei pro Schiebenockeneinheit (1) eine, zumindest einen ausfahrbaren Aktorstift aufweisende, vorzugsweise elektromagnetisch betätigbare Vorrichtung zur Verstellung der Schiebenockeneinheit (1) in unterschiedliche axiale Positionen mittels mit dem Aktorstift zusammenwirkenden Verschiebenuten (10, 11) am Umfang der Schiebenockeneinheit (1) vorgesehen ist, wobei die Verstellvorrichtung ortsfest an einem Bauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist und wobei eine Vorrichtung zur Fixierung der Schiebenockeneinheit (1) in den unterschiedlichen axialen Positionen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenbereich und der Verschiebenutenbereich der Verschiebenockeneinheit (1) als getrennte Nocken- (3) und Schiebenutenbauteile (2) ausgebildet sind, die aneinander befestigbar sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- (3) und Schiebenutenbauteile (2) formschlüssig aneinander befestigbar sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- (3) und Schiebenutenbauteile (2) nach ihrer formschlüssigen Verbindung durch ihre Lagerung auf der Grundwelle fixiert sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- (3) und Schiebenutenbauteile (2) an den einander zugewandten Stirnflächen (7) schwalbenschwanzförmige Verhakungsleisten (4) aufweisen.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verhakungsleisten (4) tangential zur Grundwelle, parallel und passend zueinander ausgeführt sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer der Stirnfläche (7) der Schiebenutenbauteile (2) und der Nockenbauteile (3) die Verhakungsleisten (4) einerseits als Positivform (6) und andererseits als Negativform (5) ausgeführt sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- (3) und Schiebenutenbauteile (2) nach dem Haken-/Ösenprinzip aneinander befestigbar sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken- (3) oder Schiebenockenbauteile (2) an ihrem Innenumfang teilumfängliche Schlitze (8) aufweisen, und dass an den Schiebenuten- (2) oder Nockenbauteile (3) den Schlitzen (8) zugeordnete flanschförmige Hakenelemente vorgesehen sind, die einen zu den Schlitzen (8) passenden Teilumfang einschließen.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der Schiebenockeneinheit (1) in den unterschiedlichen axialen Positionen am Innenumfang der Schiebenutenbauteile (2) Arretiernuten vorgesehen sind, die mit in der Grundwelle gelagerten federbelasteten Arretierkörpern in Wirkverbindung stehen.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Schiebenutenbauteile (2) zwei entgegen gerichtete Schiebenuten (10, 11) vorgesehen sind, die sich kreuzen und in unterschiedlichen radialen Tiefen eingearbeitet sind, und dass die Verstellvorrichtungen zwei nebeneinander angeordneten Aktorstifte aufweisen.