DE102011085706A1

DE102011085706A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011085706A1
Application number: DE201110085706
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Markus POPP; Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2013-05-08

Abstract

Ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Schiebenockensystem besteht aus einer rotativ angetriebenen Grundnockenwelle (1) und zumindest einem auf dieser axial verschiebbar und drehfest angeordneten Nockeneinheit (9). Die Nockeneinheit (9) weist zumindest zwei Nocken (10 und 11) mit unterschiedlichen Nockenprofilen auf und ist mittels einer Verstelleinrichtung (18) in axialer Richtung in unterschiedliche Positionen verlagerbar, wobei die Verstellvorrichtung (18) als Schneckentrieb ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einer gemeinsam mit der Grundnockenwelle (1) rotierenden Verstellkulisse (17) sowie während eines Verstellvorganges in radialer Richtung gegenüber dieser wahlweise verlagerbaren Aktuatorstiften (20, 21) einer Stelleinheit (19) besteht. Eine sowohl kostengünstig herstellbare als auch funktionelle Vorteile aufweisende Bauweise der Verstellkulisse (17) soll dadurch geschaffen werden, dass diese einen Außenring (22) aufweist, der an seinen beiden Stirnflächen mit gegenläufig gerichteten schraubenlinienartig verlaufenden Führungsflächen (23 und 24) versehen ist, und dass die Verstelleinrichtung (18) eine Stelleinheit (19) mit zwei zur Grundnockenwelle (1) radial verlaufenden Aktuatorstiften (20 und 21) aufweist, wobei die Aktuatorstifte (20, 21) mit einem Abschnitt ihrer Außenmantelfläche wahlweise an einer der beiden Führungsflächen (23, 24) angreifen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Schiebenockensystem, bestehend aus einer rotativ angetriebenen Grundnockenwelle und zumindest einem auf dieser axial verschiebbar und drehfest angeordneten Nockeneinheit, die zumindest zwei Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen aufweist, aus einer Verstelleinrichtung, mittels welcher die Nockeneinheit in axialer Richtung in unterschiedliche Positionen verlagerbar ist, wobei die Verstellvorrichtung als Schneckentrieb ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einer gemeinsam mit der Grundnockenwelle rotierenden Verstellkulisse sowie während eines Verstellvorganges in radialer Richtung wahlweise gegenüber dieser verlagerbaren Aktuatorstiften einer Stelleinheit besteht.
Gebiet der Erfindung
In standardmäßig ausgebildeten Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen wird die Nockenwelle konstant von der Kurbelwelle angetrieben und die auf dieser angeordneten Nocken betätigen somit über Nockenfolger die Gaswechselventile mit einem konstanten Öffnungs- und Schließzeitpunkt, der durch die feste Phasenlage der Nockenwelle und die Anordnung und Form der Nocken vorgegeben ist. Bei modernen Bauarten von Brennkraftmaschinen können der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Gaswechselventile durch einen Nockenwellenversteller stufenlos verändert werden, wobei diese Nockenwellenversteller üblicherweise als hydraulische Versteller mit in Druckräumen angeordneten Schwenkflügeln ausgebildet sind. Für die Schaffung eines variablen Ventiltriebes, mit welchem der Ladungswechsel der Brennkraftmaschine, bezogen auf deren jeweiligen Betriebszustand, optimiert werden kann, werden zu diesem Zweck zusätzlich zur Änderung der Steuerzeiten der Nockenwelle der Ventilhub und die Ventilöffnungsdauer verstellt. Diese Optimierung des Ladungswechsels in Bezug auf den jeweiligen Betriebszustand führt zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und zur deutlichen Verbesserung der Abgaswerte.
Für die Veränderung des Ventilhubs und der Ventilöffnungsdauer mittels eines schaltbaren Ventiltriebes werden schaltbare Nockenfolger oder Schiebenockensysteme verwendet. Bei schaltbaren Nockenfolgern stehen Anlaufflächen oder Rollen kontinuierlich mit unterschiedlichen Nocken in Verbindung, und innerhalb des Nockenfolgers wird über Koppelmittel die Betätigung des entsprechenden Gaswechselventils von einer Nockenkontur auf die andere umgeschaltet. Bei Schiebenockensystemen erfolgt demgegenüber eine Umschaltung der Ventilbetätigung dadurch, dass der im Wesentlichen standardmäßig ausgebildete Nockenfolger wahlweise mit Nocken, die unterschiedliche Außenkonturen aufweisen, in Eingriff gebracht wird, wobei die Nocken Bestandteil einer gegenüber einer Grundnockenwelle verschiebbaren Nockeneinheit sind.
Ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Schiebenockensystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der EP 0 798 451 A1 bekannt. In diesem Fall ist die auf der Grundnockenwelle in axialer Richtung verschiebbar angeordnete Nockeneinheit mit drei unterschiedlichen Nockenprofilen versehen. Die entsprechende Versteileinrichtung, mit der die Nockeneinheit in drei unterschiedliche Positionen verstellt wird, besteht aus schraubenlinienartig verlaufenden Nuten, die auf beidseitig der Nockenbahnen angeordneten Fortsätzen an den Außenmantelflächen dieser Fortsätze ausgebildet sind. Diese mit den schraubenlinienförmig verlaufenden Nuten versehenen Fortsätze dienen als Verstellkulissen der Verstelleinrichtung des Schiebenockensystems. Radial zu diesen Fortsätzen verlaufen insgesamt vier Aktuatorstifte, die Bestandteil entsprechender Stelleinheiten sind und wahlweise mit den Nuten in Eingriff gebracht werden können. Das führt dazu, dass entsprechend dem jeweiligen Nutverlauf die Nockeneinheit um einen bestimmten Weg in die eine oder andere Richtung verstellt wird, so dass die Nockeneinheit eine Stellung einnimmt, in der der jeweils vorgesehene Nocken an dem als Schlepphebel ausgeführten Nockenfolger angreift.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung für ein Schiebenockensystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, dass die im Rahmen dieser Versteileinrichtung verwendete Verstellkulisse mit baulich einfachen Mitteln hergestellt werden kann, so dass sich diese Verstellkulisse aufgrund ihrer Ausbildung für eine kostengünstige Großserienfertigung eignet. Außerdem soll aufgrund der Ausbildung der Verstellkulisse eine räumlich günstige Anordnung derselben innerhalb des Ventiltriebes ermöglicht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Verstellkulisse einen Außenring aufweist, der an seinen beiden Stirnflächen mit gegenläufig gerichteten schraubenlinienartig verlaufenden Führungsflächen versehen ist, und dass die Verstelleinrichtung eine Stelleinheit mit zwei zur Grundnockenwelle radial verlaufenden Aktuatorstiften aufweist, wobei die Aktuatorstifte mit einem Abschnitt ihrer Außenmantelfläche wahlweise an einer der beiden Führungsflächen angreifen. Somit kann die Verstellkulisse durch einen Außenring gebildet werden, der zum einen mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist und der zum anderen, je nach Anwendung innerhalb des Schiebenockensystems, den Vorteil aufweist, dass er nur eine geringe radiale Abmessung aufweist und folglich nur einen geringen radialen Bauraum beansprucht. Mit gegenläufig gerichteten schraubenlinienartig verlaufenden Führungsflächen der Stirnseiten des Außenringes ist dabei gemeint, dass bei gleicher Drehrichtung des Außenrings in Verbindung mit den jeweils abwechselnd an einer der Führungsflächen angreifenden Aktuatorstifte eine Verstellung der Nockeneinheit in die eine oder die andere Verstellrichtung erfolgt. Aufgrund der konstruktiven Gestaltung der Verstellkulisse, die gegenüber bisher bekannten Lösungen zu deutlichen Kosteneinsparungen bei deren Fertigung führt, wird diese als Außenring ausgebildete Verstellkulisse sich in besonderer Weise für eine Großserienfertigung eignen. Der Außenring kann dabei wahlweise aus einem dünnwandigen Rohr oder aus einem feingestanzten Blechstreifen, der im Rahmen eines spanlosen Umformprozesses zu einem Ring gebogen wird, hergestellt werden.
Demgegenüber ist bei dem Ventiltrieb nach der EP 0 798 451 A1 die Nockeneinheit gemeinsam mit den beidseitig vorgesehenen Verstellkulissen ausgebildet. Die Nuten müssen dabei spanend in den Außenmantel der Nockeneinheit eingebracht werden, wobei der Fertigungsaufwand für die spanende Herstellung der einen schraubenförmigen Verlauf aufweisenden Nuten im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Lösung deutlich größer ist. Außerdem müssen aufgrund der einteiligen Ausbildung von Nockeneinheit und Verstellkulisse zwangsläufig die Stelleinheiten unmittelbar neben den Ventiltriebselementen angeordnet werden, wofür bei modernen Bauarten von Brennkraftmaschinen häufig der entsprechende Bauraum nicht zur Verfügung steht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung soll die Verstellkulisse als spanlos hergestelltes Umformteil hergestellt sein, und der Außenring soll aus zumindest einem radial äußeren ringförmigen, die axial gerichteten Führungsflächen aufweisenden Blechteil, einem damit verbundenen scheibenförmigen Teil sowie einem inneren ein Betätigungselement aufnehmendes Nabenteil bestehen. Nach dieser Lösung weist die Verstellkulisse insgesamt die Form eines Rades auf, dessen Außenring mit sich über den Umfang veränderter Breite ausgebildet ist, und sie ist auf einem koaxial angeordneten Betätigungselement fixiert.
Im Rahmen einer derartigen Anordnung kann die Grundnockenwelle zumindest eine von ihrem einen Ende aus bis zu der jeweiligen Nockeneinheit reichende Längsbohrung aufweisen, innerhalb welcher zumindest eine als Betätigungselement dienende Betätigungsstange angeordnet ist, wobei von einem Ende der Betätigungsstange ein radial durch ein Langloch der Grundnockenwelle geführter und an der Nockeneinheit eingreifender Mitnehmer ausgeht, und wobei das andere Ende der Betätigungsstange in dem Nabenteil der Verstellkulisse angreift. Dadurch ergibt sich eine besonders günstige Ausbildung und Anordnung der Verstelleinrichtung am Ende der Grundnockenwelle und der Betätigung innerhalb der hohl ausgebildeten Grundnockenwelle. Die Verstelleinrichtung beansprucht somit keinen zusätzlichen Bauraum im Bereich der Ventiltriebsanordnung, sondern sie liegt in einem Bereich, in welchem in der Regel der Bauraum nicht in dieser Weise eingeschränkt ist.
Selbstverständlich kann sich alternativ dazu der mit an seinen Stirnseiten mit schraubenlinienförmig verlaufenden Führungsflächen versehene Außenring auch unmittelbar auf einem sich in axialer Richtung erstreckenden zylindrischen Ansatz der Nockeneinheit befinden, sofern für diese Anordnung der entsprechende Bauraum zur Verfügung steht. Als weitere alternative Lösung können auch Betätigungselemente vorgesehen sein, die, ausgehend vom Außenring, radial außerhalb der Grundnockenwelle verlaufen und bis zur Nockeneinheit führen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Führungsflächen sich im Wesentlichen über etwa 360° der Stirnflächen des Außenringes erstrecken und in einen axial verlaufenden Absatz übergehen. An diesem Absatz hat die Verstellkulisse ihre maximale Hubbewegung ausgeführt, während im Anschluss an diesen Absatz die Führungsfläche in axialer Richtung zurückgesetzt ist und an dieser Stelle wieder der Beginn ihres schraubenlinienförmig ausgebildeten Verlaufs liegt. Die Führungsfläche wirkt daher wie eine Rampe, die der entsprechende Aktuatorstift im Bereich des Absatzes verlässt, so dass er anschließend ohne Kontakt zur entsprechenden Führungsfläche verläuft.
Außerdem ist in vorteilhafter Weiterbildung der vorgenannten Anordnung, bei der die Verstellkulisse im Wesentlichen radförmig ausgebildet sein soll, vorgesehen, dass der Außenring aus zumindest einem feingestanzten, um das scheibenförmige Teil herumgebogenen Blechstreifen besteht. Dieser Blechstreifen lässt sich mit der entsprechenden Kontur der Führungsflächen in einem einfachen Fertigungsvorgang herstellen, wobei dieser Blechstreifen anschließend in entsprechender Weise gebogen sowie an den Enden und gegenüber dem scheibenförmigen Teil durch einen Schweißvorgang fixiert wird. Natürlich können auch zwei entsprechend hergestellte Blechstreifen vorgesehen sein, die jeweils mit einer in der Quermittelebene verlaufenden Stoßkante aneinander anliegen und in entsprechender Weise fixiert werden. Dann muss in entsprechender Weise an jedem dieser Blechstreifen eine Führungsfläche ausgebildet werden.
Weiterhin kann die Stelleinheit mit einer Steuereinheit, die den jeweiligen Drehwinkel der Grundnockenwelle mit Hilfe eines Triggerrades erfasst wird, in Verbindung stehen. In diesem Fall werden folglich die beiden Aktuatorstifte drehwinkelgetriggert aus der Stelleinheit ausgeschoben.
Aufgrund ihres einfachen und kostengünstigen Aufbaus ist die Verstelleinrichtung in besonderer Weise für eine Verwendung in Ein- oder Mehrzylindermotoren von Krafträdern geeignet, weshalb in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen wird, die Verstelleinheit mit einer mechanischen Betätigung zu versehen. Diese mechanische Betätigung kann in diesem Fall über einen Bowdenzug mit einem Drehgriff am Lenker des Kraftrades verbunden sein. In diesem Fall kann innerhalb der Stelleinheit eine Umschalteinrichtung vorgesehen sein, die je nach Bewegung des Drehgriffes und der entsprechenden Längsbewegung des Bowdenzuges jeweils für eine Betätigung des einen oder des Anderen Aktuatorstiftes sorgt. Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, die Stelleinheit mit einer elektromechanischen oder elektrohydraulischen Betätigung zu versehen.
Schließlich ist vorgesehen, eine Arretiereinrichtung dadurch zu schaffen, dass am Umfang der Betätigungsstange vorgesehene Rastausnehmungen mit einem in der Grundnockenwelle und/oder einer Nabe eines auf der Grundnockenwelle fixierten Antriebsrades angeordneten federbelasteten Rastelements zusammenwirken. Dadurch lässt sich die Nockeneinheit in ihren jeweiligen Schaltstellungen mit Mitteln arretieren, die in vorteilhafter Weise innerhalb des Schiebenockensystems angeordnet werden können.
Die Erfindung soll nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie der darauf rückbezogenen Patentansprüche beschränkt sein. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus der Zeichnung ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Zeichnung durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
Weitere Merkmale der Erfindung sind im Übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung herleitbar, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Schiebenockensystems mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung einer Verstelleinrichtung,
2 eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Teile des Schiebenockensystems nach der 1,
3 einen Längsschnitt durch eine Verstellkulisse, die auf einer Betätigungsstange angeordnet ist,
4 eine perspektivische Ansicht der in 3 dargestellten Anordnung der Verstellkulisse auf der entsprechenden Betätigungsstange und
5 eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung nach 4, wobei die Verstellkulisse allerdings gegenüber ihrer in 4 dargestellten Lage um etwa 180° verschwenkt ist.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In den 1 und 2 ist mit 1 eine Grundnockenwelle bezeichnet, die als Hohlwelle ausgebildet und dabei in ihrem Inneren mit einer einen gestuften Verlauf aufweisenden konzentrischen Längsbohrung 2 versehen ist. Zur radialen Lagerung der Grundnockenwelle 1 sind zwei Wälzlager 3 und 4 vorgesehen, die mit ihren Außenringen in nicht näher dargestellten Lagerböcken eines Zylinderkopfes fixiert sind. Alternativ dazu kann die Grundnockenwelle 1 aber auch in einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine angeordnet sein, wenn es sich um einen Ventiltrieb mit untenliegender Nockenwelle handelt. In dem Ausgestaltungsbeispiel nach den 1 und 2 liegt ein Antriebsrad 6, das im vorliegenden Fall als Kettenritzel ausgebildet ist an einem Bund 5 der Grundnockenwelle 1 an, der durch deren gestufte Außenkontur gebildet wird. Über dieses Antriebsrad 6 wird die Grundnockenwelle mittels einer nicht näher dargestellten Rollenkette von einem ebenfalls nicht dargestellten Abtriebsritzel einer Kurbelwelle angetrieben. An Stelle der Rollenkette kann auch ein Zahnriemen vorgesehen sein. Das Antriebsrad 6 verfügt über eine Nabe 7, die einseitig in axialer Richtung über das Antriebsrad 6 vorsteht.
Auf einem zwischen den beiden Wälzlagern 3 und 4 liegenden Abschnitt der Grundnockenwelle 1 sind ein Auslassnocken 8 zur Betätigung eines Auslassventils und eine Nockeneinheit, über die ein Einlassventil betätigt wird, angeordnet. Zu diesem Zweck sind zum einen zwischen dem Auslassnocken 8 und dem Auslassventil und zum anderen zwischen der Nockeneinheit und dem Einlassventil Nockenfolger angeordnet, die in den 1 und 2 ebenfalls nicht dargestellt sind. Bei den Nockenfolgern kann es sich um Rollenschlepphebel, Kipphebel oder Tassenstößel handeln. Der Auslassnocken 8 ist, wie insbesondere aus der 1 hervorgeht, einstückig mit der Grundnockenwelle 1 ausgebildet und wirkt daher als Festnocken, d. h., der Auslassnocken 8 betätigt das entsprechende Auslassventil mit einem konstanten Ventilhub. Natürlich kann der Auslassnocken 8 auch als separates Bauteil auf die Grundnockenwelle 1 aufgepresst werden, um auf dieser sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung fixiert zu sein.
Die Nockeneinheit 9 ist ein wesentlicher Bestandteil des Schiebenockensystems, wobei sie aus einem ersten Nocken 10 mit kleiner Nockenerhebung besteht. Anstelle dieses geringen Nockenhubs kann an dem ersten Nocken 10 im Rahmen einer Zylinderabschaltung auch ein Nullhub vorgesehen sein, d. h., das als zweiter Nocken bezeichnete Bauelement wäre dann als rotationssymmetrischer Ring ausgebildet. Die Nockeneinheit 9 weist außerdem einen unmittelbar neben dem ersten Nocken 10 liegenden zweiten Nocken 11 auf, wobei dieser Nocken 11 derart ausbildet ist, dass mit ihm ein großer Venilhub erzielt wird.
In den Darstellungen der 1 und 2 befindet sich die Nockeneinheit 9 in einer Stellung, in welcher der zweite Nocken 11 über den nicht dargestellten Nockenfolger das entsprechende Einlassventil der Brennkraftmaschine betätigt. Die beiden Nocken 10 und 11 der Nockeneinheit 9 weisen außerdem im Bereich ihrer Grundkreisphase eine übereinstimmende Nockenkontur 12 auf, so dass sich die Nockeneinheit 9 im Bereich dieser durch die Nockenkontur 12 gebildeten gemeinsamen Fläche gegenüber dem Nockenfolger verschieben lässt. Dabei wird die Nockeneinheit 9 in axialer Richtung auf einer Gleitfläche 13, die zwischen dem ersten Wälzlager 3 und dem Auslassnocken 8 ausgebildet ist, in axialer Richtung verschoben. Nach einer entsprechenden Verschiebung würde die Nockeneinheit 9 in der 1 ihre rechte Position einnehmen, in der der erste mit geringer Nockenerhebung ausgebildete Nocken 10 an dem entsprechenden Nockenfolger angreift.
Eine entsprechende Verschiebung der Nockeneinheit 9 erfolgt dabei mittels einer in der Längsbohrung 2 angeordneten Betätigungsstange 14, die als Vollwelle ausgebildet ist. Anstelle der Vollwelle kann für die Betätigungsstange 14 auch eine Hohlwelle verwendet werden. Ein der Nockeneinheit 9 benachbartes Ende der Betätigungsstange 14 weist dabei einen in radialer Richtung verlaufenden Mitnehmer 15 auf, der durch ein Langloch 16 der Grundnockenwelle 1 hindurchgeführt ist und an der Nockeneinheit 9 angreift.
An ihrem anderen Ende nimmt die Betätigungsstange 14 eine Verstellkulisse 17 auf, die Bestandteil einer Verstelleinrichtung 18 ist. Weiterhin besteht die Verstelleinrichtung 18 aus einer Stelleinheit 19, über die ein linker Aktuatorstift 20 und ein rechter Aktuatorstift 21 radial zur Verstellkulisse 17 bewegbar sind. Wie insbesondere aus der 1 hervorgeht, weist die Verstellkulisse 17 einen Außenring 22 auf, der mit unterschiedlicher Breite ausgebildet ist. In der 1 ist in der unteren Bildhälfte ein Bereich dieses Außenrings zu sehen, in dem der Außenring relativ breit gestaltet ist, während in der oberen Bildhälfte nur ein relativ schmaler Bereich dieses Außenrings 22 sichtbar ist.
Der Außenring 22 soll dabei aufgrund seiner zuvor erwähnten Gestaltung mit sich kontinuierlich ändernder Breite schraubenlinienartig bzw. rampenartig verlaufende Führungsflächen 23 und 24 aufweisen. Zur Verstellung der Betätigungsstange 14 in einer der beiden Verstellrichtungen wird dabei entweder der linke Aktuatorstift 20 mit der Führungsfläche 23 oder der rechte Aktuatorstift 21 mit der Führungsfläche 24 in Wirkverbindung gebracht. Wie weiterhin aus der 1 hervorgeht, soll der Außenring 22 aus zwei jeweils zu einem Ring geformten Blechstreifen 25 und 26 gebildet werden, die in der Quermittelebene der Verstellkulisse 17 eben aneinanderstoßen. An den Blechstreifen 25 und 26 sind dann die Führungsflächen 23 und 24 ausgebildet.
Der Außenring 22 umgibt dabei ein scheibenförmiges Teil 27, das an seinem Außenrand 28 und innen ein ebenfalls durch einen umgebördelten Rand hergestelltes Nabenteil 29 aufweist. Auf dem Außenrand 28 ist der Außenring 22 fixiert, während das innere Nabenteil 29 zur Fixierung der Verstellkulisse 17 auf der Betätigungsstange 14 dient. Die Betätigungsstange ist im Übrigen mit Arretiernuten oder -ausnehmungen 30 versehen, in die zur Bildung einer Arretiereinrichtung 30a wahlweise eine in der Nabe 7 angeordnete, von einer Druckfeder 32 vorgespannte Rastkugel 31 eingreift. In der 1 befindet sich der linke Aktuatorstift 20 in seiner in die Stelleinheit 19 eingezogenen Position, d. h., der rechte Aktuatorstift hat im Zusammenwirken mit der rechten Führungsfläche 24 des Außenrings 22 gerade die Nockeneinheit 9 in ihre linke Position für einen Eingriff des zweiten Nockens 11 am Nockenfolger gesorgt.
Im Übrigen geht die Gestaltung der im Rahmen der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 18 verwendeten Verstellkulisse 17 im Einzelnen aus den 3, 4 und 5 hervor. Wie dabei insbesondere aus den 4 und 5 hervorgeht, endet die jeweilige Führungsfläche 23 bzw. 24 in Verstellrichtung an einem Absatz 33, an welchem auch wieder der Startpunkt der Verstellung liegt. Wenn der Außenring 22, wie bereits dargelegt und in den 3 bis 5 dargestellt, aus zwei zu einem Ring gebogenen Blechstreifen 25 und 26 hergestellt ist, können die entsprechenden Blechstreifen vorzugsweise im Bereich dieses Absatzes zusammengeschweißt werden.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist Folgende:
In dem in den 1 und 2 dargestellten Betriebszustand befindet der mittels der Stelleinheit 19 betätigte rechte Aktuatorstift 21 in einer Position, in der er mit der rechten Führungsfläche 24 zusammengewirkt und die Nockeneinheit in die dargestellte linke Position verschoben hat. In dieser Position der Nockeneinheit 9 wird das entsprechende Einlassventil der Brennkraftmaschine bei Volllastbetrieb vom Nocken 11 mit einem großen Ventilhub betätigt.
Wird der rechte Aktuatorstift 21 in die Stelleinheit 19 zurückgezogen und an Stelle dessen der linke Aktuatorstift 20 ausgefahren, so gelangt dieser Aktuatorstift 20 zur Anlage an die in 1 dargestellte linke Führungsfläche 23 und bewegt die Betätigungsstange 14 gemeinsam mit dem Mitnehmer 15 sowie die Nockeneinheit 9 nach rechts, so dass im entsprechenden Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine der kleine Nocken 10 an dem entsprechenden Nockenfolger angreift.
Aus den Zeichnungen geht hervor, dass sich die erfindungsgemäße Verstellkulisse 17 mit baulich einfachen Mitteln herstellen lässt und somit in vorteilhafter Weise für ein in Großserie hergestelltes Schiebenockensystem geeignet ist. Dieses Schiebenockensystem kann dabei, wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt, für einen Ventiltrieb eines Einzylindermotors vorgesehen sein; bei entsprechender Änderung der Betätigungsstange und der Grundnockenwelle kann es sich aber auch für ein Schiebenockensystems einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine eignen. Von besonderem Vorteil ist dabei neben der einfachen Gestaltung der Verstellkulisse die Anordnung der Verstelleinrichtung 18 am Ende der Grundnockenwelle 1, wo in der Regel ein entsprechender Bauraum zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste

1: Grundnockenwelle
2: Längsbohrung
3: Wälzlager
4: Wälzlager
5: Bund von 1
6: Antriebsrad
7: Nabe
8: Auslassnocken
9: Nockeneinheit
10: erster Nocken mit kleinem Nockenhub
11: zweiter Nocken mit großem Nockenhub
12: Nockenkontur in der Grundkreisphase
13: Gleitfläche von 1
14: Betätigungsstange
15: Mitnehmer
16: Langloch
17: Verstellkulisse
18: Verstelleinrichtung
19: Stelleinheit
20: linker Aktuatorstift
21: rechter Aktuatorstift
22: Außenring
23: Führungsfläche
24: Führungsfläche
25: Blechstreifen
26: Blechstreifen
27: scheibenförmiges Teil
28: Außenrand
29: Nabenteil
30: Arretiernut bzw. -ausnehmung
30a: Arretiereinrichtung
31: Rastkugel
32: Druckfeder
33: Absatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0798451 A1 [0004, 0007]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Schiebenockensystem, bestehend aus einer rotativ angetriebenen Grundnockenwelle (1) und zumindest einem auf dieser axial verschiebbar und drehfest angeordneten Nockeneinheit (9), die zumindest zwei Nocken (10 und 11) mit unterschiedlichen Nockenprofilen aufweist, aus einer Verstelleinrichtung (18), mittels welcher die Nockeneinheit (9) in axialer Richtung in unterschiedliche Positionen verlagerbar ist, wobei die Verstellvorrichtung (18) als Schneckentrieb ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einer gemeinsam mit der Grundnockenwelle (1) rotierenden Verstellkulisse (17) sowie während eines Verstellvorganges in radialer Richtung wahlweise gegenüber dieser verlagerbaren Aktuatorstiften (20, 21) einer Stelleinheit (19) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellkulisse (17) einen Außenring (22) aufweist, der an seinen beiden Stirnflächen mit gegenläufig gerichteten schraubenlinienartig verlaufenden Führungsflächen (23 und 24) versehen ist, und dass die Verstelleinrichtung (18) eine Stelleinheit (19) mit zwei zur Grundnockenwelle (1) radial verlaufenden Aktuatorstiften (20 und 21) aufweist, wobei die Aktuatorstifte (20, 21) mit einem Abschnitt ihrer Außenmantelfläche wahlweise an einer der beiden Führungsflächen (23, 24) angreifen.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellkulisse (17) als spanlos hergestelltes Umformteil hergestellt ist und der Außenring (22) aus zumindest einem radial äußeren ringförmigen, die axial gerichteten Führungsflächen (23 und 24) aufweisenden Blechteil, einem damit verbunden scheibenförmigen Teil (27) sowie einem inneren ein Betätigungselement (17) aufnehmendes Nabenteil (29) besteht.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsflächen (23 und 24) sich im Wesentlichen über etwa 360° der Stirnflächen des Außenringes (22) erstrecken und in einen axial verlaufenden Absatz (33) übergehen.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (22) aus zumindest einem feingestanzten, um das scheibenförmige Teil herumgebogenen Blechstreifen (25, 26) hergestellt ist.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenförmige Teil (27) einteilig mit dem Nabenteil (29) ausgebildet ist und zur Bildung dieses Nabenteils (29) einen in axialer Richtung einseitig vorstehenden ersten Rand aufweist, während zur Aufnahme des äußeren ringförmigen Blechstreifens (25, 26) am scheibenförmigen Teil (27) ein äußerer in axialer Richtung vorstehender Außenrand (28) vorgesehen ist.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorstifte (20, 21) drehwinkelgetriggert aus der Stelleinheit (19) ausgeschoben und in diese eingezogen werden.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundnockenwelle (1) zumindest eine von ihrem einen Ende aus bis zu der jeweiligen Nockeneinheit (9) reichende Längsbohrung (2) aufweist, innerhalb welcher zumindest eine als Betätigungselement dienende Betätigungsstange (14) angeordnet ist, dass von einem Ende der Betätigungsstange (14) ein radial durch ein Langloch (16) der Grundnockenwelle (1) geführter und an der Nockeneinheit (9) angreifender Mitnehmer (15) ausgeht, und dass das andere Ende der Betätigungsstange (14) in dem Nabenteil (29) der Verstellkulisse (17) angreift.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (19) mit einer mechanischen Betätigung versehen ist.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (19) mit einer elektro-mechanischen Betätigung versehen ist.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Arretiereinrichtung (30a) zur Festlegung der Betätigungsstange (14) in axialer Richtung gegenüber der Grundnockenwelle (1) durch am Umfang der Betätigungsstange (14) vorgesehene Rastausnehmungen (30) und einem in der Grundnockenwelle (1) und/oder einer Nabe (7) eines auf der Grundnockenwelle (1) fixierten Antriebsrades (6) angeordneten federbelasteten Rastelements (31) besteht.