-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung von Verstellwellen hubschaltbarer Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen.
-
Stand der Technik
-
Es sind Ventiltriebsvorrichtungen bekannt, welche über eine Einrichtung zum Umschalten des Hubs von Gaswechselventilen verfügen. Die Erfindung geht von einem Ventiltrieb aus, bei dem die Gaswechselventile, insbesondere Einlassventile und Auslassventile einer Brennkraftmaschine, mittels einer Nockenwelle direkt oder indirekt betätigt werden. Zum Umschalten des Ventilhubs sind auf der Nockenwelle benachbarte Nocken mit unterschiedlichen Nockenformen vorgesehen, die zu einer Nockeneinheit zusammengefasst sind. Durch eine axiale Verschiebung der Nockeneinheiten auf der Nockenwelle wird der Hub der Gaswechselventile entsprechend der Kontur der Nocken verändert. Für die Verschiebung der Nockeneinheiten ist eine parallel zur Nockenwelle verlaufende Verstellwelle mit entsprechenden Elementen für den Eingriff auf die axialverschiebbaren Bauteile, beispielsweise Nockeneinheiten, vorgesehen. Die Verstellwelle ist in mehreren Wellenlagern drehbar in einem Gehäuse parallel zur Nockenwelle gelagert. Als Gehäuse können ein Zylinderkopf, ein Leiterrahmen, Module oder sonstige Einrichtungen zur Aufnahme einer Verstellwelle verstanden werden. Auf der Verstellwelle ist zumindest eine Verstelleinrichtung gelagert, die einer Nockeneinheit zur direkten oder indirekten Betätigung von Gaswechselventilen zugeordnet ist.
-
In der Patentschrift
DE 10 2008 061 440 B3 wird eine parallel zu einer Nockenwelle angeordnete verdrehbare Verstellwelle beschrieben, auf der drehfest zwei Verstelleinrichtungen und zwischen den Verstelleinrichtungen zwei auf der Verstellwelle axial verschiebbare Mitnehmer zur Ventilumschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Nockenprofilen eines axial auf der Nockenwelle verschiebbaren Nockenpakets angeordnet sind. Durch Verdrehen der Verstellwelle werden die Mitnehmer auf der Verstellwelle axial verschoben, wobei die Verdrehung durch die Nockenwelle erfolgt. Dazu ist auf der Verstellwelle ein Zahnrad drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet, das zum Verdrehen der Verstellwelle mit einem auf der Nockenwelle angeordneten Zahnsegment durch einen an der Verstellwelle angeordneten Antrieb in Eingriff gebracht wird.
-
Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2009 057 691 A1 ist eine parallel zu einer Nockenwelle angeordnete Verstellwelle bekannt, welche mittels eines Stellgetriebes mit der Nockenwelle verbindbar ist, so dass die Verstellwelle bei einer hergestellten Wirkverbindung mit der Nockenwelle durch diese verdreht wird, wodurch über Mitnehmer und eine Schaltkulisse ein mit unterschiedlichen Nockenprofilen versehenes Nockenpaket auf der Nockenwelle axial verschoben wird. Das erfindungsgemäße Stellgetriebe zum Verbinden und Trennen der Nockenwelle mit der Verstellwelle besteht aus einem ein- oder mehrarmigen Hebelsystem und einem profilierten Kulissenteil. Das Hebelsystem ist fest auf der Verstellwelle angeordnet. Das Kulissenteil ist drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle angeordnet, wobei es durch einen Aktuator schaltbar mit dem Hebelsystem in Eingriff bringbar und trennbar ist.
-
Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 005 790 A1 geht ein variabler Ventiltrieb für Verbrennungskraftmaschinen zur Betätigung von Gaswechselventilen hervor, bei dem die Gaswechselventile schaltbar mit unterschiedlichen Nockenprofilen eines verschiebbaren Nockensegments einer von einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Nockenwelle in Eingriff bringbar sind. Die axiale Positionierung des Nockensegments relativ zu dem Gaswechselventil erfolgt durch eine drehbare, parallel zur Nockenwelle angeordnete Stellwelle. Die Stellwelle weist eine Führungsbahn auf, in der ein auf ein Übertragungsglied einwirkender Mitnehmer geführt ist, welcher die axiale Lage des Nockensegments bestimmt.
-
Der Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten technischen Lösungen ist der hohe Bauraumbedarf, der zur Verdrehung der Verstellwelle benötigt wird. Diese Lösungen sind deshalb nur bei entsprechend ausgeführten Zylinderkopfhauben beziehungsweise ausreichend großem Rotationsbauraum im Bereich der Verstellwelle einsetzbar, um die entsprechenden Bauteile unterbringen zu können.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Betätigung einer Verstellwelle für einen Ventiltrieb zum Umschalten des Hubs von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, wobei der benötigte Rotations- und Axialbauraum im Bereich der Verstellwelle reduziert werden soll.
-
Lösung der Aufgabe
-
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, mit der sich eine Verstellwelle eines hubschaltbaren Ventiltriebs in besonders vorteilhafter Weise betätigen lässt. Die erfindungsgemäße Betätigung der Verstellwelle ist dafür zumindest aus einer Hebeleinheit auf der Verstellwelle und einer Nockeneinheit auf einer Nockenwelle aufgebaut. Die Hebeleinheit ist mit der Verstellwelle drehfest verbunden oder mittels einer Kupplung drehfest mit der Verstellwelle verbindbar. Die Hebeleinheit verfügt über einen ersten Hebelarm und mindestens einen weiteren axial und in Umfangsrichtung beziehungsweise winkelversetzt relativ zur Verstellwelle beabstandeten Hebelarm. Die Nockeneinheit ist mit der Nockenwelle drehfest verbunden oder mittels einer Kupplung drehfest mit der Nockenwelle verbindbar. Auf der Nockeneinheit ist wenigstens ein Nocken mit einer Außenkontur vorgesehen. Jeder der axial und winkelversetzt auf der Verstellwelle beabstandeten Hebelarme ist mit wenigstens einem Nocken der Nockeneinheit in Wirkverbindung bringbar. Dementsprechend wird die Verstellwelle von der Nockenwelle mittels der Hebeleinheit auf der Verstellwelle und der Nockeneinheit auf der Nockenwelle verdreht.
-
Dazu ist eine axiale Verschiebung der Hebeleinheit auf der Verstellwelle und des Nockenelementes auf der Nockenwelle zueinander notwendig, um einen Hebelarm des Hebelelementes mit einem Nocken des Nockenelementes in Wirkverbindung zu bringen, wobei die Hebeleinheit auf der Verstellwelle und/oder die Nockeneinheit auf der Nockenwelle axial verschiebbar gelagert ist.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hebeleinheit auf der Verstellwelle und/oder die Nockeneinheit auf der Nockenwelle axial verschiebbar gelagert und das entsprechende Gegenstück der Wirkverbindung auf der jeweiligen Welle axial unverschiebbar positioniert. Alternativ können die beiden Einheiten auch gegeneinander verschoben werden, um den axialen Bauraumbedarf weiter zu reduzieren.
-
Für die Wirkverbindung wird ein Kontakt zwischen einem Hebelarm auf der Hebeleinheit und einem Nocken auf der Nockeneinheit hergestellt. Auf der Hebeleinheit ist wenigstens ein Hebelarm und auf der Nockeneinheit wenigstens ein Nocken vorgesehen. Wenigstens ein Nocken ist mit einer ansteigenden Außenkontur versehen. Die ansteigende Außenkontur definiert sich durch die Vergrößerung eines radialen Abstands der Außenkontur mit zunehmendem Drehwinkel in Drehrichtung relativ zur Welle. Dadurch wird eine ansteigende Außenkontur in Form einer Rampe mit einem Startradius, mit einem Endradius und einem dazwischen liegenden Winkelbereich gebildet, innerhalb dessen der Radius der Außenkontur sich vom Startradius bis zum Endradius vergrößert.
-
Wird ein Hebelarm der Hebeleinheit auf der Verstellwelle mit einem Nocken der Nockeneinheit in Wirkverbindung gebracht, so stützen sich der wenigstens eine Hebelarm der Hebeleinheit und der wenigstens eine Nocken der Nockeneinheit zueinander ab, indem die jeweiligen Außenkonturen in Kontakt gebracht werden. Dieser Kontakt zwischen den Außenkonturen von Hebelarm und Nocken kann als Reib- beziehungsweise Gleitkontakt und/oder als Roll- beziehungsweise Wälzkontakt ausgeführt sein, bei dem die Außenkonturen aufeinander abgleiten und/oder abwälzen.
-
Wenigstens ein Hebelarm ist mit einer Außenkontur versehen, die als geeignete Gegenkontur oder als geeignete Einrichtung ausgeführt ist. Dabei kann ein Reibkontakt beziehungsweise Gleitkontakt oder auch ein Rollkontakt beziehungsweise ein Wälzkontakt für die Außenkontur vorgesehen sein. Beispielsweise können eine entgegengesetzt ansteigende beziehungsweise in Drehrichtung abfallende Außenkontur, ein Radius oder eine andere beliebige Kontur oder Wälzkörper, wie wenigstens eine Walze, Rolle oder Kugel am Hebel für den Kontakt mit der Außenkontur des Nockens verwendet werden. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird eine entgegengesetzt ansteigende Außenkontur vorgesehen. Die entgegengesetzt ansteigende Außenkontur definiert sich durch die Verringerung eines radialen Abstands der Außenkontur mit zunehmendem Drehwinkel in Drehrichtung relativ zur Welle. Dadurch wird eine entgegengesetzt ansteigende Außenkontur in Form einer Rampe mit einem Startradius, mit einem Endradius und einem dazwischen liegenden Winkelbereich gebildet, innerhalb dessen der Radius der Außenkontur sich vom Startradius bis zum Endradius verringert.
-
Durch die axiale Verschiebung des wenigstens einen Hebelarms und des wenigstens einen Nockens zueinander und die Verdrehung der Nockenwelle und dementsprechend der Nockeneinheit wird die Außenkontur des Nockens mit der Außenkontur des Hebelarms in Kontakt gebracht. Bevor die Außenkonturen in Kontakt treten, befindet sich die Verstellwelle in Ruhe, wodurch der Abstand der Außenkonturen nur durch die Verdrehung der Außenkontur auf dem wenigstens einen Nocken der Nockeneinheit verringert werden kann. Dafür ist wenigstens auf dem Nocken der Nockeneinheit eine ansteigende Außenkontur vorgesehen, deren Radius sich durch die Drehung der Nockenwelle im Kontaktbereich vergrößert, bis der Abstand der Außenkonturen soweit reduziert ist und die Außenkonturen im Kontaktbereich in Wirkkontakt treten.
-
Die Übertragung der Drehbewegung erfolgt durch die drehfeste Verbindung der Nockeneinheit mit der Nockenwelle und die drehfeste Verbindung der Hebeleinheit mit der Verstellwelle. Durch die Wirkverbindung der in Kontakt befindlichen Außenkonturen wird die Drehbewegung von der Nockenwelle auf die Verstellwelle mit einer entsprechenden Übersetzung übertragen, wobei die Drehrichtungen der beiden Wellen entgegengesetzt sind.
-
Der Hebelarm der Hebeleinheit der Verstellwelle, welcher mit einem Nocken der Nockeneinheit in Wirkverbindung gebracht wurde, vollzieht dabei eine Drehbewegung, solange die Außenkonturen in Wirkverbindung stehen. Entsprechend der Ausgestaltung, insbesondere der Länge und/oder dem Anstieg der ansteigenden Außenkontur auf dem Nocken und der beispielhaft angeführten entgegengesetzt ansteigenden Außenkontur auf dem Hebelarm wird durch die Verdrehung der Nockenwelle die Verstellwelle um einen bestimmten Winkel verdreht. Der Anstieg der Außenkonturen kann dabei konstant oder veränderlich sein, wobei der Anstieg der beiden Außenkonturen des Nockens und des Hebelarms aufeinander abgestimmt sein muss.
-
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die ansteigende Außenkontur des Nockens und die entgegengesetzt ansteigende Außenkontur des Hebelarms entsprechend der Länge und dem Anstieg derart ausgeführt, dass bei jeder Wirkverbindung durch eine Verdrehung der Nockenwelle um einen vorbestimmten Antriebswinkel, beispielsweise zweihundertvierzig Grad, eine Verdrehung der Verstellwelle um einen vorbestimmten Verstellwinkel, beispielsweise fünfundvierzig Grad erreicht wird. Dazu wird vom Beginn bis zum Ende der Wirkverbindung im Kontaktbereich von der ansteigenden Außenkontur des Nockens ein Winkelbereich von zweihundertvierzig Grad und von der entgegengesetzt ansteigenden Außenkontur ein Winkelbereich von fünfundvierzig Grad überstrichen. Durch andere Kombinationen von Antriebswinkel und Verstellwinkel ist eine entsprechende Anpassung an den Ventiltrieb beziehungsweise an die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine möglich.
-
Für eine für den schaltbaren Ventiltrieb erforderliche Verdrehung der Verstellwelle um beispielsweise neunzig Grad sind zwei Wirkverbindungen notwendig. Deshalb ist auf der Nockeneinheit wenigstens ein weiterer, zweiter Nocken vorgesehen, welcher in axialer Richtung von einem ersten Nocken beabstandet angeordnet ist. Erfindungsgemäß vorteilhaft sind die beiden Nocken zusätzlich in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet. Analog dazu ist wenigstens ein weiterer, zweiter Hebelarm auf der Hebeleinheit vorgesehen, welcher in axialer Richtung und in Umfangsrichtung von einem ersten Hebelarm beabstandet angeordnet ist. Erfindungsgemäß vorteilhaft schließt der zweite Hebelarm in Umfangsrichtung an den ersten Hebelarm an.
-
Es wird neben einer ersten Wirkebene des ersten Nockens und des ersten Hebelarms eine zweite Wirkebene mit dem zweiten Nocken und dem zweiten Hebelarm gebildet, welche axial zueinander beabstandet sind. Durch den in Umfangsrichtung zum ersten Nocken beziehungsweise ersten Hebelarm beabstandeten zweiten Nocken beziehungsweise zweiten Hebelarm wird eine zweite Wirkverbindung zwischen zweitem Nocken und zweitem Hebelarm in Drehrichtung zeitlich nach einer ersten Wirkverbindung von erstem Nocken und erstem Hebelarm hergestellt. Bei der axialen Ausrichtung der Nockeneinheit zur Hebeleinheit wird sowohl die erste und die zweite Wirkebene hergestellt, wobei die Wirkverbindungen der jeweiligen Wirkebenen entsprechend den in Umfangsrichtung versetzten Außenkonturen zeitlich aufeinanderfolgend hergestellt werden. Demnach wird durch die Mehrfachanordnung von Nocken und Hebelarmen bei einer einmaligen Ausrichtung von Nockeneinheit und Hebeleinheit eine Verdrehung der Verstellwelle beispielsweise um zweimal fünfundvierzig Grad für jede Wirkebene beziehungsweise jede Wirkverbindung, also insgesamt neunzig Grad bewirkt.
-
Es ergibt sich eine Verstellwellenbetätigung eines Ventiltriebs für Brennkraftmaschinen, mit wenigstens einer auf der Nockenwelle drehfest angeordneten Nockeneinheit mit wenigstens einem mit der Nockeneinheit fest verbundenen Nocken, auf dem eine in Drehrichtung ansteigende Außenkontur aufgebracht ist und mit wenigstens einer auf einer Verstellwelle drehfest angeordneten Hebeleinheit mit wenigstens einem mit der Hebeleinheit fest verbundenen Hebelarm mit einer Außenkontur, die als geeignete Gegenkontur oder als geeignete Einrichtung für einen Reibkontakt beziehungsweise Gleitkontakt oder einen Rollkontakt beziehungsweise einen Wälzkontakt ausgeführt ist, wobei der wenigstens eine Nocken mit dem wenigstens einen Hebelarm durch eine axiale Ausrichtung zwischen Nockeneinheit und Hebeleinheit in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die beiden Außenkonturen von Nocken und Hebelarm in Wirkverbindung treten. Für die Verstellwellenbetätigung sind zwei Wirkverbindungen vorgesehen, wobei auf der Nockeneinheit ein in axialer Richtung und Umfangsrichtung von einem ersten Nocken beabstandeter zweiter Nocken und auf der Hebeleinheit ein in axialer Richtung und in Umfangsrichtung von einem ersten Hebelarm beabstandeter zweiter Hebelarm vorgesehen sind, und eine erste Wirkverbindung vom ersten Nocken und ersten Hebelarm und eine zweite Wirkverbindung vom zweiten Nocken und zweiten Hebelarm während der Verdrehung der Verstellwelle zeitlich aufeinanderfolgend herstellbar sind.
-
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die Außenkontur des Hebelarms als entgegengesetzt ansteigende Außenkontur ausgeführt, wobei sich ansteigende und entgegengesetzt ansteigende Außenkonturen hinsichtlich Länge und Radiusverlauf jeweils durch einen Startradius, einen Endradius und einen dazwischen liegenden Winkelbereich definieren, wobei ein Anstieg zwischen Startradius und Endradius konstant oder veränderlich sein kann, so dass mit einmaliger Ausrichtung von Nockeneinheit und Hebeleinheit und durch die Verdrehung der Nockenwelle um vierhundertachtzig Grad die Verstellwelle um neunzig Grad drehbar ist. Der wenigstens eine Nocken ist auf der Nockeneinheit axial und in Umfangsrichtung zu jedem weiteren Nocken beabstandet angeordnet.
-
Für eine weitergehende vollständige Verdrehung der Verstellwelle um dreihundertsechzig Grad in vier voneinander getrennten Verdrehschritten von jeweils neunzig Grad, wobei jeder Verdrehschritt separat und sequenziell ausgelöst werden kann, wird die vorgenannte Anordnung von Nocken und Hebelarmen entsprechend wiederholt. Dazu sind weitere Hebelarme vorgesehen, mit denen sich eine dritte, vierte, fünfte, sechste, siebente und achte Wirkverbindung bilden lässt. Die Hebelarme sind so angeordnet, dass keine fortführende Verdrehung der Verstellwelle erzeugt wird. Dafür sind die Hebelarme derart axial beabstandet, dass nach einem Verdrehschritt kein weiterer Hebelarm mit einem der Nocken in Wirkverbindung treten kann. Durch die axiale Ausrichtung der Nockeneinheit gegenüber der Hebeleinheit lässt sich der erste Nocken der Nockeneinheit entweder mit einem ersten, dritten, fünften oder siebenten Hebelarm der Hebeleinheit beziehungsweise der zweite Nocken mit einem zweiten, vierten, sechsten oder achten Hebelarm in die entsprechende erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste, siebente oder achte Wirkverbindung bringen. Dementsprechend ergeben sich acht Wirkebenen. Durch die vorteilhafte Ausgestaltung beziehungsweise Anordnung der Hebelarme wird jeweils für jede Ausrichtung von Nockeneinheit und Hebeleinheit zueinander nur ein Verdrehschritt ausgeführt. Soll ein weiterer Verdrehschritt ausgeführt werden, ist eine neue Ausrichtung von Nockeneinheit und Hebeleinheit zueinander notwendig.
-
Zur Einsparung von axialem Bauraum sind erfindungsgemäß vorteilhaft dazu die Hebelarme auf der Hebeleinheit derart positioniert, dass vier axial beabstandete Wirkebenen mit jeweils zwei Hebelarmen gebildet werden, wobei die Hebelarme in einer Wirkebene in Umfangsrichtung um einhundertachtzig Grad versetzt angeordnet sind.
-
Dadurch ergibt sich beispielsweise ein Schaltvorgang für die Verdrehung der Verstellwelle, bei dem eine erste Ausrichtung der Nockeneinheit mit dem ersten Nocken und dem zweiten Nocken und der Hebeleinheit mit dem ersten Hebelarm und dem zweiten Hebelarm zueinander eine erste Wirkebene mit einer ersten Wirkverbindung von erstem Nocken und erstem Hebelarm sowie eine zweite Wirkebene von zweitem Nocken und zweitem Hebelarm bildet. Durch die Verdrehung der Nockenwelle wird zuerst die erste Wirkverbindung von erstem Nocken und erstem Hebelarm und zeitlich folgend die zweite Wirkverbindung von zweitem Nocken und zweitem Hebelarm hergestellt. Dadurch wird die Verstellwelle um beispielsweise neunzig Grad verdreht.
-
Da dann kein weiterer Hebelarm in Wirkverbindung mit einem der Nocken treten kann, bleibt die Verstellwelle stehen.
-
Für die weitere Verdrehung der Verstellwelle wird durch eine zweite Ausrichtung der Nockeneinheit mit dem ersten Nocken und dem zweiten Nocken und der Hebeleinheit mit dem dritten Hebelarm und dem vierten Hebelarm zueinander eine dritte Wirkebene mit der dritten Wirkverbindung von erstem Nocken und drittem Hebelarm sowie eine vierte Wirkebene mit der vierten Wirkverbindung von zweitem Nocken und viertem Hebelarm gebildet. Durch die Verdrehung der Nockenwelle wird zuerst die dritte Wirkverbindung von erstem Nocken und drittem Hebelarm und zeitlich folgend die vierte Wirkverbindung von zweitem Nocken und viertem Hebelarm hergestellt. Da dann wiederum kein weiterer Hebelarm in Wirkverbindung mit einem der Nocken treten kann, bleibt die Verstellwelle stehen.
-
Für die weitere Verdrehung der Verstellwelle wird wieder durch die erste Ausrichtung der Nockeneinheit mit dem ersten Nocken und dem zweiten Nocken und der Hebeleinheit mit dem fünften Hebelarm und dem sechsten Hebelarm zueinander die erste Wirkebene mit der fünften Wirkverbindung von erstem Nocken und fünftem Hebelarm sowie die zweite Wirkebene mit der sechsten Wirkverbindung von zweitem Nocken und sechstem Hebelarm gebildet. Durch die Verdrehung der Nockenwelle wird zuerst die fünfte Wirkverbindung von erstem Nocken und fünftem Hebelarm und zeitlich folgend die sechste Wirkverbindung von zweitem Nocken und sechstem Hebelarm hergestellt. Da dann wiederum kein weiterer Hebelarm in Wirkverbindung mit einem der Nocken treten kann, bleibt die Verstellwelle stehen.
-
Für die weitere Verdrehung der Verstellwelle wird wieder durch die zweite Ausrichtung der Nockeneinheit mit dem ersten Nocken und dem zweiten Nocken und der Hebeleinheit mit dem siebenten Hebelarm und dem achten Hebelarm zueinander die dritte Wirkebene mit der siebenten Wirkverbindung von erstem Nocken und siebentem Hebelarm sowie die vierte Wirkebene mit der achten Wirkverbindung von zweitem Nocken und achtem Hebelarm gebildet. Durch die Verdrehung der Nockenwelle wird zuerst die siebente Wirkverbindung von erstem Nocken und siebentem Hebelarm und zeitlich folgend die achte Wirkverbindung von zweitem Nocken und achtem Hebelarm hergestellt. Da dann wiederum kein weiterer Hebelarm in Wirkverbindung mit einem der Nocken treten kann, bleibt die Verstellwelle stehen, wobei die Verstellwelle für den beispielhaften Schaltvorgang dann eine komplette Umdrehung vollzogen hat.
-
Durch die wechselnde Ausrichtung der Nockeneinheit und der Hebeleinheit zwischen der ersten und zweiten Ausrichtung zueinander kann die Verstellwelle jeweils um einen Verdrehschritt weiter verdreht werden.
-
Die axiale Verschiebung zur Ausrichtung der Nockeneinheit und der Hebeleinheit zueinander kann durch verschiedene Maßnahmen erfolgen. In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise erfolgt die Umschaltung durch eine Umschaltkulisse auf der zu verschiebenden Einheit und wenigstens einen Pin, welcher über einen Aktuator in die Umschaltkulisse eingefahren wird. Der Pin ist gehäusefest positioniert und bewirkt durch den axialen Hub der Umschaltkulisse eine axiale Verschiebung der zu verschiebenden Einheit, also der Nockeneinheit und/oder der Hebeleinheit. Alternativ ist beispielsweise auch eine Magnetumschaltung verwendbar, welche eine axiale Verschiebung ermöglicht. Diese und weitere bekannten Mechanismen zur axialen Verschiebung können entweder an der Nockeneinheit und/oder an der Hebeleinheit angeordnet sein.
-
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass bei einem geringen Aufwand und einem geringen benötigten Bauraum eine sichere Verdrehung der Verstellwelle und somit eine sichere Ventilhubumschaltung erfolgt. Einzelne Merkmale der Erfindung lassen sich zu neuen sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
-
Ausführungsbeispiel
-
Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:
-
1: eine schematische Darstellung einer Verstellwellenbetätigung während des Zustands einer ersten Ausrichtung und
-
2: eine schematische Darstellung der Verstellwellenbetätigung während des Zustands einer zweiten Ausrichtung.
-
Eine Verstellwellenbetätigung 1 eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) ist mit einer auf der Nockenwelle 2 drehfest angeordneten Nockeneinheit 3 mit zwei axial und in Umfangsrichtung winkelversetzten und mit der Nockeneinheit fest verbundenen Nocken 4, 5 ausgestattet, auf denen jeweils eine ansteigende Außenkontur 6 aufgebracht ist. Die Verstellwellenbetätigung 1 umfasst weiterhin eine auf einer Verstellwelle 7 drehfest angeordnete Hebeleinheit 8 mit acht in Umfangsrichtung winkelversetzten und mit der Hebeleinheit fest verbundenen Hebelarmen 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H, auf denen jeweils eine entgegengesetzt ansteigende Außenkontur 10 aufgebracht ist (1, 2). Durch eine axiale Ausrichtung der Nockeneinheit 3 gegenüber der Hebeleinheit 8 ist ein erster Nocken 4 der Nockeneinheit entweder mit dem ersten, dritten, fünften oder siebenten Hebelarm 9A, 9C, 9E, 9G der Hebeleinheit 8 beziehungsweise ein zweiter Nocken 5 der Nockeneinheit 3 mit dem zweiten, vierten, sechsten oder achten Hebelarm 9B, 9D, 9F, 9H in der entsprechenden ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebenten oder achten Wirkverbindung bringbar, so dass vier axial beabstandete Wirkebenen 11A, 11B, 11C, 11D mit jeweils zwei Hebelarmen 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H gebildet werden, wobei die Hebelarme 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H in einer Wirkebene 11A, 11B, 11C, 11D in Umfangsrichtung um einhundertachtzig Grad und zu den Hebelarmen 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H einer der drei weiteren Wirkebenen 11A, 11B, 11C, 11D in Umfangsrichtung um fünfundvierzig Grad versetzt angeordnet sind.
-
Die axiale Verschiebung zur Ausrichtung der Nockeneinheit 3 und der Hebeleinheit 8 zueinander wird durch eine Umschaltkulisse 12 auf der Nockeneinheit 3 und zwei Pins 13, 14 realisiert, wobei die Pins 13, 14 über einen Aktuator für die jeweilige Ausrichtung wechselnd in die Umschaltkulisse 12 eingefahren werden. Die Pins 13, 14 sind gehäusefest positioniert und bewirken durch den axialen Hub der Umschaltkulisse 12 eine axiale Verschiebung der Nockeneinheit 3 gegenüber der Hebeleinheit 8, so dass in einer ersten Ausrichtung (1) eine erste Wirkebene 11A mit erstem Nocken 4 und erstem Hebelarm 9A sowie eine zweite Wirkebene 11B mit zweitem Nocken 5 und zweitem Hebelarm 9B beziehungsweise die erste Wirkebene 11A mit erstem Nocken 4 und fünftem Hebelarm 9E sowie die zweite Wirkebene 11B mit zweitem Nocken 5 und sechstem Hebelarm 9F gebildet werden, oder in einer zweiten Ausrichtung (2) eine dritte Wirkebene 11C mit erstem Nocken 4 und drittem Hebelarm 9C sowie eine vierte Wirkebene 11D mit zweitem Nocken 5 und viertem Hebelarm 9D beziehungsweise die dritte Wirkebene 11C mit erstem Nocken 4 und siebentem Hebelarm 9G sowie die vierte Wirkebene 11D mit zweitem Nocken 5 und achtem Hebelarm 9H gebildet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verstellwellenbetätigung
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Nockeneinheit
- 4
- erster Nocken
- 5
- zweiter Nocken
- 6
- ansteigende Außenkontur
- 7
- Verstellwelle
- 8
- Hebeleinheit
- 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H
- erster, zweiter, dritter, vierter, fünfter, sechster, siebenter, achter Hebelarm
- 10
- entgegengesetzt ansteigende Außenkontur
- 11A, 11B, 11C, 11D
- erste, zweite, dritte, vierte Wirkebene
- 12
- Umschaltkulisse
