DE102012105795A1

DE102012105795A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012105795A1
Application number: DE201210105795
Authority: DE
Inventors: Michael Wahl; Crescenzo Aruta; Klaus Fuoss
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (2), die Nocken (5) zur Betätigung von Gaswechselventilen aufweist, wobei ein Nockenstück (3) mit mindestens einem Nocken (5), der mehrere Nockenbahnen (6, 7) aufweist, auf der Nockenwelle (2) drehfest, aber axial verschiebbar geführt ist, wobei dem Nockenstück (3) ein Hubprofil (12) mit mindestens einer Hubkurve (13, 14) zugeordnet ist, sowie mindestens ein Führungselement (20, 21) zum axialen Verschieben des Nockenstücks (3) vorgesehen ist, wobei das Führungselement (20, 21) in die Hubkurve (13, 14) einfahrbar und aus dieser herausfahrbar sowie um eine senkrecht zur Verschiebeachse des Nockenstücks (3) angeordnete Achse schwenkbar ist, wobei mit dem Führungselement (20, 21) Ausrichtmittel (24) zusammenwirken, die das Führungselement (20, 21) in dessen aus der Hubkurve (13, 14) herausgefahrenen Stellung bezüglich der Schwenkachse des Führungselements (20, 21) ausrichten. Bei einem solchen Ventiltrieb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ausrichtmittel (24) unter Einwirkung des schwenkenden Führungselements (20, 21) elastisch nachgiebig sind, sowie die Ausrichtmittel (24) das Führungselement (20, 21) in dessen aus der Hubkurve (13, 14) herausgefahrenen Stellung axial festlegen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die Nocken zur Betätigung von Gaswechselventilen aufweist, wobei ein Nockenstück, mit mindestens einem Nocken, der mehrere Nockenbahnen aufweist, auf der Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar geführt ist, wobei dem Nockenstück ein Hubprofil mit mindestens einer Hubkurve zugeordnet ist, sowie mindestens ein Führungselement zum axialen Verschieben des Nockenstücks vorgesehen ist, wobei das Führungselement in die Hubkurve einfahrbar und aus dieser herausfahrbar sowie um eine senkrecht zur Verschiebeachse des Nockenstücks angeordnete Achse schwenkbar ist, wobei mit dem Führungselement Ausrichtmittel zusammenwirken, die das Führungselement in dessen aus der Hubkurve herausgefahrenen Stellung bezüglich der Schwenkachse des Führungselements ausrichten.
Ein derartiger Ventiltrieb mit zwei Hubkurven ist aus der DE 10 2008 060 167 A1 bekannt. Bei diesem wirkt das Hubprofil des Nockenstücks mit einem Betätigungsstift zum axialen Verschieben des Nockenstücks zusammen. Dem Ende des Betätigungsstifts, das in die jeweilige Hubkurve des Hubprofils des Nockenstücks einführbar ist, ist das Führungselement zugeordnet, das am Ende des Betätigungsstifts derart gelagert ist, dass dasselbe um die Achse des Betätigungsstifts drehbar bzw. schwenkbar ist. Dem Führungselement ist ein Rückstellelement zugeordnet, welches dann, wenn das Führungselement in das Hubprofil nicht eingeführt ist, das Führungselement derart ausrichtet, dass eine Längsachse desselben parallel zu einem Einführungsbereich der Hubkurven für das Führungselement verläuft.
Mit Hilfe eines solchen Führungselements kann vermieden werden, dass der Betätigungsstift beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs von sich kreuzenden Hubkurven im Kreuzungsbereich verkeilt. Ferner wird vermieden, dass dann, wenn der Betätigungsstift den Kreuzungsbereich durchfährt, dieser eine vorgegebene Hubkurve des Hubprofils verlässt und ungewollt in eine andere Hubkurve des Hubprofils gelangt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Ventiltrieb der Eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine exakte Ausrichtung des jeweiligen Führungselements vor dem Einfahren in die diesem zugeordnete Hubkurve und während des Bewegens relativ zur Hubkurve sowie eine sichere Positionierung des Führungselements vor dem Einfahren in die Hubkurve bzw. nach dem Herausfahren aus der Hubkurve gewährleistet ist.
Gelöst wird die Aufgabe bei einem Ventiltrieb der Eingangs genannten Art dadurch, dass die Ausrichtmittel unter Einwirkung des schwenkenden Führungselements elastisch nachgiebig sind, sowie die Ausrichtmittel das Führungselement in dessen aus der Hubkurve herausgefahren Stellung axial festlegen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Ventiltriebes ist gewährleistet, dass das jeweilige Führungselement sich dann, wenn es nicht in die Hubkurve eingreift, präzise bezüglich dessen Schwenkachse ausgerichtet ist, und demzufolge ein Einfahren des Führungselements in die Hubkurve sicher möglich ist, dass heißt, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Führungselement mit seitlichen Flanken der Hubkurve kollidiert. Andererseits ermöglicht die elastisch nachgiebige Ausbildung der Ausrichtmittel, dass das in die Hubkurve eingeführte Führungselement der vorgegebenen Hubkurve folgen und damit um die Achse des Führungselements schwenken kann. Schließlich ist durch die Ausrichtmittel auch sichergestellt, dass das Führungselement in dessen aus der Hubkurve herausgefahren Stellung axial festgelegt ist. Es wird damit nur dann aus dieser Stellung bewegt, wenn das Führungselement aktiv verfahren wird, insbesondere mittels eines Bestandteils eines Aktuators bildenden, verfahrbaren Betätigungsstifts zum axialen Verschieben des Führungselements. Dieser Betätigungsstift nimmt das Führungselement frei drehbar auf oder bildet zusammen mit dem Führungselement eine frei drehbare Einheit.
Unabhängig von der konkreten Lagerung des Führungselements ist somit gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Führungselement frei schwenkbar gelagert ist.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Ausrichtmittel auf das Führungselement bei dessen Bewegung in entgegengesetzten Schwenkrichtung einwirken. Sowohl beim Schwenken des Führungselements in der einen Schwenkrichtung um dessen Schwenkachse wirkt somit das Ausrichtelement dieser Bewegung des Führungselements entgegen, als auch in der entgegengesetzten Schwenkrichtung des Führungselements. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Ausrichtmittel in einer definierten Stellung, auch als Neutralstellung bezeichnet, festgelegt wird, wenn das Führungselement aus der Hubkurve herausgefahren ist. Ist das Führungselement in die Hubkurve eingefahren und dreht sich die Nockenwelle, führt dies selbstverständlich dazu, dass das Führungselement unter Einwirkung der Ausrichtmittel aus dieser Neutralstellung ausgeschwenkt wird, und zwar in der einen oder anderen Schwenkrichtung, je nach Ausbildung der Hubkurve.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen und stellt insbesondere eine baulich besonders einfache und kostengünstige herstellbare Gestaltung dar, wenn die Ausrichtmittel ein Federelement aufweisen. Die elastische Nachgiebigkeit des Ausrichtmittels unter Einwirkung des schwenkenden Führungselements wird somit durch das Federelement bewerkstelligt.
Durch entsprechende Gestaltung des Federelements kann die gewünschte Festlegung des Führungselements in dessen Neutralstellung ohne Weiteres bewirkt werden.
Vorzugsweise weist der Aktuator ein Aktuatorgehäuse zur verfahrbaren, axial geführten Aufnahme des Betätigungselements auf, wobei mit dem Betätigungselement das Führungselement verbunden ist.
Insbesondere ist vorgesehen, dass, bei aus der Hubkurve herausgefahrener Stellung des Führungselements, das Federelement das Führungselement in dessen der Hubkurve zugewandten Bereich axial festlegt. Beispielsweise hintergreift das Federelement das Führungselement in der aus der Hubkurve herausgefahrenen Stellung auf dessen der Hubkurve zugewandten Seite. Beim Betätigen des Betätigungselements, insbesondere dessen axialem Verschieben unter Verwendung von elektrischen Antriebsmitteln wird das Führungselement in die Hubkurve eingefahren und überbrückt hierbei die Haltekraft des Federelements, das insbesondere während des Verfahrens des Führungselements entlang des Führungselements gleitet und weiterhin an diesem anliegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Federelement, unabhängig in welcher Position sich das Führungselement befindet, immer an diesem anliegt und auf dieses einwirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist vorgesehen, dass dem Hubprofil zwei Hubkurven zugeordnet sind, sowie zwei Führungselemente zum abwechselnden Einfahren in die Hubkurven vorgesehen sind. Demzufolge ist dann, wenn das eine Führungselement in die diesem zugeordnete Hubkurve eingefahren ist, das andere Führungselement, das der anderen Hubkurve zugeordnet ist, aus dieser Hubkurve herausgefahren. In der herausgefahrenen Stellung wird dieses Führungselement vom Ausrichtmittel einerseits axial festgelegt, andererseits bezüglich dessen Schwenkrichtung aufgrund des elastisch nachgiebigen Ausrichtmittels positioniert.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die beiden Führungselemente identisch ausgebildet sind.
Baulich lässt sich die Lagerung des Federelements besonders einfach verwirklichen, wenn das Federelement im Aktuatorgehäuse gelagert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Federelement im Bereich abgewandter Enden auf das Aktuatoragehäuse zugerichtete Ansätze aufweist, die auf abgewandten Enden des Aktuatorgehäuses mit diesem formschlüssig und/oder reibschlüssig verbunden sind. Hierdurch ist eine ausreichend sichere Verbindung zwischen Federelement und Aktuatorgehäuse gewährleistet. Das Federelement lässt sich durch Aufstecken sehr einfach am Aktuatorgehäuse anbringen.
Vorzugsweise ist das Federelement ferner derart ausgebildet, dass es im Bereich abgewandter Enden vom Aktuatorgehäuse weggerichtete Ansatzpaare aufweist, die auf abgewandten Seiten der beiden Federelemente diese kontaktieren. Diese Ansatzpaare des Federelements dienen somit dem axialen Festlegen der Führungselemente und darüber hinaus dem Einwirken auf die Federelemente bei deren Schwenken um deren Schwenkachse aus deren Neutralposition. Insbesondere weist das jeweilige Ansatzpaar einen ersten und einen zweiten Ansatz auf. Der erste Ansatz legt das diesem Ansatzpaar zugeordnete Führungselement, ausgehend von einer Neutralstellung, in dessen einen Schwenkrichtung federnd nachgiebig fest und der zweite Ansatz dieses Ansatzpaares legt das Führungselement in dessen anderen Schwenkrichtung federnd nachgiebig fest.
Vorzugsweise weist das Federelement zwei Durchgangsöffnungen für die Betätigungselemente auf, mit denen die Führungselemente frei schwenkbar verbunden sind oder eine schwenkbare Einheit bilden.
Unter dem Aspekt eines optimalen Kontaktes mit dem Grund der Hubkurve ist insbesondere vorgesehen, dass das jeweilige Führungselement im Bereich seines mit der Hubkurve in Kontakt gelangenden Endes nach außen gekrümmt ausgebildet ist. Dem Grund der Hubkurve zugewandt, weist das jeweilige Führungselement somit einen erhabenen Bereich, insbesondere einen erhabenen zentralen Bereich auf. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kontaktfläche des jeweiligen Führungselements in deren Neigung auf die Neigung der Hubkurve beim Ansteigen der Hubkurve, somit dem Ansteigen des Grundes der Hubkurve zum Zurückdrücken des Führungselements in dessen aus der Hubkurve herausgefahrene Stellung, abgestimmt ist.
Es wird somit eine besondere Gestaltung des jeweiligen Führungselements vorgeschlagen, mit einer Kontaktfläche zum Grund der Hubkurve bzw. dem Nutgrund mit definierter, auf den Nutgrund abgestimmter Geometrie. Hierdurch ist gewährleistet, dass Kantenträger vermieden werden und sich das Führungselement ausrichtet, welches insbesondere unter dem Aspekt des Nachlaufs von Bedeutung ist.
Der vorgeschlagene Ventiltrieb stellt somit sicher, dass sich das jeweilige Führungselement nicht unerwünscht um dessen Schwenkachse verdreht. Die Flächenpressung zwischen Führungselement und Hubkurvenflanke bzw. Kulissenflanke wird durch die Gestaltung des Führungselements gesenkt. Verbunden ist hiermit eine verbesserte Druckverteilung, ein Anstieg der Dauerhaltbarkeit und es wird überdies die Materialauswahl erleichtert. Das Ausrichtmittel, insbesondere dessen Gestaltung als Federelement verhindert unbeabsichtigt Schiefstellungen des Führungselements bei in die Hubkurve eingefahrenem Zustand. In aus der Hubkurve herausgefahrenem Zustand verhindert das Ausrichtmittel bzw. das Federelement ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Führungselements, insbesondere dann, wenn das Führungselement noch nicht in die Hubkurve bzw. die Kulisse eingespurt hat. Durch eine längliche Gestaltung des Führungselements, das quasi die Form des Rumpfes eines vorne und hinten zulaufend gestalteten Schiffchens aufweist, und durch die Gestaltung der Hubkurve bzw. der Kulisse wird ein unbeabsichtigtes Ausfahren des nicht geschalteten Führungselements verhindert. Dies erhöht die Schaltsicherheit gegen Verschaltungen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigt:
1 in einer schematischen Darstellung den erfindungsgemäßen Ventiltrieb für die Brennkraftmaschine in einem Zusammenbau,
2 die Anordnung gemäß 1, ohne Ventile und Ventilfedern veranschaulicht in teilweise demontiertem Zustand,
3 eine räumliche Ansicht des in den 1 und 2 veranschaulichten Doppelpin-Aktuators mit den beiden Führungselementen und zugeordnetem als Federelement ausgebildeten Ausrichtmittel, vor deren Endmontage veranschaulicht,
4 eine Seitenansicht der aus den Bauteilen gemäß 3 gebildeten zusammenmontierten Anordnung,
5–7 in einer Ebene parallel zu den Schaltebenen der beiden Nockenstücke Darstellungen der Anordnung von Doppelpin-Aktuator und auf einer Nockenwelle axial verschiebbarem Nockenstück in unterschiedlichen Schaltstellungen des Nockenstücks, einschließlich Zwischenstellung,
8–13 Darstellungen der Bauteile gemäß den 5 bis 7 für die unterschiedlichen Schaltvorgänge und Zwischenstellungen, veranschaulicht in einer Ansicht senkrecht zu den Schwenkachsen der Nockenstücke,
14–16 unterschiedliche Schaltvorgänge einschließlich Zwischenstellung veranschaulicht in einer Ansicht parallel zur Drehachse der Nockenwelle.
Figurenbeschreibung
1 Veranschaulicht den erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1 weist eine Nockenwelle 2, auch als Grundnockenwelle bezeichnet, mit Nockenwellenantrieb und Keilverzahnungen am Außendurchmesser auf. Auf der Nockenwelle 1 sitzen zwei Nockenstücke 3, je eines mit zwei Nockenpaaren 4 für die nicht dargestellten vier Zylinder der Brennkraftmaschine. Die beiden Nocken 5 des jeweiligen Nockenpaares 4 sind so gestaltet, dass der jeweilige Nocken 5 mehrere, im Ausführungsbeispiel zwei Nockenbahnen 6, 7 aufweist. Die Nockenbahnen 6, 7 unterscheiden sich bezüglich Kontur und/oder Hub.
Eine Ventilanordnung 8 weist acht Ventile 9 und eine dem jeweiligen Ventil 9 zugeordnete Ventilfeder 10 auf. Das jeweilige Ventil 9 wird mittels eines zugeordneten Nockens 5 beaufschlagt, und zwar je nach Position des Nockens 5 über die Nockenbahn 6 oder die Nockenbahn 7. Hierzu sind durch Keilverzahnungen die Nockenstücke 3 axial auf der Nockenwelle 2 verschiebbar, können sich jedoch nicht relativ zur Nockenwelle 2 verdrehen.
Jedes Nockenstück 3 weist in seinem Bereich zwischen den diesem Nockenstück 3 zugeordneten beiden Zylindern der Brennkraftmaschine ein Hubprofil 12 auf, dem zwei Hubkurven 13, 14 zugeordnet sind. Demnach weist das jeweilige Nockenstück 3 am Innendurchmesser eine Keilverzahnung 15 zum Eingriff in die Keilverzahnung 14 des Nockenwelle 2, ferner die beiden Nockenpaare 4 und zwischen diesen das Hubprofil 12 mit den beiden Hubkurven 13 und 14 auf.
Zum axialen Verschieben des jeweiligen Nockenstücks 3 ist ein Aktuator 16 vorgesehen, über den elektrisch zwei als Betätigungsstifte 17, 18 ausgebildete Betätigungselemente angesteuert werden können. Diese beiden Betätigungsstifte 17, 18 sind parallel zueinander angeordnet und axial verschieblich in einem Aktuatorgehäuse 19 gelagert. Die Betätigungsstifte 17, 18 bilden eine Baueinheit mit schiffförmig gestalteten Führungselementen 20, 21. Die jeweilige Einheit von Betätigungsstift 17 bzw. 18 und Führungselement 20 bzw. 21 ist um die Stiftachse des jeweiligen Betätigungsstifts frei schwenkbar in einer zylindrischen Ausnehmung 22 bzw. 23 des Aktuatorgehäuses 19 frei drehbar gelagert. Bei elektrischer Ansteuerung des jeweiligen Betätigungsstifts 17 bzw. 18 wird dieser derart axial beaufschlagt, dass das jeweilige Führungselement 20 bzw. 21 in einen größeren Abstand zum Aktuatorgehäuse 19 überführt wird.
Wie insbesondere der Darstellung der 3 zu entnehmen ist, ist ein als Federelement 24 ausgebildetes Ausrichtmittel vorgesehen, dass zwei kreisförmige Löcher 25 zum Durchstecken der Betätigungsstifte 17, 18 aufweist.
4 veranschaulicht ergänzend die montierte Anordnung von Aktuatorgehäuse 19, dem Federelement 24 und Betätigungsstiften 17, 18 mit Führungselementen 20, 21. Veranschaulicht ist, dass das Federelement 24 im Bereich abgewandter Enden Ansätze 26 aufweist, die auf abgewandten Enden des Aktuatorgehäuses 19 mit diesem formschlüssig und reibschlüssig verbunden sind. Unter dem Aspekt weist ein zylinderförmiger Ansatz 27 des Aktuatorgehäuses 19 Aufnahmenuten 28 zum Einschieben des Federelements 24 im Bereich der Ansätze 26 auf.
Ferner weist das Federelement 24, wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, im Bereich abgewandter Enden vom Aktuatorgehäuse 19 bzw. vom Ansatz 27 des Aktuatorgehäuses 19 weggerichtete Ansatzpaare 29 auf. Das jeweilige Ansatzpaar 29 weist einen ersten Ansatz 30 und einen zweiten Ansatz 31 auf. Bei durch das jeweilige Loch 25 gestecktem Betätigungsstift 17 bzw. 18, der axial in der zugeordneten Ausnehmung 22 bzw. 23 geführt ist, liegen die Ansätze 30 und 31 des jeweiligen Ansatzpaares 29 am zugeordneten Führungselement 20 bzw. 21 an. Konkret legt der eine Ansatz 30 das Führungselement 20 bzw. 21, ausgehend von einer Neutralstellung, in dessen einen Schwenkrichtung federnd nachgiebig fest und es legt der Ansatz 31 dieses Ansatzpaares 29 das Führungselement 20 bzw. 21 in dessen anderen Schwenkrichtung federnd nachgiebig fest.
4 zeigt das Führungselement 20 in einer Position, in der es weitgehend ausgefahren ist und diese Stellung der nachstehend zu erörternden Betätigungsstellung des Führungselements 20 entspricht, ferner das Führungselement 21 in seiner eingefahrenen Position, die der später zu erörternde nicht betätigten Stellung entspricht. In dieser nicht betätigten Stellung, wie in 4 zum Führungselement 21 veranschaulicht, hintergreifen die Ansätze 30 und 31 des Federelements 24 dieses Führungselement 21 im Bereich dessen dem Aktuatorgehäuse 19 abgewandten Endes, sodass dieses Führungselement 21 nur dann ausgefahren werden kann, wenn über den diesem Führungselement 21 zugeordneten Betätigungsstift 18 eine solche Axialkraft eingeleitet wird, die die Federkraft des Federelements 24 im Bereich der Ansätze 30 und 31 kompensiert. Bei ausgefahrenem Führungselement, wie es für das Führungselement 20 in 4 veranschaulicht ist, kontaktieren die Ansätze 30 und 31 dieses Führungselement 20 benachbart dem Übergang zum Betätigungsstift 17.
2 zeigt die Anordnung gemäß 1 in teilweise demontiertem Zustand. Das jeweilige Nockenstück 3 lässt sich auf der Nockenwelle 2 axial von einer Schaltstellung A in eine Schaltstellung B verschieben. In der jeweiligen Schaltstellung, beispielsweise der Schaltstellung A, wird das jeweilige Nockenstück 3 durch einen Rastmechanismus, bestehend aus Kugel 32 und Feder 33, in Position gehalten.
Die grundsätzliche Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist nachfolgend anhand der Darstellungen der 1 und 2 erläutert:
Während des Motorlaufs rotiert die Nockenwelle 2 mit den darauf befindlichen beiden Nockenstücken 3 mit halber Kurbelwellendrehzahl. Die Nockenstücke 3 befinden sich zum Beispiel in der Schaltstellung A und werden durch die Rastmechanismen, somit die jeweilige Kugel 32 und die zugeordnete Feder 33 in Position gehalten. Die Betätigung der beiden Nockenstücke 3 erfolgt über die beiden elektrischen Aktuatoren 16, die nicht drehbar gegenüber der Nockenwelle 2 befestigt sind. Die Schaltung für den ersten und zweiten Zylinder von der Schaltstellung A in die Schaltstellung B erfolgt durch axiales Verfahren des Betätigungsstiftes 17 und damit des Führungselements 20, womit das Führungselement 20 in die diesem zugeordnete Hubkurve 13 einspurt, die fest mit dem Nockenstück 3 verbunden ist. Diese Hubkurve 13 bzw. die dieser zugeordnete Kulisse übersetzt die Drehbewegung der Nockenwelle 2 in eine axiale Bewegung des Nockenstücks.
Dieser Vorgang wiederholt sich entsprechend für den dritten und vierten Zylinder, sodass am Ende der beiden Schaltvorgänge die beiden Nockenstücke 3 von der Stellung A in die Stellung B geschoben worden sind.
Der Schiebevorgang wird allein durch die Gestaltung der jeweiligen Hubkurve 3 für die Verschiebewegung von der Schaltstellung A in die Schaltstellung B und allein durch die Gestaltung der Hubkurve 14 für die Verschiebung von der Schaltstellung B in die Schaltstellung A festgelegt. Die Rückschaltung der Zylinder erfolgen nach dem vorstehend beschriebenen Schema.
Durch die Gestaltung des jeweiligen Führungselements 20 bzw. 21 folgt dieses der zugeordneten Hubkurve 13 bzw. 14. In seiner Ausgangsstellung, somit unbetätigt, wird das jeweilige Führungselement 20 bzw. 21 durch die Feder 33 in seiner Position gehalten, damit es beim Einspurvorgang in die zugeordnete Hubkurve 13 bzw. 14 die gewünschte Lage hat. Während des Verstellvorgangs des Nockenstücks 3 wird der Betätigungsstift 17 bzw. 18 mit dem zugeordneten Führungselement 20 bzw. 21 durch die Flanken der zugeordneten Hubkurve 13 bzw. 14, somit die Flanken der Kulisse geführt und legt sich an diese Hubkurve bzw. Kulisse an. Damit es unter keinen Umständen zu einer unerwünschten Verdrehung des Führungselements 20 bzw. 21 kommen kann, ist das Federelement 24 derart ausgeführt, dass das Führungselement 20 bzw. 21 an den Ansätzen 30 und 31 des Federelements 24 anliegt und so am Überdrehen gehindert wird.
Die 5 bis 7 zeigen unterschiedliche Axialstellungen des jeweiligen Nockenstücks 3 sowie den dem Nockenstück 3 zugeordneten Aktuator 16:
5 zeigt die Ausgangsstellung – Schaltstellung A – für das jeweilige Nockenstück 3. Der Betätigungsstift 17 mit dem Führungselement 20 zur Schaltung in Position B ist ausgefahren. Der Betätigungsstift 18 und das mit diesem verbundene Führungselement 21, die dem Zweck dienen, später das Nockenstück 3 wieder in die Position A zu verfahren, sind nicht ausgefahren. Das Führungselement 21 wird durch die Gestaltung der Hubkurve 14 bzw. der Kulisse am unbeabsichtigten Ausfahren gehindert.
6 zeigt das Nockenstück 3 während des Schaltvorgangs von A nach B. Das Führungselement 20 gleitet entlang der Kulissenflanke. Hierbei wird das Führungselement 20 an unerwünschten Verdrehungen durch das Federelement 24 gehindert. Das Führungselement 21 wird durch die Gestaltung der Hubkurve 14 bzw. der Kulisse am unbeabsichtigen Ausfahren gehindert.
7 zeigt das Nockenstück 3 in Endstellung, somit in Schaltstellung B. Das Führungselement 20 gleitet entlang der Hubkurve 13 bzw. Kulisse und wird an dessen bzw. deren Ende durch diese zurückgestellt. Das Führungselement 21 steht frei über der Hubkurve 14 bzw. Kulisse und könnte für die Schaltung von Position B in Position A ausfahren.
Die 8 bis 13 veranschaulichen, aus einer Blickrichtung senkrecht zur Blickrichtung gemäß der 5 bis 7, das Schalten bzw. Verfahren des jeweiligen Nockenstücks 3 von der Ausgangsstellung A in die Stellung B. Hierbei sind gegenüber der Darstellung der Verfahrensschritte gemäß 5 bis 7 eine größere Anzahl von Verfahrensschritten erläutert:
In der Ausgangsstellung (Schaltstellung A) gemäß 8, die der Ausgangsstellung gemäß 5 entspricht, sind der Betätigungsstift 17 und das mit diesem verbundene Führungselement 20 für die Schaltung von der Position A in die Position B ausgefahren. Der Betätigungsstift 18 und das mit diesem verbundene Führungselement 21, die für die Rückführung des Nockenstücks 3 von der Position B in die Position A vorgesehen sind, sind nicht ausgefahren. Das Führungselement 21 wird durch die Gestaltung der Hubkurve 14 bzw. Kulisse am unbeabsichtigten Ausfahren gehindert.
9 zeigt den Beginn des Schaltvorgangs von A nach B. Das Führungselement 20 legt sich an die Kulissenflanke an. Das Führungselement 21 wird durch die Gestaltung der Kulisse am unbeabsichtigten Ausfahren gehindert.
10 zeigt das Nockenstück 3 während des Schaltvorgangs von A nach B. Hierbei gleitet das Führungselement 20 entlang der Kulissenflanke. Das Führungselement 21 wird durch die Gestaltung der Kulisse am unbeabsichtigten Ausfahren gehindert.
11 zeigt gleichfalls die Führungselemente 20 und 21 während des Schaltvorgangs von A nach B. Hierbei gleitet das Führungselement 20 entlang der Kulissenflanke. Das Führungselement 21 steht über der Kulisse, wird aber durch die Gestaltung der Kulisse am unbeabsichtigten Ausfahren gehindert.
12 veranschaulicht das Ende des Schaltvorgangs von A nach B. Das Führungselement 20 gleitet entlang der Kulissenflanke. Das Führungselement 21 steht über der Kulisse und könnte ausfahren. Falls das Führungselement 21 jetzt unbeabsichtigt ausfährt, wird dieses von der Kulisse wieder zurückgestellt.
13 zeigt das Ende des Schaltvorgangs von A nach B und die Rückstellung des Führungselements 20. Das Führungselement 20 gleitet entlang der Kulissenflanke. Das Führungselement 21 steht über der Kulisse und könnte ausfahren. Falls das Führungselement 21 jetzt unbeabsichtigt ausfährt, wird dieses von der Kulisse wieder zurückgestellt.
Das Rückführen des jeweiligen Nockenstücks 3 von der Schaltstellung B nach A erfolgt wie vorstehend beschrieben, mit dem Unterschied, dass das Führungselement 21 ausgefahren wird, somit in die Hubkurve 14 eingefahren wird und das Führungselement 20 eingefahren ist, somit aus der Hubkurve 13 herausgefahren ist.
Vorstehende Ausführungen verdeutlichen, dass das jeweilige Führungselement 20 bzw. 21, das mit dem zugeordneten Betätigungsstift 17 bzw. 18 eine Baueinheit bildet, aufgrund der frei schwenkbaren Lagerung des Betätigungsstifts 17 bzw. 18 im Aktuatorgehäuse 19, um die Längsachse des Betätigungsstifts 17 bzw. 18 schwenken kann; dies allerdings aus der Neutralstellung heraus in beiden Richtungen entgegen der Kraft des Federelements 24.
Die 14 bis 16 veranschaulichen eine Schnittdarstellung, senkrecht zum jeweiligen Nockenstück 3, im Bereich einer der Hubkurven 13 bzw. 14 geschnitten, mit zusätzlich veranschaulichtem Aktuator 16.
14 zeigt das Führungselement 20 bzw. 21 in seiner in die Hubkurve 13 bzw. 14 eingefahrenen Stellung. Die Kulissentiefe ist hierbei maximal, sodass das Führungselement 20 bzw. 21 maximal vom Aktuatorgehäuse 19 wegbewegt ist. Auf der dem Aktuatorgehäuse 19 abgewandten Seite ist das Führungselement 20 bzw. 21, bezogen auf die veranschaulichte Schnittführung, nach außen gekrümmt ausgebildet. Demzufolge kommt in der Position gemäß 14 nur der nach außen gekrümmte Bereich des Führungselements 20 bzw. 21 in Kontakt mit der zugeordneten Hubkurve 13 bzw. 14. Beim Drehen der Nockenwelle 2 und entsprechenden Drehen des Nockenstücks 3 wird das Führungselement 20 bzw. 21 mittels der Hubkurve 13 bzw. 14 geführt und liegt an derjenigen Kulissenwandung 34 an, über die das Führungselement 20 bzw. 21 die axiale Verschiebung des Nockenstücks 3 bewirkt. Hat das Führungselement 20 bzw. 21 die Hubkurve 13 bzw. 14 fast vollständig durchlaufen, gelangt das Führungselement 20 bzw. 21 in den Bereich des radial nach außen gerichteten Vorsprungs 35 der Hubkurve 13 bzw. 14, so dass das Führungselement 20 bzw. 21 von diesem aus der Hubkurve 13 bzw. 14 herausgefahren wird, wie es kurz vor Erreichen der herausgefahrenen Stellung des Führungselements 20 bzw. 21 in 16 veranschaulicht ist. Die Kontaktfläche des jeweiligen Führungselements 20 bzw. 21 ist unter einem solchen Winkel zum Vorsprung 35 angeordnet, das eine minimale Flächenpressung zwischen Führungselement 20 bzw. 21 und Grund 36 der Hubkurve 13 bzw. 14 zu verzeichnen ist.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltrieb
2: Nockenwelle
3: Nockenstück
4: Nockenpaar
5: Nocken
6: Nockenbahn
7: Nockenbahn
8: Ventilanordnung
9: Ventil
10: Ventilfeder
11: Keilverzahnung
12: Hubprofil
13: Hubkurve
14: Hubkurve
15: Keilverzahnung
16: Aktuator
17: Betätigungsstift
18: Betätigungsstift
19: Aktuatorgehäuse
20: Führungselement
21: Führungselement
22: Ausnehmung
23: Ausnehmung
24: Ausrichtmittel/Federelement
25: Loch
26: Ansatz
27: Ansatz
28: Aufnahmenut
29: Ansatzpaar
30: Ansatz
31: Ansatz
32: Kugel
33: Feder
34: Kulissenwandung
35: Vorsprung
36: Grund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008060167 A1 [0002]

Claims

Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (2), die Nocken (5) zur Betätigung von Gaswechselventilen (9) aufweist, wobei ein Nockenstück (3) mit mindestens einem Nocken (5), der mehrere Nockenbahnen (6, 7) aufweist, auf der Nockenwelle (2) drehfest, aber axial verschiebbar geführt ist, wobei dem Nockenstück (3) ein Hubprofil (12) mit mindestens einer Hubkurve (13, 14) zugeordnet ist, sowie mindestens ein Führungselement (20, 21) zum axialen Verschieben des Nockenstücks (3) vorgesehen ist, wobei das Führungselement (20, 21) in die Hubkurve (13, 14) einfahrbar und aus dieser herausfahrbar sowie um eine senkrecht zur Verschiebeachse des Nockenstücks (3) angeordnete Achse schwenkbar ist, wobei mit dem Führungselement (20, 21) Ausrichtmittel (24) zusammenwirken, die das Führungselement (20, 21) in dessen aus der Hubkurve (13, 14) herausgefahrenen Stellung bezüglich der Schwenkachse des Führungselements (20, 21) ausrichten, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtmittel (24) unter Einwirkung des schwenkenden Führungselements (20, 21) elastisch nachgiebig sind, sowie die Ausrichtmittel (24) das Führungselement (20, 21) in dessen aus der Hubkurve (13, 14) herausgefahrenen Stellung axial festlegen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (20, 21) frei schwenkbar gelagert ist, und die Ausrichtmittel (24) auf das Führungselement (20, 21) bei dessen Bewegung in entgegengesetzten Schwenkrichtungen einwirken.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtmittel (24) ein Federelement (24) aufweisen.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator (16) ein Aktuatorgehäuse (19) zur verfahrbaren, axial geführten Aufnahme eines Betätigungselements (17, 18) aufweist, wobei mit dem Betätigungselement (17, 18) das Führungselement (20, 21) verbunden ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, bei aus der Hubkurve (13, 14) herausgefahrenen Stellung des Führungselements (20, 21), das Federelement (24) das Führungselement (20, 21) in dessen der Hubkurve (13, 14) zugewandten Bereich axial festlegt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hubprofil (12) zwei Hubkurven (13, 14) zugeordnet sind, sowie zwei Führungselemente (20, 21) zum abwechselnden Einfahren in die Hubkurven (13, 14) vorgesehen sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungselement (20, 21) identisch ausgebildet sind.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (24) im Aktuatorgehäuse (19) gelagert ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (24) im Bereich abgewandter Enden Ansätze (26) aufweist, die auf abgewandten Enden des Aktuatorgehäuses (19) mit diesem formschlüssig und/oder reibschlüssig verbunden sind.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (24) im Bereich abgewandter Enden vom Aktuatorgehäuse (19) weggerichtete Ansatzpaare (29) aufweist, die auf abgewandten Seiten der beiden Führungselemente (20, 21) diese kontaktieren, wobei das jeweilige Ansatzpaar (29) einen ersten Ansatz (30) und einen zweiten Ansatz (31) aufweist, wobei der erste Ansatz (30) das diesem Ansatzpaar (29) zugeordnete Führungselement (20, 21), ausgehend von einer Neutralstellung, in dessen einen Schwenkrichtung federnd nachgiebig festlegt und der zweite Ansatz (31) dieses Ansatzpaars (29) das Führungselement (20, 21) in dessen anderen Schwenkrichtung federnd nachgiebig festlegt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (24) zwei Durchgangsöffnungen (25) für die Betätigungselemente (17, 18) aufweist, mit denen die Führungselemente (20, 21) verbunden sind.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Führungselement (20, 21) im Bereich seines mit der Hubkurve (13, 14) in Kontakt gelangenden Endes nach außen gekrümmt ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche des jeweiligen Führungselements (20, 21) in deren Neigung auf die Neigung der Hubkurve (13, 14) beim Ansteigen der Hubkurve (13, 14) zum Zurückdrücken des Führungselements (20, 21) in dessen aus der Hubkurve (13, 14) herausgefahrenen Stellung abgestimmt ist.