DE102012109690A1

DE102012109690A1 - Schiebenockenanordnung zur variablen Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012109690A1
Application number: DE102012109690.2A
Authority: DE
Inventors: Steffen Kappler; Frank Ickinger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-04-17
Also published as: RU140044U1; JP2014077443A; CN103726893A; US20140102391A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schiebenockenanordnung zur variablen Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (6), die Verzahnungsbereiche (10) mit einer Außenverzahnung (12) aufweist, wobei die Verzahnungsbereiche (10) jeweils mit einer Innenverzahnung (14) eines Nockenträgers (16) in Eingriff stehen, wobei das Verhältnis von Grundkreisradius R2 des Nockenträgers (16) zu Kopfkreisradius R1 der Verzahnung (12) der Nockenwelle (6) R2/R1 < 1,55 beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiebenockenanordnung zur variablen Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, die Verzahnungsbereiche mit einer Außenverzahnung aufweist, wobei die Verzahnungsbereiche jeweils mit einer Innenverzahnung eines Nockenträgers in Eingriff stehen.
Derartige Schiebenockenanordnungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. So offenbart die DE 10 2008 035 935 A1 eine Schiebenockenanordnung, die eine Nockenwelle mit Verzahnungsbereichen aufweist, auf der jeweils Nockenträger mit zwei Nocken vorgesehen sind, die mit einem betreffenden Gaswechselventil in Eingriff treten. Um eine Verschiebung der jeweiligen Nockenträger vorzunehmen, sind Aktuatoren vorgesehen, die über Mitnehmer und an den Nockenträgern vorhandenen Nuten eine Verschiebung der Nockenträger in Axialrichtung ermöglichen. Im Kraftfahrzeugbereich spielt eine Bauraum- und Gewichtsoptimierung, insbesondere vor dem Hintergrund der Steigerung der Motoreneffizienz, eine immer größere Rolle. Vor diesem Hintergrund gingen die Bestrebungen bei der Optimierung von Nockenwellenanordnungen insbesondere in die Richtung der Materialoptimierungen und -verbesserungen. Dennoch hat es sich erwiesen, dass die bestehenden Schiebenockenanordnungen, insbesondere hinsichtlich der negativen Auswirkungen des Massenträgheitsmomentes der Nockenträger, erheblichen Verbesserungsbedarf aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schiebenockenanordnung bereitzustellen, die ein verbessertes dynamisches Verhalten auf kostengünstige und montagetechnische Weise bereitstellt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Verhältnis von Grundkreisradius R2 des Nockenträgers zu Kopfkreisradius R1 der Verzahnung der Nockenwelle R2/R1 < 1,55 beträgt. Hierdurch kann das Massenträgheitsverhalten der Schiebenockenanordnung wesentlich verbessert werden. Darüber hinaus benötigen die Aktuatoren eine geringere Leistung, um die jeweiligen Nockenträger zu verschieben, was auch hinsichtlich der Aktuatoren eine Bauraumverminderung und Kosteneinsparung nach sich zieht. Auch eine eventuell mit größerem Durchmesser herzustellende Nockenwelle, da vorgegebene Abstände im Zylinderkopf zu den Gaswechselventilen eingehalten werden müssen, wirkt sich nicht nachteilig auf die Gesamtperformance der erfinderischen Schiebenockenanordnung aus. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Verhältnis R2 zu R1 im Bereich von 1,2 bis 1,55 angeordnet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigen:
1 eine Oberansicht einer Schiebenockenanordnung für einen Teil eines Sechs-Zylinder-V-Motors,
2 eine Schnittansicht durch eine Schiebenockenanordnung im Bereich eines Nockenträgers gemäß dem Stand der Technik, und
3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schiebeanordnung im Bereich eines Nockenträgers.
1 zeigt eine Oberansicht einer Schiebenockenanordnung 2 für eine Reihe eines Sechs-Zylinder-V-Motors, von dem hier drei Zylinder 4 dargestellt sind. Auf einer Nockenwelle 6 sind auf bekannte Weise zwischen Lagern 8 Verzahnungsbereiche 10 vorgesehen, die eine Außenverzahnung 12 (siehe hierzu 2 und 3) aufweisen und die jeweils mit einer Innenverzahnung 14 eines Nockenträgers 16 in Eingriff stehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Nockenträger für zwei nicht weiter dargestellte Gaseinlassventile vorgesehen und besitzt hierbei Nuten 18, die mit Mitnehmern 20 eines Aktuators 22 derart zusammenwirken, dass die jeweiligen Nockenträger 16 in axialer Richtung auf der Nockenwelle 6 verschiebbar sind. Jeder Nockenträger 16 weist des Weiteren ein Nockenpaar 24, 26 mit Nocken 28, 30 auf, die jeweils mit dem zugeordneten Gaswechselventil in Eingriff gebracht werden können und dementsprechend eine andere Hubcharakteristik des Gaswechselventils verursachen. Der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, dass es sich mit dem mit Bezugszeichen 32 bezeichneten Bauteil um ein Kettenrad zum Antrieb der Nockenwelle 6 handelt.
2 zeigt nun eine Schnittansicht durch eine Schiebenockenanordnung 2 gemäß dem Stand der Technik. Deutlich zu erkennen ist hier die Nockenwelle 6, auf der der Nockenträger 16 mit der Nocke 30 angeordnet ist. Die Nockenwelle besitzt eine Außenverzahnung 12, die mit der Innenverzahnung 14 des Nockenträgers 16 in Eingriff steht. Mit 34 ist der Kopfkreis der Verzahnung dargestellt. Bei einer Schiebenockenanordnung gemäß dem Stand der Technik beträgt im Allgemeinen das Verhältnis von R2 (Grundkreisradius) zu R1 (Kopfkreisradius der Verzahnung) in jedem Fall > 1,5, insbesondere 1,6 bis 1,8. Es sollte deutlich sein, dass mit R1 der Radius vom Mittelpunkt der Nockenwelle 6 zum Kopfkreis der Außenverzahnung 12 und mit R2 der Radius vom Mittelpunkt der Nockenwelle 6 zum Grundkreis des Nockenträgers 16 bezeichnet ist.
3 zeigt nun das Verhältnis von R2 zu R1 bei der erfindungsgemäßen Schiebenockenanordnung 2. Hier beträgt das Verhältnis bei übereinstimmendem Grundkreisradius R2 < 1,55, im Ausführungsbeispiel 1,33. Obwohl die Nockenwelle durch den vergrößerten Durchmesser ein größeres Gewicht aufweist, besitzt die gesamte Schiebenockenanordnung 2 ein wesentlich günstigeres dynamisches Verhalten, wobei durch die modifizierten Nockenträger 16 eine erhebliche Gewichtseinsparung realisiert werden konnte. Es sollte deutlich sein, dass dort, wo es die bauraum- und motorenspezifische Situation zulässt, die Nockenwelle 6 natürlich auch mit einem geringeren Durchmesser ausgeführt werden kann, wobei unter Beibehaltung des Verhältnisses R2 zu R1 eine noch größere Gewichtsoptimierung erzielt werden kann.
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

DE 102008035935 A1 [0002]

Claims

Schiebenockenanordnung zur variablen Betätigung von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (6), die Verzahnungsbereiche (10) mit einer Außenverzahnung (12) aufweist, wobei die Verzahnungsbereiche (10) jeweils mit einer Innenverzahnung (14) eines Nockenträgers (16) in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Grundkreisradius R2 des Nockenträgers (16) zu Kopfkreisradius R1 der Verzahnung (12) der Nockenwelle (6) R2/R1 < 1,55 beträgt.
Schiebenockenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis R2/R1 im Bereich von 1,2 bis 1,55 angeordnet ist.