DE102012210213A1

DE102012210213A1 - Schiebenockensystem einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit X-fömig angeordneten Schiebenuten

Info

Publication number: DE102012210213A1
Application number: DE201210210213
Authority: DE
Inventors: Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: DE102012210213B4

Abstract

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle mit zumindest einem Schiebenockenelement mit Schiebenocken und sich X-förmig kreuzenden Verschiebenuten (2 und 2a), das auf einer Grundwelle drehfest aber axial verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen den Verschiebenuten (2 und 2a) am Schiebenockenelement ein Führungselement fixiert ist, das elastisch bewegliche Weichenzungen (10 und 10a) aufweist, die an einer im Kreuzungsbereich gelagerten Drehgelenkplatte (12) geführt sind, und mit einer Aktorvorrichtung mit zumindest einem aus einem Gehäuse heraus bewegbaren Aktorstift (15), wobei die Aktorvorrichtung an einem Bauteil eines Zylinderkopfes oder an dem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar ist und der Aktorstift (15) nach seiner Herausbewegung mit zumindest einer Verschiebenut (2) des Schiebenockenelements in Verbindung tritt und wobei das Führungselement als C-förmig ausgeführte Feder (4) ausgebildet und zumindest mit seinen Enden am Schiebenockenelement fixiert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Nockenwelle mit zumindest einem Schiebenockenelement mit Schiebenocken und sich X-förmig kreuzenden Verschiebenuten, das auf einer Grundwelle drehfest aber axial verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen den Verschiebenuten am Schiebenockenelement ein Führungselement fixiert ist, das elastisch bewegliche Weichenzungen aufweist, die an einer im Kreuzungsbereich gelagerten Drehgelenkplatte geführt sind, und mit einer Aktorvorrichtung mit zumindest einem aus einem Gehäuse heraus bewegbaren Aktorstift, wobei die Aktorvorrichtung an einem Bauteil eines Zylinderkopfes oder an dem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar ist und der Aktorstift nach seiner Herausbewegung mit zumindest einer Verschiebenut des Schiebenockenelements in Verbindung tritt.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Schiebenockensystem mit Führungselement ist aus der DE-10 2008 024 911 A1 bekannt. Bei diesem Schiebenockenelement ist das Führungselement als nahezu kreisförmiger Ring ausgebildet, der mit den Enden der Weichenzungen in einer Drehgelenkplatte fixiert ist. Das Führungselement hat auf seiner der Drehgelenkplatte abgewandten Seite eine nach innen gerichtete Erweiterung, mit der es in einer Nut im Verschiebenutengrund eingesetzt ist.
Bei diesem Führungselement besteht das Problem, dass es sehr weit aufgeweitet werden muss, um mit den freien Enden der Weichenzungen über die Nut oder den Grundkreis der Verschiebenuten geschoben werden zu können, so dass eine plastische Verformung des Führungselements zu befürchten ist. Des Weiteren ist das Führungselement nur auf einem kleinen Teil des Innenumfangs in der Nut im Schiebenutengrund eingesetzt, so dass der Stützbereich in der Nut unerwünscht kurz ist und die freien Weichenzungen sehr lang ausgeführt sind, wodurch die Führungskraft beim Verschieben der Schiebenockenelemente reduziert ist. Selbst wenn die Enden der Weichenzungen sich an den Flanken des X-förmigen Kreuzungsbereichs abstützen, besteht die Gefahr, dass diese sich auf der freien Strecke vor dieser Abstützung unzulässig verbiegen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Schiebenockenelement und insbesondere das Führungselement so auszubilden und zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile vermieden werden und eine dauerhafte Verschiebung der Schiebenockenelemente über die Verschiebenuten bzw. die Weichenzungen möglich ist. Dies soll mit einfachen kostengünstigen Mitteln erfolgen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Führungselement als C-förmig ausgeführte Feder ausgebildet ist und zumindest mit seinen Enden am Schiebenockenelement fixiert ist. Durch diese Ausgestaltung des Führungselements wird erreicht, dass die C-förmig ausgeführte Feder nur um ein kleines Maß aufgebogen werden muss, um am Schiebenockenelement fixiert werden zu können. Des Weiteren ist dadurch sichergestellt, dass die Länge der elastischen beweglichen Weichenzungen um ein vielfaches verkürzt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass im Verschiebenutengrund Öffnungen eingearbeitet sind, in die Vorsprünge an der C-förmigen Feder einrastbar sind. Die Vorsprünge an den Enden können entsprechend der Dicke der Feder flach ausgeführt sein oder den Öffnungen angepasste Körper aufweisen, so dass diese sicher in die Öffnungen passen und dort fest sitzen. Die Öffnungen können als durchgehende Bohrungen oder als Sackbohrungen ausgeführt sein, je nachdem, wie groß die Abmessungen der Schiebenockenelemente sind.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die C-förmigen Federn einen inneren geschlossenen Bogen und einen äußeren zur Bildung der Weichenzungen unterbrochenen Bogen aufweisen. Dadurch erhält die C-förmige Feder zusätzlich zu den Fixierstellen einen sicheren Halt, weil zur Führung des inneren Bogens im Verschiebenutengrund eine Nut eingearbeitet ist. Diese Nut ist aufgrund der einfacheren Herstellung vorzugsweise umlaufend ausgeführt, obwohl sie nur entsprechend der C-förmigen Feder ca. 180° Winkel aufweisen müsste. Durch den von Fixierpunkt zu Fixierpunkt umlaufenden inneren Bogen ist es möglich, die Weichenzungen bis zu einer beliebigen Stelle an dem inneren Bogen so festzulegen, dass die Federsteifigkeit und die Elastizität der Weichenzungen beliebig eingestellt werden können.
Die Unterbrechung im äußeren Bogen bzw. der Abstand zwischen den Enden der Weichenzungen kann durch einen radialen Einschnitt erfolgen, wobei sich die Enden der Weichenzungen an den Außenflanken der Verschiebenuten anlegen können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass diese Unterbrechung bzw. der Schlitz zwischen den stirnseitigen Enden der Weichenzungen in Umfangsrichtung des Schiebenockenelements geneigt ausgeführt ist. Dadurch ragt je eine Spitze oder Nase am inneren und am äußeren Umfang über die Mitte des X-förmigen Kreuzungsbereichs hinaus, so dass eine merklich längere Führung zwischen dem Aktorstift und den Weichenzungen gegeben ist.
Die äußeren Flanken der Verschiebenuten im Kreuzungsbereich weisen dabei den Nasen der verlängerten Weichenzungen angepasste Freiräume auf, so dass sich die Enden der Weichenzungen ohne Stufe dort anlegen können.
Um für beide Enden der geneigten Unterbrechung zwischen den Weichenzungen eine glatte Anlage sicherzustellen, kann das Übersetzungsverhältnis der Weichenzungen an der Drehgelenkplatte unterschiedlich ausgeführt sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:
1: eine Draufsicht auf den Verschiebenutenbereich eines Schiebenockenelements,
2: einen Schnitt durch eine C-förmige Feder und eine Drehgelenkplatte,
3: einen Schnitt durch den Verschiebenutenbereich mit Blick auf einen Verschiebenocken,
4: Schnitte entsprechend den 2 und 3, wobei die C-förmige Feder einschließlich Drehgelenkplatte eingebaut ist,
5: einen Schnitt entsprechend der Markierung in 4 in vergrößertem Maßstab,
6: eine Draufsicht auf den Verschiebenutenbereich entsprechend 1 mit eingearbeiteten Freiräumen,
7: Schnitte entsprechend 4, mit einer geneigten Unterbrechung zwischen den Weichenzungenenden,
8: eine Seitenansicht einer C-förmige Feder mit geneigter Unterbrechung,
9: eine Darstellung entsprechend der Markierung in 8 in vergrößertem Maßstab und
10: eine Draufsicht auf den X-förmigen Kreuzungsbereich mit eingezeichnetem Aktorstift.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 10 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Verschiebenutenbereich bezeichnet, in dem zwei sich X-förmig kreuzende Verschiebenuten 2 und 2a eingearbeitet sein. Der Verschiebenutenbereich 1 kann als getrennte Kulissenscheibe ausgeführt sein, die mit dem Schiebenockenelement verbunden ist, er kann aber auch mit dem Schiebenockenelement eine Einheit bilden, sodass die Schiebenocken und der Verschiebenutenbereich nebeneinander angeordnet sind. In den Verschiebenutenbereich 1, und zwar in dem Verschiebenutengrund der Verschiebenuten 2 und 2a, ist eine Nut 3 eingearbeitet, die insbesondere in den 3 und 7 dargestellt ist. In die Nut 3 ist eine C-förmige Feder 4, auch C-Feder genannt, eingesetzt. Die C-förmige Feder 4 hat Vorsprünge 5 und 5a, die in durchgehende Bohrungen 6 und 6a (siehe 3 bis 5) oder in Sackbohrungen 7 und 7a (siehe 7) nach Aufweiten der C-förmigen Feder eingeschoben und dort eingerastet werden können. Die Aufweitung ist für die C-förmige Feder 4 unerheblich, da die Vorsprünge 5 und 5a als kleine Erhebungen ausgebildet sein können und zum anderen die C-förmige Feder 4 durch ihrer besondere Ausgestaltung leicht aufgeweitet werden kann. Die C-förmige Feder 4 weist einen inneren Bogen 8 auf, der geschlossen ausgeführt ist und einen äußeren Bogen 9, der zur Bildung von Weichenzungen 10 und 10a unterbrochen ist. Die Nut 3 hat eine solche Tiefe, dass die C-Feder 4 mit Ausnahme des äußeren Bodens 9 komplett in die Nut 3 eingefügt ist. Die Weichenzungen 10 und 10a haben im Bereich ihrer Enden nach innen gerichtete Auskragungen 11 und 11a, die in Öffnungen einer Drehgelenkplatte 12 passen, so dass die beiden Weichenzungen 10 und 10a über die Drehgelenkplatte 12 gegeneinander geführt sind. Die Drehgelenkplatte 12 ist, wie den 1 und 6 zu entnehmen ist, in einer Ausnehmung im Verschiebenutengrund im Kreuzungsbereich der Verschiebenuten 2 und 2a eingelassen und dort geführt.
Bewegt sich nun, wie den Darstellungen in den 1 und 6 ohne weiteres zu entnehmen ist, ein Aktorstift in einer der Schiebenuten 2 oder 2a und nähert sich dem Kreuzungsbereich, so wird eine der Weichenzungen 10 oder 10a verschoben und die andere Weichenzunge über die Drehgelenkplatte in die andere Richtung verdreht, so dass der Aktorstift geführt durch die Weichenzungen 10 und 10a von der einen in die andere Verschiebenut wechseln kann.
Wie in den 6 bis 10 dargestellt, kann der Schlitz zwischen den Weichenzungen 10 und 10a als geneigte Unterbrechung 13 ausgeführt sein, so dass die Nasen 16 und 16a an den Weichenzungen 10 und 10a die Mitte der X-förmigen Kreuzung überragen. Dadurch erfolgt, wie insbesondere 10 zu entnehmen ist, eine verlängerte Führung eines Aktorstiftes 15 zwischen den Enden der Weichenzungen 10 und 10a.
Um den Nasen 16 und 16a der Weichenzungen 10 und 10a entsprechende Ausweichmöglichkeiten zu gewähren, sind an den äußeren Flanken der Verschiebenuten 2 und 2a im Kreuzungsbereich Freiräume 14 vorgesehen. Die Freiräume 14 sind auch in 6 dargestellt.
Toleranzen und Spielpassungen zwischen den Auskragungen 11, der Drehgelenkplatte 12 und ihrer Lagerung können zu einem Hubverluste einer der Weichenzungen 10 oder 10a führen, sodass zumindest eine der Nasen 16 oder 16a den Aktorstift 15 dann ungewollt kontaktiert. Um dies zu vermeiden, kann die Übersetzung der Drehgelenkplatte 12 so angepasst werden, dass die nachfolgende Weichenzunge 10 oder 10a einen größeren Hub ausführt als die zuerst den Aktorstift 15 kontaktierende Weichenzunge. Dies führt dazu, dass die erst später den Aktorstift kontaktierende Weichenzunge sich ohne einen Stoß an den Aktorstift anlehnt.
Bezugszeichenliste

1: Schiebenutenbereich
2 und 2a: Verschiebenuten
3: Nut
4: C-Feder
5 und 5a: Vorsprünge
6 und 6a: durchgehende Bohrungen
7 und 7a: Sackbohrungen
8: innerer Bogen
9: äußerer Bogen
10 und 10a: Weichenzungen
11: Auskragungen
12: Drehgelenkplatte
13: geneigte Unterbrechung
14: Freiräume
15: Aktorstift
16 und 16a: Nasen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008024911 A1 [0002]

Claims

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zumindest einer Nockenwelle mit zumindest einem Schiebenockenelement mit Schiebenocken und sich X-förmig kreuzenden Verschiebenuten (2 und 2a), das auf einer Grundwelle drehfest aber axial verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen den Verschiebenuten (2 und 2a) am Schiebenockenelement ein Führungselement fixiert ist, das elastisch bewegliche Weichenzungen (10 und 10a) aufweist, die an einer im Kreuzungsbereich gelagerten Drehgelenkplatte (12) geführt sind, und mit einer Aktorvorrichtung mit zumindest einem aus einem Gehäuse heraus bewegbaren Aktorstift (15), wobei die Aktorvorrichtung an einem Bauteil eines Zylinderkopfes oder an dem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar ist und der Aktorstift (15) nach seiner Herausbewegung mit zumindest einer Verschiebenut (2 oder 2a) des Schiebenockenelements in Verbindung tritt, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement als C-förmig ausgeführte Feder (4) ausgebildet und zumindest mit seinen Enden am Schiebenockenelement fixiert ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verschiebenutengrund Öffnungen eingearbeitet sind, in die Vorsprünge (5 und 5a) an der C-Feder (4) einrastbar sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen als durchgehende Bohrungen (6 und 6a) oder Sackbohrungen (7 und 7a) ausgeführt sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die C-Feder (4) einen inneren geschlossenen Bogen (8) und einen äußeren zur Bildung der Weichenzungen (10 und 10a) unterbrochenen Bogen (9) aufweist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des inneren Bogens (8) im Verschiebenutengrund eine Nut (3) eingearbeitet ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung im äußeren Bogen (9) in Umfangsrichtung des Schiebenockenelements geneigt ausgeführt ist.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigte Unterbrechung (14) in Umfangsrichtung so angeordnet ist, dass die eine Nase (16) einer Weichenzunge (10 oder 10a) vor der X-förmigen Kreuzungsmitte und die andere Nase (16a) einer Weichenzunge (10a oder 10) hinter ihr angeordnet sind.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Flanken der Verschiebenuten (2 und 2a) im Kreuzungsbereich den durch die geneigte Unterbrechung (14) verursachten Nasen (16 und 16a) der Weichenzungen (10 und 10a) angepasste Freiräume (15) aufweisen.
Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis der Weichenzungen (10 und 10a) an der Drehgelenkplatte (12) unterschiedlich ausgeführt ist.