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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Grundnockenwelle mit einer Außenverzahnung, mindestens einem auf der Grundnockenwelle axial verschiebbaren Nockenträger mit einer Innenverzahnung, Einrichtungen zum axialen Verschieben des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle in mindestens zwei diskrete Verschiebestellungen, sowie zusammenwirkende Rastmittel zum Verrasten des Nockenträgers in den diskreten Verschiebestellungen, wobei die Rastmittel mindestens ein in die Grundnockenwelle eingesetztes federbelastetes Rastelement und mindestens zwei Rastvertiefungen im Nockenträger zur Aufnahme des Rastelements in den diskreten Verschiebestellungen umfassen, wobei sich die Innenverzahnung des Nockenträgers und die Außenverzahnung der Grundnockenwelle auf einem Teil des Umfangs des Nockenträgers und der Grundnockenwelle über einen mit den Rastmitteln versehenen Abschnitt des Nockenträgers und der Grundnockenwelle hinweg erstrecken, wobei das Rastelement als eine Rastkugel ausgebildet ist und in einem mit der Außenverzahnung versehenen Abschnitt der Grundnockenwelle in eine Bohrung eingesetzt ist, und wobei die Innenverzahnung des Nockenträgers und die Außenverzahnung der Grundnockenwelle in einem den Rastvertiefungen diametral gegenüberliegenden Bereich ununterbrochene Zähne aufweist.
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Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen sind Ventiltriebe bekannt, bei denen das Arbeitsspiel beeinflusst werden kann, um beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten und/oder des Hubs der Gaswechselventile zu ermöglichen.
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In der
EP 1 608 849 B1 ist bereits ein Ventiltrieb der eingangs genannten Art für einen Vierzylinder-Reihenmotor offenbart, bei dem die Einlassventile und die Auslassventile der vier Zylinder mittels einer Einlassgrundnockenwelle bzw. einer Auslassgrundnockenwelle gesteuert werden. Sowohl auf der Einlassgrundnockenwelle und auf der Auslassgrundnockenwelle sind jeweils vier Nockenträger drehfest und axial verschiebbar angeordnet, von denen jeder die Einlass- bzw. Auslassventile eines Zylinders steuert. Jeder Nockenträger weist an seinem inneren Umfang eine mit einer Außenverzahnung der Grundnockenwelle im Zahneingriff stehende Innenverzahnung und an seinem äußeren Umfang zwei axial versetzte Nockenpaare auf, von denen jede zwei Nocken mit verschiedenen Nockenprofilen umfasst. Durch axiale Verschiebung des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle entlang der Verzahnungen zwischen zwei diskreten Verschiebe- oder Endstellungen kann jeweils einer der beiden Nocken jedes Nockenpaars mit einem Schlepphebel von einem der Ventile in Anlagekontakt gebracht werden, wodurch sich der Hub und/oder die Öffnungszeiten des Ventils zur Anpassung an unterschiedlichen Betriebszustände verstellen lassen. Die axiale Verschiebung jedes Nockenträgers auf der Nockenwelle in entgegengesetzten Richtungen erfolgt mit Hilfe von zwei Schneckentrieben. In ihren beiden Verschiebe- oder Endstellungen werden die Nockenträger durch zusammenwirkende Rastmittel jeweils gegen eine Anlagefläche des Zylinderkopfgehäuses anliegend fixiert. Die Rastmittel umfassen auf der Seite der Grundnockenwelle eine Kugelraste mit einem als Rastkugel ausgebildeten Rastelement, das zusammen mit einer vorgespannten Schraubendruckfeder in eine radiale Sacklochbohrung der Grundnockenwelle eingesetzt ist. Auf der Seite des Nockenträgers umfassen die Rastmittel zwei im axialen Abstand angeordnete umlaufende Rastnuten am inneren Umfang des Nockenträgers. In jeder Verschiebe- oder Endstellung des Nockenträgers steht die Rastkugel mit einer der beiden Rastnuten im Rasteingriff, wobei sie von der Schraubendruckfeder gegen eine schräge Flanke der jeweiligen Rastnut angepresst wird, um eine Axialkraft in den Nockenträger einzuleiten und diesen dadurch gegen eine der beiden entgegengesetzten gehäusefesten Anlageflächen anliegend zu arretieren.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 114 021 A1 beschreibt eine verstellbare Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine, mit einer sich in Richtung einer Rotationsachse erstreckenden Trägerwelle. Auf der Trägerwelle ist wenigstens ein Nockenpaket in Richtung der Rotationsachse verschieblich aufgenommen, wobei das Nockenpaket auf der Trägerwelle in wenigstens zwei axialen Rastpositionen einrastbar ist, und wobei zur Bildung der Rastpositionen wenigstens ein Rastelement und wenigstens ein damit korrespondierendes Gegenrastmittel derart vorgesehen sind, dass das Rastelement in den Rastpositionen im Gegenrastmittel einrastbar ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Rastelement als eine Federklammer ausgebildet ist, welche einen Befestigungsabschnitt und einen elastisch vorspannbaren Rastabschnitt aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt zur ortsfesten Anordnung der Federklammer zwischen der Trägerwelle und dem Nockenpaket eingerichtet ist, und wobei der Rastabschnitt in den Rastpositionen einrastbar ist.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 048 621 A1 ist ein Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine bekannt, mit mindestens einer drehbaren Grundnockenwelle, die eine Außenverzahnung aufweist, und mindestens einem Nockenträger, der eine mit der Außenverzahnung zusammenwirkende komplementäre Innenverzahnung aufweist und auf der Grundnockenwelle axial zwischen mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Verschiebestellungen verschiebbar ist. Damit sich durch Anlagewechsel der Verzahnungen bedingte störende Geräusche zumindest in einem Teil der Betriebszustände der Brennkraftmaschine beziehungsweise der entsprechenden Verschiebestellungen der Nockenträger vermeiden lassen, ist vorgesehen, dass die Grundnockenwelle und der Nockenträger zusammenwirkende Mittel aufweisen, die in mindestens einer Verschiebestellung für eine ununterbrochene gegenseitige Anpressung von gegenüberliegenden Zahnflanken der Außen- und der Innenverzahnung sorgen.
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Bei den bekannten Ventiltrieben erstrecken sich die Innenverzahnung des Nockenträgers und die Außenverzahnung der Grundnockenwelle jeweils nicht bis in den Bereich der Rastmittel, wodurch zum einen der Nockenträger nicht über seine gesamte Länge auf der Grundnockenwelle geführt wird. Zum anderen kann auf der zur Rastkugel diametral entgegengesetzten Seite der Grundnockenwelle die von der Schraubendruckfeder auf den Grund der Bohrung ausgeübte Reaktionskraft nicht direkt in den Nockenträger eingeleitet werden, weil die Grundnockenwelle und der Nockenträger dort nicht über zusammenwirkende Verzahnungen aufeinander abgestützt sind. Beides führt zu einer reduzierten Gesamtsteifigkeit der aus Grundnockenwelle und Nockenträger bestehenden Baugruppe. Außerdem weist auch der Nockenträger wegen der am inneren Umfang ausgesparten umlaufenden Rastnuten eine etwas geringere Steifigkeit auf, was ebenfalls zu einer reduzierten Gesamtsteifigkeit der Baugruppe führt.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Gesamtsteifigkeit der Baugruppe vergrößert werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Grundnockenwelle um eine Mündung der Bohrung herum eine ausgefräste lokale Aussparung in der Außenverzahnung aufweist, die sich über einen Umfangswinkel von 45° erstreckt.
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Grundsätzlich ist vorgesehen, dass sich die Innenverzahnung des Nockenträgers und die Außenverzahnung der Grundnockenwelle auf einem Teil des Umfangs des Nockenträgers und der Grundnockenwelle über einen mit den Rastmitteln versehenen Abschnitt des Nockenträgers und der Grundnockenwelle hinweg erstrecken.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können die Verzahnungen des Nockenträgers und/oder der Grundnockenwelle verlängert werden, wobei sie sich vorteilhaft auf einem überwiegenden Teil des Umfangs des Nockenträgers bzw. der Grundnockenwelle über den Bereich der Rastmittel hinweg und am besten noch darüber hinaus erstrecken. Dadurch können die Biege- und Torsionssteifigkeit des Nockenträgers bzw. der Grundnockenwelle und damit auch die Gesamtsteifigkeit des Zusammenbaus nicht unerheblich vergrößert werden. Außerdem kann der Nockenträger über eine größere Länge und gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung über seine gesamte Länge mittels der zusammenwirkenden Verzahnungen auf der Grundnockenwelle geführt werden. Weiter können durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Grundnockenwelle und der Nockenträger auf der zum Rastelement diametral entgegengesetzten Seite mit durchgehenden zusammenwirkenden Verzahnungen versehen werden, deren Zahnflanken dort großflächig gegeneinander anliegen, so dass die von der Schraubendruckfeder auf den Grund der Bohrung ausgeübte Reaktionskraft über die Verzahnungen in den Nockenträger eingeleitet und damit eine wirkungsvolle Abstützung sichergestellt werden kann.
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Durch die bessere Ausnutzung der möglichen Länge der zusammenwirkenden Verzahnungen und damit der Führung kann darüber hinaus die Neigung zum Klemmen des Nockenträgers beim Verschieben verringert und ein Verkippen des Nockenträgers eingeschränkt werden. Außerdem lässt sich leichter feststellen, ob der Nockenträger in der richtigen Winkelausrichtung auf die Grundnockenwelle aufgeschoben worden ist, da ein ordnungsgemäßes Zusammenwirken der Rastmittel nur in der richtigen Winkelausrichtung gewährleistet ist. Damit lassen sich Fehlmontagen des Nockenträgers einfacher verhindern.
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Während die Rastvertiefungen bei den bekannten Ventiltrieben in der Regel an den entgegengesetzten Enden der Nockenträger angeordnet waren, um die Innenverzahnung des Nockenträgers nicht zu unterbrechen, können sie nun grundsätzlich an beliebigen Stellen entlang des Nockenträgers positioniert werden, vorzugsweise an Stellen, wo der Nockenträger eine große Wandstärke besitzt, so dass die Steifigkeit des Nockenträgers bei gleichen Abmessungen weiter vergrößert werden kann.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Rastvertiefungen in einem mit der Innenverzahnung versehenen Abschnitt des Nockenträgers angeordnet sind und die Form von konkav gewölbten Näpfchen besitzen, die zweckmäßig aus dem Nockenträger und der Innenverzahnung ausgefräst sind. Dadurch können sie nicht nur in axialer Richtung des Nockenträgers sondern auch in dessen Umfangsrichtung an Stellen angeordnet werden, wo der Nockenträger eine große Wandstärke besitzt. Außerdem weisen dann nur wenige Zähne der Innenverzahnung des Nockenträgers eine Unterbrechung oder eine geringere Länge als die übrigen Zähne auf. Beide Maßnahmen tragen dazu bei, die Steifigkeit des Nockenträgers bei gleichen Abmessungen weiter zu vergrößern, und damit auch die Steifigkeit der Baugruppe aus Grundnockenwelle und Nockenträger. Außerdem können die Biege- und Torsionssteifigkeit des Nockenträgers und der Grundnockenwelle weiter verbessert werden, da beide nur über einen sehr begrenzten Umfangswinkel geschwächt werden.
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Gemäß der Erfindung ist das Rastelement in eine Bohrung eingesetzt, die in einem mit der Außenverzahnung versehenen Abschnitt der Grundnockenwelle angeordnet ist, wobei die Außenverzahnung der Grundnockenwelle nur um die Mündung der Bohrung herum lokal abgefräst oder auf andere Weise abgetragen ist. Dadurch sind nur wenige Zähne der Außenverzahnung unterbrochen oder verkürzt, wodurch bei gleichen Abmessungen die Steifigkeit der Grundnockenwelle und damit die Steifigkeit der Baugruppe aus Grundnockenwelle und Nockenträger weiter vergrößert werden kann.
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Vorteilhaft ist jeweils eine der näpfchenförmigen Rastvertiefungen in den diskreten Verschiebestellungen des Nockenträgers in Verlängerung der Bohrung der Grundnockenwelle angeordnet, so dass das in die Grundnockenwelle eingesetzte federbelastete Rastelement in den diskreten Verschiebestellungen jeweils mit einer der Rastvertiefungen in Rasteingriff treten kann. In einem den Rastvertiefungen diametral gegenüberliegenden Bereich weisen die Innenverzahnung des Nockenträgers und die Außenverzahnung der Grundnockenwelle vorzugsweise ununterbrochene oder unverkürzte Zähne auf, so dass die von der Feder auf die Grundnockenwelle ausgeübte Reaktionskraft über die Verzahnungen direkt in den Nockenträger eingeleitet und eine gute Abstützung sichergestellt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich ein überwiegender Teil der Zähne der Innenverzahnung über die gesamte Länge des Nockenträgers erstreckt und/oder dass sich ein überwiegender Teil der Zähne der Außenverzahnung der Grundnockenwelle durch den gesamten Nockenträger hindurch und vorzugsweise darüber hinaus erstreckt, um die Steifigkeit des Zusammenbaus und die wirksame Länge der Führung zu maximieren.
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Ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Nockenträgers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rastvertiefungen in einem mit der Innenverzahnung versehenen Abschnitt des Nockenträgers nur entlang eine Teils des inneren Umfangs des Nockenträgers ausgehoben werden, wobei nur wenige Zähne der Innenverzahnung unterbrochen oder verkürzt werden, während das nicht erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Grundnockenwelle dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bohrung in einen mit der Außenverzahnung versehenen Abschnitt der Grundnockenwelle angeordnet wird und dass die Außenverzahnung der Grundnockenwelle nur im Mündungsbereich der Bohrung lokal abgetragen wird, wobei nur wenige Zähne der Außenverzahnung unterbrochen oder verkürzt werden.
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Bevorzugt werden die Rastvertiefungen mit einem rotierenden Bearbeitungswerkzeug und vorteilhaft mit einem rotierenden Fräswerkzeug ausgehoben, dessen parallel zum Nockenträger ausgerichtete Drehachse lokal, d.h. nur entlang eines Teils des inneren Umfangs des stationären Nockenträgers, an dessen Innenverzahnung angenähert wird, um die zwei Rastvertiefungen in Form von Näpfchen auszuheben.
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Der Abtrag der Grundnockenwelle um die Mündung der Bohrung herum erfolgt bevorzugt ebenfalls mit einem rotierenden Bearbeitungswerkzeug und vorteilhaft mit einem rotierenden Fräswerkzeug, dessen parallel zur Grundnockenwelle ausgerichtete Drehachse lokal an die Außenverzahnung der stationären Grundnockenwelle angenähert wird, um Teile der Grundnockenwelle und insbesondere deren Außenverzahnung um die Mündung der Bohrung herum abzutragen.
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Bei einer spanabhebenden Herstellung der Verzahnungen hat das Verfahren den Vorteil, dass der Werkezugeingriff über die gesamte Länge der Verzahnungen nicht unterbrochen wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Baugruppe aus einem Nockenträger und einer Grundnockenwelle eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs;
- 2 zeigt eine perspektivische Längsschnittansicht des Nockenträgers;
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Grundnockenwelle;
- 4 zeigt eine andere perspektivische Längsschnittansicht des Nockenträgers und eines Bearbeitungswerkzeugs während eines lokalen Materialabtrags im Bereich der Rastmittel des Nockenträgers;
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Grundnockenwelle und eines Bearbeitungswerkzeugs während eines lokalen Materialabtrags im Bereich der Rastmittel der Grundnockenwelle.
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Mit dem in 1 nur teilweise dargestellten Ventiltrieb 1 für zwei Einlassventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit einer oben liegenden, in Drehlagern eines Zylinderkopfgehäuses (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine drehbar gelagerten Grundnockenwelle 2, sowie einem auf der Grundnockenwelle 2 axial verschiebbaren Nockenträger 3 lassen sich der Hub und/oder die Öffnungszeiten der Einlassventile jedes Zylinders unabhängig vom Hub und/oder den Öffnungszeiten der Einlassventile der übrigen Zylinder verstellen.
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Wie am besten in 1 und 3 dargestellt, weist die Grundnockenwelle 2 zwei entgegengesetzte Stirnenden, einen an jedes Stirnende angrenzenden zylindrischen Endabschnitt 4, 5 und einen zwischen den Endabschnitten 4, 5 angeordneten, mit einer Außenverzahnung 6 versehenen mittleren Abschnitt 6 auf. Bei der Außenverzahnung 7, die sich über etwas mehr als die halbe Länge der Grundnockenwelle 2 erstreckt, handelt es sich um eine Stirnverzahnung mit axial verlaufenden Zähnen 8.
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Wie am besten in 1 und 2 dargestellt, weist der hülsenförmige Nockenträger 3 eine zur Drehachse der Grundnockenwelle 2 allgemein koaxiale Durchgangsöffnung 9 auf, die mit einer zur Außenverzahnung 7 der Grundnockenwelle 2 komplementären Innenverzahnung 10 versehen ist. Nach dem Aufschieben des Nockenträgers 3 auf die Grundnockenwelle 2 kämmt die Innenverzahnung 10 mit der Außenverzahnung 7 und sorgt für eine drehfeste Verbindung zwischen dem Nockenträger 3 und der Grundnockenwelle 2, gestattet jedoch eine axiale Verschiebung des Nockenträgers 3 auf der Grundnockenwelle 2. Die Innenverzahnung 10, die sich über die gesamte Länge der Durchgangsöffnung 9 bzw. des Nockenträgers 3 erstreckt, weist ebenfalls axial verlaufende Zähne 11 auf, die zwischen die Zähne 8 der Außenverzahnung 7 passen.
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An seinem äußeren Umfang weist der Nockenträger 3 zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Nockenpaare 12, 13 auf, wie am besten in 1 dargestellt. Nach dem Einbau des Ventiltriebs in die Brennkraftmaschine wirkt jedes der beiden Nockenpaare 12, 13 mit einer Rolle eines schwenkbar gelagerten Rollenschlepphebels von einem der Einlassventile zusammen. Jedes der beiden Nockenpaare 12, 13 umfasst zwei Nocken 14, 15 bzw. 16, 17, die an einer Seite über den äußeren Umfang des Nockenträgers 3 überstehen und unterschiedliche Nockenprofile oder Nockenkonturen besitzen. Auf der zu den Nocken 14, 15, 16, 17 diametral entgegengesetzten Seite ist der Nockenträger 3 mit einen Grundkreisabschnitt 18 versehen, der sich mit einem konstanten Außendurchmesser über die gesamte axiale Länge der Nockenpaare 12, 13 und über einen Umfangswinkel von etwa 180 Grad erstreckt. Das Maß des Überstandes der Nocken 14, 15, 16, 17 über den Grundkreisabschnitt 18 variiert entsprechend der gewünschten Hubhöhe beim Öffnen des Einlassventils, während die Winkelposition eines Scheitels der Nocken 14, 15, 16, 17 in Drehrichtung der Grundnockenwelle 3 entsprechend dem gewünschten Zeitpunkt der maximalen Öffnung des Einlassventils variiert. Die Nockenprofile oder Nockenkonturen der Nocken 14, 15, 16, 17 der beiden Nockenpaare 12, 13 können jeweils unterschiedlich geformt und/oder bemessen sein.
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Die beiden Nocken 14, 15 bzw. 16, 17 jedes Nockenpaars 12, 13 lassen sich durch axiale Verschiebung des Nockenträgers 3 auf der Grundnockenwelle 2 zwischen den zwei diskreten Verschiebestellungen hin und her bewegen, um sie wahlweise mit der Rolle des Rollenschlepphebels des zu dem Nockenpaar 12, 13 zugehörigen Einlassventils in Anlagekontakt zu bringen. In den beiden diskreten Verschiebestellungen des Nockenträgers 3 liegt dieser jeweils gegen einen ortsfesten Anschlag im Zylinderkopfgehäuse an. Bei seiner Verschiebung auf der Grundnockenwelle 2 wird der Nockenträger 3 durch die kämmenden Verzahnungen 7 und 10 geführt, die ein Verdrehen des Nockenträgers 3 auf der Grundnockenwelle 2 verhindern.
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Die Verschiebung des Nockenträgers 3 auf der Grundnockenwelle 2 erfolgt bei Bedarf und wird immer dann vorgenommen, wenn der Grundkreisabschnitt 18 der Nockenpaare 12, 13 den Rollen der Rollenschlepphebel gegenüberliegt. Das Maß der axialen Verschiebung des Nockenträgers 3 entspricht dem Mittenabstand der beiden Nocken 14, 15 bzw. 16, 17 jedes Nockenpaars 12, 13. Zur Verschiebung des Nockenträgers 3 dient ein Schneckentrieb, der eine zwischen den Nockenpaaren 12, 13 angeordnete Kurven- oder Schaltkulisse 19 und einen ortsfest im Zylinderkopfgehäuse montierten Aktuator (nicht dargestellt) umfasst.
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Um den Nockenträger 3 in der jeweils gewählten Verschiebestellung festzuhalten, sind die Grundnockenwelle 2 und der Nockenträger 3 mit zusammenwirkenden Rastmitteln versehen, die eine in die Grundnockenwelle 2 integrierte Kugelraste 20 und zwei Rastvertiefungen 21, 22 am inneren Umfang des Nockenträgers 3 umfassen, wie am besten in 1 dargestellt.
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Die Kugelraste 20 besteht im Wesentlichen aus einer diametral in die Grundnockenwelle 2 eingebrachten Sacklochbohrung 23 mit einem längeren erweiterten Abschnitt und einem kürzeren verengten Abschnitt, einer in den erweiterten Abschnitt der Bohrung 23 eingesetzten vorgespannten Schraubendruckfeder 24 und einer ebenfalls in den erweiterten Abschnitt der Bohrung 23 eingesetzten Rastkugel 25, die von der vorgespannten Schraubendruckfeder 24 teilweise aus der Bohrung 23 heraus gedrückt wird und über die Mündung 26 übersteht.
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Wie am besten in 3 dargestellt, ist die Bohrung 23 der Kugelraste 20 etwas außerhalb von der Mitte der Grundnockenwelle 2 und in der Nähe von einem der beiden entgegengesetzten Enden des mit der Außenverzahnung 7 versehenen Abschnitts 6 angeordnet, jedoch noch innerhalb des Abschnitts 6. Um die Mündung 26 der Bohrung 23 herum weist die Grundnockenwelle 2 eine ausgefräste lokale Aussparung 27 in der Au-ßenverzahnung 7 auf. Die Aussparung 27 erstreckt sich über einen Umfangswinkel von 45 Grad, wobei sie nur einen geringen Teil der Zähne 8 der Außenverzahnung 7 unterbricht. Wie an den entgegengesetzten Stirnenden der Außenverzahnung 7 werden die Zähne 8 auch an den Rändern der Aussparung 27 von schrägen stirnseitigen Flanken 28 begrenzt.
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Wie in 5 dargestellt, erfolgt das Ausfräsen der Aussparung 27 mittels eines rotierenden Fräswerkzeugs 29, dessen Drehachse parallel zur Längsmittelachse der Grundnockenwelle 2 ausgerichtet ist. Die Drehachse des Fräswerkzeugs 29 wird im Bereich der Mündung 26 der Bohrung 23 entlang eines vorbestimmten Bewegungspfades an den äußeren Umfang der stationären Grundnockenwelle 2 angenähert, wobei in einem lokal begrenzten Bereich um die Mündung 26 herum einige Zähne 8 der Außenverzahnung 7 über eine begrenzte Länge abgetragen werden. Dabei wird die Außenverzahnung 7 nur im Bereich dieser Zähne 8 unterbrochen, bleibt jedoch über den gesamten restlichen Umfang der Grundnockenwelle 2 und damit auch auf der zur Mündung 26 der Bohrung 23 diametral entgegengesetzten Seite der Grundnockenwelle 2 vollständig erhalten. Die schrägen stirnseitigen Flanken 28 der unterbrochenen Zähne 8 werden durch eine mit Abschrägungen 30 versehene Form des Fräswerkzeugs 29 erzeugt.
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Wie am besten in 2 dargestellt, besitzen die beiden Rastvertiefungen 21, 22 am inneren Umfang des Nockenträgers 3 jeweils die Form eines konkav nach außen gewölbten Näpfchens. Die beiden näpfchenförmigen Rastvertiefungen 21, 22 erstrecken sich jeweils über einen Umfangswinkel von weniger als 45 Grad, wobei sie nur wenige Zähne 11 der Innenverzahnung 10 unterbrechen. Die Tiefe der näpfchenförmigen Rastvertiefungen 21, 22 ist an deren tiefster Stelle größer als die Tiefe der Zahnlücken der Innenverzahnung 10 und nimmt von der tiefsten Stelle aus in allen Richtungen ab. In axialer Richtung der Grundnockenwelle 2 bzw. des Nockenträgers 3 werden die näpfchenförmigen Rastvertiefungen 21, 22 jeweils von schrägen Flanken begrenzt.
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Wie in 1 beispielhaft dargestellt, greift die Rastkugel 25 der Kugelraste 20 in jeder der beiden diskreten Verschiebestellungen des Nockenträgers 3 in diejenige der beiden Rastvertiefungen 21, 22 ein, die in dieser Verschiebestellung der Mündung 26 der Bohrung 23 gegenüberliegt. Dabei wird die Rastkugel 25 von der Schraubendruckfeder 24 gegen die schräge Flanke der Rastvertiefung 21 bzw. 22 angepresst, die zur jeweils anderen Rastvertiefung 22 bzw. 21 benachbart ist. Durch die Anpressung der Rastkugel 25 gegen diese schräge Flanke der näpfchenförmigen Vertiefung 21 oder 22 wird von der Rastkugel 25 eine axiale Kraftkomponente auf den Nockenträger 3 ausgeübt, so dass dieser gegen den benachbarten Anschlag im Zylinderkopfgehäuse anliegend festgehalten wird.
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Die Herstellung der beiden Rastvertiefungen 21, 22 erfolgt nacheinander mittels eines Fräswerkzeugs 31, das von einem der Stirnenden her in die axiale Durchgangsöffnung 9 des Nockenträgers 3 eingeführt wird und sich um eine zur Längsmittelachse des Nockenträgers 3 parallele Drehachse dreht. Wenn sich das Fräswerkzeug 31 in der vorgesehenen axialen Position befindet, wird seine Drehachse entlang eines vorbestimmten Bewegungspfades an den inneren Umfang des stationären Nockenträgers 3 angenähert, wobei jeweils eine der beiden näpfchenförmigen Rastvertiefungen 21, 22 ausgefräst wird, wie in 4 dargestellt. Dabei werden einige wenige Zähne 11 der Innenverzahnung 10 lokal abgetragen und unterbrochen, jedoch bleibt die Innenverzahnung 10 über den gesamten restlichen Umfang des Nockenträgers 3 und damit auch auf der zur Mündung 26 der Bohrung 23 der Grundnockenwelle 2 diametral entgegengesetzten Seite vollständig erhalten. Die schrägen Flanken der Rastvertiefungen 21, 22 werden durch die Form des Fräswerkzeugs 31 erzeugt, dessen Querschnitt in einer Längsmittelebene durch die Drehachse des Fräswerkzeugs 31 der Querschnittsform von einer der näpfchenförmigen Rastvertiefungen 21, 22 in der in 2 und 4 dargestellten Schnittebene entspricht.
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Beim Aufschieben des Nockenträgers 3 auf die Grundnockenwelle 2 wird die Winkelausrichtung des Nockenträgers 3 in Bezug zur Grundnockenwelle 2 so gewählt, dass die Längsmittelachse der Bohrung 23 der Grundnockenwelle 2 in der von den Mitten der Rastvertiefungen 21, 22 aufgespannten Ebene liegt, d.h. der in 2 und 4 dargestellten Schnittebene. Im Falle einer Fehlmontage mit einer falschen Winkelausrichtung kann diese Fehlmontage schnell und einfach festgestellt werden, weil die Rastkugel 25 nur dann in eine der Rastvertiefungen 21, 22 eintritt und den Nockenträger 3 mit der Grundnockenwelle 2 verrastet, wenn die Winkelausrichtung des Nockenträgers 3 und der Grundnockenwelle 2 in Bezug zueinander richtig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Grundnockenwelle
- 3
- Nockenträger
- 4
- Endabschnitt
- 5
- Endabschnitt
- 6
- mittlerer Abschnitt
- 7
- Außenverzahnung
- 8
- Zähne
- 9
- Durchgangsöffnung
- 10
- Innenverzahnung
- 11
- Zähne
- 12
- Nockenpaar
- 13
- Nockenpaar
- 14
- Nocken
- 15
- Nocken
- 16
- Nocken
- 17
- Nocken
- 18
- Grundkreisabschnitt
- 19
- Kurven- oder Schaltkulisse
- 20
- Kugelraste
- 21
- näpfchenförmige Rastvertiefung
- 22
- näpfchenförmige Rastvertiefung
- 23
- Bohrung
- 24
- Schraubendruckfeder
- 25
- Rastkugel
- 26
- Mündung
- 27
- Aussparung
- 28
- stirnseitige Flanken
- 29
- Fräswerkzeug
- 30
- Abschrägungen
- 31
- Fräswerkzeug
