DE102014014598B4 - Verstellwellenbetätigung für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Verstellwellenbetätigung für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen Download PDF

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Abstract

Verstellwellenbetätigung (1) mit Drehrichtungsumkehr für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen, umfassendeine parallel zu einer Nockenwelle des Ventiltriebs angeordneteVerstellwelle (2), welche eine Hebeleinheit (3, 9) mit einem Hebelarm (15, 16, 17, 18) aufweist,eine mit der Nockenwelle drehfest verbundene Nockeneinheit (4, 10) mit einem Nocken (5, 11), wobei die Hebeleinheit (3, 9) auf der Verstellwelle (2) axial verschiebbar oder die Nockeneinheit (4, 10) auf der Nockenwelle axial verschiebbar angeordnet ist,und eine zur axialen Verschiebung zwischen Hebeleinheit (3, 9) und Nockeneinheit (4, 10) vorgesehene Verstelleinheit (6, 12), mittels welcher der Hebelarm (15, 16, 17, 18) mit dem Nocken (5, 11) in Wirkkontakt bringbar ist, um eine Verdrehung der Verstellwelle (2) durch die Drehung der Nockenwelle zu bewirken,wobei der Nocken (5, 11) für den Wirkkontakt mit dem Hebelarm (15, 16, 17, 18) eine Nockenkontur mit einer ersten schraubenförmig über den Umfang des Nockens (5, 11) verlaufenden, radial ansteigenden Nockenteilkontur (19) und eine zur ersten Nockenteilkontur (19) entgegengesetzt schraubenförmig verlaufende, gleichsinnig radial ansteigende zweite Nockenteilkontur (22) aufweist, welche im Verlauf zunehmend ineinander übergehen, um eine gemeinsame Nockenendkontur (24) zu bilden, und während der Drehung der Nockenwelle die axiale Verschiebung fortgesetzt wird, um einen im Verlauf der Nockenkontur vorhandenen axialen Versatz auszugleichen, so dass die Wirkfläche des Hebelarms (15, 16, 17, 18) stets mit der Nockenkontur in Wirkkontakt bleibt, wobei die als Hülse ausgebildete Verstelleinheit (6, 12) eine schraubenförmig verlaufende erste Führungsbahn (7) und eine zur ersten Führungsbahn (7) entgegengesetzt schraubenförmig verlaufende und axial beabstandete zweite Führungsbahn (8) aufweist, und ein erster Aktuator mit der ersten Führungsbahn (7) für die axiale Verschiebung in eine erste Richtung und ein zweiter Aktuator mit der zweiten Führungsbahn (8) für die axiale Verschiebung in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung schaltbar in Wirkkontakt bringbar ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellwellenbetätigung für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen.
  • Stand der Technik
  • Es sind Ventiltriebsvorrichtungen bekannt, die 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 drehfest, aber axial verschiebbares Zahnrad 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 einem hergestellten Wirkeingriff 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 2011 115 788 A1 ist eine Verstellwellenbetätigung bekannt, welche eine auf einer Nockenwelle drehfest gelagerte Nockeneinheit mit einem Nocken und eine auf einer Verstellwelle drehfest gelagerte Hebeleinheit als Schwenkhebel mit einem ersten Hebelarm und einem axial und winkelversetzt beabstandeten weiteren Hebelarm umfasst. In Abhängigkeit der Stellung von Nockeneinheit und Hebeleinheit zueinander befindet sich einer der Hebelarme mit dem Nocken in Wirkverbindung, wobei durch die Drehbewegung der Nockenwelle dem entsprechenden Hebelarm über die Nockenkontur des Nockens eine Schwenkbewegung aufgezwungen und die Verstellwelle verdreht wird. Mittels der Verstellwellenbetätigung können zwei Drehstellungen realisiert werden.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2012 001 303 A1 ist eine Verstellwellenbetätigung eines Ventiltriebs für Brennkraftmaschinen bekannt, welche eine auf einer Nockenwelle drehfest angeordnete Nockeneinheit mit wenigstens zwei in axialer Richtung und Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Nocken mit in Drehrichtung ansteigender Außenkontur umfasst. Weiter umfasst die Verstellwellenbetätigung eine auf einer Verstellwelle drehfest angeordnete Hebeleinheit mit zwei mit der Hebeleinheit fest verbundenen in axialer Richtung und in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Hebelarmen mit einer Außenkontur. Für eine Verdrehung der Verstellwelle werden eine erste Wirkverbindung von erstem Nocken und erstem Hebelarm und eine zweite Wirkverbindung von zweitem Nocken und zweitem Hebelarm während der Verdrehung zeitlich aufeinanderfolgend hergestellt.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Verstellwellenbetätigung für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen bereitzustellen.
  • Lösung der Aufgabe
  • Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt eine besonders vorteilhafte Verstellwellenbetätigung für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen bereit, mit welcher sich eine parallel zu einer Nockenwelle des Ventiltriebs angeordnete Verstellwelle eines hubschaltbaren Ventiltriebs verdrehen lässt, wobei eine stufenweise Verdrehung der Verstellwelle mit mehreren Drehstellungen realisierbar ist. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Drehrichtungsumkehr der Verstellwelle realisiert, wobei die Verstellwelle mittels der Nockenwelle in eine erste Drehrichtung und in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung verdrehbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Verstellwellenbetätigung umfasst wenigstens eine mit der Verstellwelle drehfest verbundene Hebeleinheit, sowie wenigstens eine mit der Nockenwelle drehfest verbundene Nockeneinheit. Die Hebeleinheit und die Nockeneinheit sind zueinander axial verschiebbar angeordnet, wobei die Hebeleinheit auf der Verstellwelle axial verschiebbar oder die Nockeneinheit auf der Nockenwelle axial verschiebbar angeordnet sind. Zur axialen Verschiebung ist eine Verstelleinheit vorgesehen, wobei die Verstelleinheit mit der Hebeleinheit verbunden ist, wenn die Hebeleinheit auf der Verstellwelle axial verschiebbar angeordnet ist, oder mit der Nockeneinheit verbunden ist, wenn die Nockeneinheit auf der Nockenwelle axial verschiebbar gelagert ist. Die Nockeneinheit umfasst einen Nocken mit einer Nockenkontur, welcher durch die axiale Verschiebung zwischen Nockeneinheit und Hebeleinheit mit einer Wirkfläche des Hebelarms in Wirkkontakt bringbar ist, um eine Drehbewegung der Nockenwelle auf die Verstellwelle zu übertragen.
  • Für die Betätigung des Hebelarms durch den Nocken mit besonders geringen Belastungen ist in erfindungsgemäß vorteilhafter Weise der Nocken mit einer ersten Nockenteilkontur versehen, welche über den Umfang des Nockens verläuft und ausgehend von einem Grundkreis bis zu einer Nockenendkontur einen in radialer Richtung ansteigenden Verlauf mit einem axialen Versatz aufweist. Anschließend an die Nockenendkontur ist ein im Vergleich zum ansteigenden Verlauf kürzerer absteigender Verlauf bis zum Grundkreis vorgesehen. In einer erfindungsgemäß vorteilhaften Weise ist für die Einleitung des Wirkkontakts beiderseits des Nockens eine zur ersten Nockenteilkontur axial benachbarte zweite Nockenteilkontur vorgesehen, welche ausgehend von einem Grundkreis einen in radialer Richtung ansteigenden Verlauf mit einem axialen Versatz aufweist. Der ansteigende Verlauf der ersten Nockenteilkontur und der zweiten Nockenteilkontur sind dabei gleichsinnig und der axiale Versatz der ersten Nockenteilkontur und der zweiten Nockenteilkontur zueinander entgegengesetzt ausgerichtet, so dass die erste Nockenteilkontur und die zweite Nockenteilkontur ausgehend vom Grundkreis mit zunehmendem Verlauf ansteigen und ineinander übergehen, um eine gemeinsame Nockenendkontur zu bilden. Anschließend an die Nockenendkontur ist ein im Vergleich zum ansteigenden Verlauf kürzerer absteigender Verlauf bis zum Grundkreis vorgesehen. Demnach weist der Nocken eine erste schraubenförmig über den Umfang des Nockens verlaufende, radial ansteigende Nockenteilkontur und eine zur ersten Nockenteilkontur entgegengesetzt schraubenförmig verlaufende, gleichsinnig radial ansteigende zweite Nockenteilkontur auf, welche im Verlauf zunehmend ineinander übergehen. Dadurch wird eine Nockenkontur bereitgestellt, mittels welcher ein Wirkkontakt zwischen der Wirkfläche des Hebelarms und der Nockenkontur beidseitig des Nockens eingeleitet werden kann. In vorteilhafter Weise reicht der radial ansteigende Verlauf von erster Nockenteilkontur und zweiter Nockenteilkontur wenigstens über den vollen Umfang des Nockens.
  • Der Wirkkontakt zwischen der Wirkfläche des Hebelarms und der Nockenkontur des Nockens wird durch die axiale Verschiebung im Bereich des Grundkreises eingeleitet.
  • Während der Verdrehung der Nockenwelle wandert der Wirkkontakt über den Verlauf der Nockenkontur, wobei die axiale Verschiebung fortgesetzt wird, um den im Verlauf der Nockenkontur vorhandenen axialen Versatz auszugleichen, so dass die Wirkfläche des Hebelarms stets mit der Nockenkontur in Wirkkontakt bleibt.
  • Für die Drehrichtungsumkehr mit wenigstens zwei Drehstellungen ist die Verstellwelle mit einer ersten Hebeleinheit und einer zweiten Hebeleinheit drehfest verbunden. Die erste Hebeleinheit umfasst wenigstens einen Hebelarm und die zweite Hebeleinheit wenigstens einen zum Hebelarm axial und über den Umfang der Verstellwelle beabstandeten weiteren Hebelarm. Durch die axiale Verschiebung zwischen Nockeneinheit und erster Hebeleinheit sowie zweiter Hebeleinheit ist der Nocken jeweils mit einem der Hebelarme in Wirkkontakt bringbar, um eine Drehbewegung der Nockenwelle auf die Verstellwelle zu übertragen. Der wenigstens eine Hebelarm der ersten Hebeleinheit ist für eine Verdrehung der Verstellwelle in die erste Drehrichtung und der wenigstens eine weitere Hebelarm der zweiten Hebeleinheit für eine Verdrehung der Verstellwelle in die zweite Drehrichtung ausgebildet, wobei der wenigstens eine Hebelarm der ersten Hebeleinheit und der wenigstens eine weitere Hebelarm der zweiten Hebeleinheit bezüglich der für den Wirkkontakt zwischen jeweiligem Hebelarm und Nocken notwendigen Wirkfläche zueinander entgegengesetzt ausgerichtet sind. Die Hebelarme sind weiter über den Umfang der Verstellwelle derart zueinander beabstandet angeordnet, dass stets wenigstens einer der Hebelarme in der jeweiligen Drehstellung ausgerichtet ist, um mit dem Nocken der Nockeneinheit in Wirkkontakt bringbar zu sein.
  • Die Verdrehung der Verstellwelle erfolgt in die erste Drehrichtung, indem der Nocken mit dem wenigstens einen Hebelarm der ersten Hebeleinheit in Wirkkontakt gebracht wird und die Verstellwelle durch die Verdrehung der Nockenwelle aus einer ersten Drehstellung in eine zweite Drehstellung überführt wird und weiter der wenigstens eine weitere Hebelarm der zweiten Hebeleinheit für einen folgenden Wirkkontakt mit dem Nocken ausgerichtet wird. Die Verdrehung der Verstellwelle erfolgt in die zweite Drehrichtung, indem der Nocken mit dem ausgerichteten wenigstens einen weiteren Hebelarm der zweiten Hebeleinheit in Wirkkontakt gebracht wird und die Verstellwelle durch die Verdrehung der Nockenwelle aus der zweiten Drehstellung in die erste Drehstellung überführt wird und weiter der wenigstens eine Hebelarm der ersten Hebeleinheit für einen folgenden Wirkkontakt mit dem Nocken ausgerichtet wird.
  • Die Verstelleinheit umfasst eine über den Umfang der als Hülse ausgebildeten Verstelleinheit schraubenförmig verlaufende erste Führungsbahn und eine zur ersten Führungsbahn entgegengesetzt schraubenförmig verlaufende und axial beabstandete zweite Führungsbahn. Demnach verlaufen die erste Führungsbahn und die zur ersten Führungsbahn axial beabstandete zweite Führungsbahn über den Umfang der Verstelleinheit und weisen einen axialen Versatz auf, wobei der axiale Versatz der ersten Führungsbahn und der axiale Versatz der zweiten Führungsbahn zueinander gegengerichtet sind. In Abhängigkeit der Richtung des Verlaufs entlang der ersten Führungsbahn und der zweiten Führungsbahn verringert oder vergrößert sich der axiale Abstand zwischen erster Führungsbahn und zweiter Führungsbahn. Dabei verlaufen die erste Führungsbahn und die zweite Führungsbahn wenigstens über den vollen Umfang. Die erste Führungsbahn und die zweite Führungsbahn können für eine kompakte Bauweise einen gemeinsamen Überlappungsbereich aufweisen.
  • Weiter ist ein erster Aktuator mit der ersten Führungsbahn schaltbar in Wirkkontakt bringbar, wenn die Nockeneinheit und die erste Hebeleinheit sowie die zweite Hebeleinheit zueinander in eine erste Richtung axial verschoben werden sollen und ein zweiter Aktuator mit der zweiten Führungsbahn schaltbar in Wirkkontakt bringbar, wenn die Nockeneinheit und die erste Hebeleinheit sowie die zweite Hebeleinheit zueinander in eine zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung axial verschoben werden sollen.
  • Für eine vorteilhafte Weiterentwicklung zur Bereitstellung von wenigstens vier Drehstellungen umfasst die erste Hebeleinheit einen ersten Hebelarm und einen zum ersten Hebelarm axial und über den Umfang der Verstellwelle beabstandeten zweiten Hebelarm. Die zweite Hebeleinheit umfasst einen zum ersten Hebelarm und zum zweiten Hebelarm axial und über den Umfang der Verstellwelle beabstandeten dritten Hebelarm, und einen zum ersten Hebelarm, zum zweiten Hebelarm und zum dritten Hebelarm axial und in Umfangsrichtung der Verstellwelle beabstandeten vierten Hebelarm. Demnach sind mit der Verstellwelle zwei Hebeleinheiten mit jeweils zwei Hebelarmen drehfest verbunden, wobei die vier Hebelarme axial und in Umfangsrichtung der Verstellwelle zueinander beabstandet angeordnet sind. In einer besonderen Ausführung sind drei der wenigstens vier Hebelarme über den Umfang der Verstellwelle in einem Winkel von 90 Grad zueinander beabstandet und zwei der wenigstens vier Hebelarme über den Umfang der Verstellwelle nicht beabstandet.
  • Der erste Hebelarm und der zweite Hebelarm der ersten Hebeleinheit sind für eine Verdrehung der Verstellwelle in die erste Drehrichtung ausgebildet. Der dritte Hebelarm und der vierte Hebelarm sind für eine Verdrehung der Verstellwelle in die zweite Drehrichtung ausgebildet. Dazu sind der erste Hebelarm und der zweite Hebelarm der ersten Hebeleinheit bezüglich der für den Wirkkontakt notwendigen Wirkfläche gleichsinnig ausgerichtet. Dazu sind weiter der dritte Hebelarm und der vierte Hebelarm der zweiten Hebeleinheit bezüglich der für den Wirkkontakt notwendigen Wirkfläche zu den Wirkflächen des ersten Hebelarms und des zweiten Hebelarms entgegengesetzt ausgerichtet. Die vier Hebelarme sind weiter über den Umfang der Verstellwelle derart zueinander beabstandet angeordnet, dass stets wenigstens einer der vier Hebelarme ausgerichtet ist, um mit dem Nocken der Nockeneinheit in Wirkkontakt bringbar zu sein. Durch die Anordnung der vier Hebelarme wird ein stufenweises Verdrehen der Verstellwelle in die erste Drehrichtung und zweite Drehrichtung realisiert.
  • Wird einer der vier Hebelarme der beiden Hebeleinheiten auf der Verstellwelle mit dem Nocken der Nockeneinheit in Wirkkontakt gebracht, so stützt sich der jeweilige Hebelarm der zugehörigen Hebeleinheit auf der Nockenkontur ab. Über den Wirkkontakt zwischen Nocken und einem der vier Hebelarme wird die Drehbewegung der Nockenwelle auf die Verstellwelle übertragen, wobei durch die Verdrehung der Verstellwelle wenigstens ein anderer der vier Hebelarme ausgerichtet wird und mit dem Nocken in Wirkkontakt bringbar ist. Ist die Drehbewegung der Verstellwelle abgeschlossen, wird der für die abgeschlossene Drehbewegung genutzte Wirkkontakt in Folge des Verlaufs der Nockenkontur aufgehoben und wenigstens ein anderer der vier Hebelarme für einen Wirkkontakt mit dem Nocken ausgerichtet.
  • Die Verdrehung der Verstellwelle erfolgt in die erste Drehrichtung, indem der Nocken mit dem ausgerichteten ersten Hebelarm in Wirkkontakt gebracht wird und die Verstellwelle durch die Verdrehung der Nockenwelle aus einer ersten Drehstellung in eine zweite Drehstellung überführt wird und weiter der zweite Hebelarm sowie der dritte Hebelarm für einen folgenden Wirkkontakt mit dem Nocken ausgerichtet wird, oder der Nocken mit dem ausgerichteten zweiten Hebelarm in Wirkkontakt gebracht wird und die Verstellwelle durch die Verdrehung der Nockenwelle aus einer zweiten Drehstellung in eine dritte Drehstellung überführt wird und weiter der vierte Hebelarm für einen folgenden Wirkkontakt mit dem Nocken ausgerichtet wird.
  • Die Verdrehung der Verstellwelle erfolgt in die zweite Drehrichtung, indem der Nocken mit dem ausgerichteten dritten Hebelarm in Wirkkontakt gebracht wird und die Verstellwelle durch die Verdrehung der Nockenwelle aus der zweiten Drehstellung in die erste Drehstellung überführt wird und weiter der erste Hebelarm für einen folgenden Wirkkontakt mit dem Nocken ausgerichtet wird, oder der Nocken mit dem ausgerichteten vierten Hebelarm in Wirkkontakt gebracht wird und die Verstellwelle durch die Verdrehung der Nockenwelle aus einer dritten Drehstellung in eine zweite Drehstellung überführt wird und weiter der zweite Hebelarm sowie der dritte Hebelarm für einen folgenden Wirkkontakt mit dem Nocken ausgerichtet werden. Für einen Wirkkontakt des Nockens mit dem ersten Hebelarm, dem zweiten Hebelarm, dem dritten Hebelarm oder dem vierten Hebelarm werden der Nocken und der jeweilige in Wirkkontakt mit dem Nocken bringbare Hebelarm mittels der Verstelleinheit zueinander ausgerichtet.
  • In vorteilhafter Weise ist die Nockeneinheit auf der Nockenwelle axial verschiebbar gelagert und mit der Verstelleinheit zur axialen Verschiebung verbunden.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind zwei Nockeneinheiten mit jeweils einer Verstelleinheit vorgesehen, wobei eine erste Nockeneinheit mit einem ersten Nocken und mit einer ersten Verstelleinheit der ersten Hebeleinheit sowie eine zweite Nockeneinheit mit einem zweiten Nocken und einer zweiten Verstelleinheit der zweiten Hebeleinheit zugeordnet ist. Demnach ist mittels der ersten Verstelleinheit der erste Nocken mit dem ersten Hebelarm oder dem zweiten Hebelarm und mittels der zweiten Verstelleinheit der zweite Nocken mit dem dritten Hebelarm oder dem vierten Hebelarm in Wirkverbindung bringbar.
  • Figurenliste
  • Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Verstellwellenbetätigung mit Drehrichtungsumkehr für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigt:
    • 1: eine schematische Darstellung einer Verstellwellenbetätigung 1 in Ausgangsposition,
    • 2: eine schematische Darstellung der Verstellwellenbetätigung 1 in einer ersten Schaltposition,
    • 3: eine schematische Darstellung der Verstellwellenbetätigung 1 in einer zweiten Schaltposition,
    • 4: eine schematische Darstellung der Verstellwellenbetätigung 1 in einer dritten Schaltposition, und
    • 5: eine schematische Darstellung der Verstellwellenbetätigung 1 in einer vierten Schaltposition.
  • Die erfindungsgemäße Verstellwellenbetätigung 1, dargestellt in den 1 bis 5, besteht aus einer Verstellwelle 2 mit einer ersten Hebeleinheit 3, welcher eine erste Nockeneinheit 4 mit einem ersten Nocken 5 und eine erste Verstelleinheit 6 mit einer ersten Führungsbahn 7 und einer zweiten Führungsbahn 8 zugeordnet sind, und einer zweiten Hebeleinheit 9, welcher eine zweite Nockeneinheit 10 mit einem zweiten Nocken 11 und eine zweite Verstelleinheit 12 mit einer dritten Führungsbahn 13 und einer vierten Führungsbahn 14 zugeordnet sind.
  • Die erste Nockeneinheit 4 ist auf einer Nockenwelle (nicht dargestellt) drehfest und axial verschiebbar gelagert und zur axialen Verschiebung gegenüber der ersten Hebeleinheit 3 mit der ersten Verstelleinheit 6 verbunden. Die zweite Nockeneinheit 10 ist auf der Nockenwelle (nicht dargestellt) drehfest und axial verschiebbar gelagert und zur axialen Verschiebung gegenüber der zweiten Hebeleinheit 9 mit der zweiten Verstelleinheit 12 verbunden.
  • Die erste Hebeleinheit 3 umfasst einen ersten Hebelarm 15 und einen axial und über den Umfang der Verstellwelle 2 beabstandeten zweiten Hebelarm 16, wobei die erste Hebeleinheit 3 auf der Verstellwelle 2 drehfest gelagert ist. Die zweite Hebeleinheit 9 umfasst einen zum ersten Hebelarm 15 und zweiten Hebelarm 16 axial und über den Umfang der Verstellwelle 2 beabstandeten dritten Hebelarm 17 und einen zum ersten Hebelarm 15, zweiten Hebelarm 16 und dritten Hebelarm 17 axial und über den Umfang der Verstellwelle 2 beabstandeten vierten Hebelarm 18, wobei die zweite Hebeleinheit 9 auf der Verstellwelle 3 drehfest gelagert ist.
  • Mittels der ersten Verstelleinheit 6 ist der erste Nocken 5 mit dem ersten Hebelarm 15 oder dem zweiten Hebelarm 16 und mittels der zweiten Verstelleinheit 12 der zweite Nocken 11 mit dem dritten Hebelarm 17 oder dem vierten Hebelarm 18 in Wirkverbindung bringbar.
  • Der erste Hebelarm 15 und der zweite Hebelarm 16 sind hinsichtlich ihrer Wirkfläche mit dem ersten Nocken 5 gleichsinnig ausgerichtet, um eine Verdrehung der Verstellwelle 3 in eine erste Drehrichtung zu bewirken. Der dritte Hebelarm 17 und der vierte Hebelarm 18 sind hinsichtlich ihrer Wirkfläche mit dem zweiten Nocken 11 zu den Wirkflächen des ersten Hebelarms 15 und des zweiten Hebelarms 16 entgegengesetzt ausgerichtet, um eine Verdrehung der Verstellwelle 3 in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung zu bewirken.
  • Der erste Nocken 5 und der zweite Nocken 11 sind jeweils mit einer ersten Nockenteilkontur 19 versehen, welche über den Umfang des jeweiligen Nockens verläuft und ausgehend von einem Grundkreis 20 einen in radialer Richtung ersten ansteigenden Verlauf 21 mit einem axialen Versatz aufweist. Weiter ist eine zur ersten Nockenteilkontur 19 benachbarte zweite Nockenteilkontur 22 vorgesehen, welche ausgehend vom Grundkreis 20 einen in radialer Richtung zweiten ansteigenden Verlauf 23 mit einem axialen Versatz aufweist. Der erste ansteigende Verlauf 21 und der zweite ansteigende Verlauf 23 sind dabei gleichsinnig und der axiale Versatz der ersten Nockenteilkontur 19 und der zweiten Nockenteilkontur 22 zueinander gegengesetzt ausgerichtet, so dass die erste Nockenteilkontur 19 und die zweite Nockenteilkontur 22 ausgehend vom Grundkreis 20 mit zunehmendem Verlauf ansteigen und ineinander übergehen, um eine gemeinsame Nockenendkontur 24 zu bilden. Anschließend an die Nockenendkontur 24 ist ein im Vergleich zum ansteigenden Verlauf kürzerer absteigender Verlauf 25 bis zum Grundkreis 20 vorgesehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verstellwellenbetätigung
    2
    Verstellwelle
    3
    erste Hebeleinheit
    4
    erste Nockeneinheit
    5
    erster Nocken
    6
    erste Verstelleinheit
    7
    erste Führungsbahn
    8
    zweite Führungsbahn
    9
    zweite Hebeleinheit
    10
    zweite Nockeneinheit
    11
    zweiter Nocken
    12
    zweite Verstelleinheit
    13
    dritte Führungsbahn
    14
    vierte Führungsbahn
    15
    erster Hebelarm
    16
    zweiter Hebelarm
    17
    dritter Hebelarm
    18
    vierter Hebelarm
    19
    erste Nockenteilkontur
    20
    Grundkreis
    21
    erster ansteigender Verlauf
    22
    zweite Nockenteilkontur
    23
    zweiter ansteigender Verlauf
    24
    Nockenendkontur
    25
    absteigender Verlauf

Claims (3)

  1. Verstellwellenbetätigung (1) mit Drehrichtungsumkehr für hubschaltbare Ventiltriebe von Brennkraftmaschinen, umfassend eine parallel zu einer Nockenwelle des Ventiltriebs angeordnete Verstellwelle (2), welche eine Hebeleinheit (3, 9) mit einem Hebelarm (15, 16, 17, 18) aufweist, eine mit der Nockenwelle drehfest verbundene Nockeneinheit (4, 10) mit einem Nocken (5, 11), wobei die Hebeleinheit (3, 9) auf der Verstellwelle (2) axial verschiebbar oder die Nockeneinheit (4, 10) auf der Nockenwelle axial verschiebbar angeordnet ist, und eine zur axialen Verschiebung zwischen Hebeleinheit (3, 9) und Nockeneinheit (4, 10) vorgesehene Verstelleinheit (6, 12), mittels welcher der Hebelarm (15, 16, 17, 18) mit dem Nocken (5, 11) in Wirkkontakt bringbar ist, um eine Verdrehung der Verstellwelle (2) durch die Drehung der Nockenwelle zu bewirken, wobei der Nocken (5, 11) für den Wirkkontakt mit dem Hebelarm (15, 16, 17, 18) eine Nockenkontur mit einer ersten schraubenförmig über den Umfang des Nockens (5, 11) verlaufenden, radial ansteigenden Nockenteilkontur (19) und eine zur ersten Nockenteilkontur (19) entgegengesetzt schraubenförmig verlaufende, gleichsinnig radial ansteigende zweite Nockenteilkontur (22) aufweist, welche im Verlauf zunehmend ineinander übergehen, um eine gemeinsame Nockenendkontur (24) zu bilden, und während der Drehung der Nockenwelle die axiale Verschiebung fortgesetzt wird, um einen im Verlauf der Nockenkontur vorhandenen axialen Versatz auszugleichen, so dass die Wirkfläche des Hebelarms (15, 16, 17, 18) stets mit der Nockenkontur in Wirkkontakt bleibt, wobei die als Hülse ausgebildete Verstelleinheit (6, 12) eine schraubenförmig verlaufende erste Führungsbahn (7) und eine zur ersten Führungsbahn (7) entgegengesetzt schraubenförmig verlaufende und axial beabstandete zweite Führungsbahn (8) aufweist, und ein erster Aktuator mit der ersten Führungsbahn (7) für die axiale Verschiebung in eine erste Richtung und ein zweiter Aktuator mit der zweiten Führungsbahn (8) für die axiale Verschiebung in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung schaltbar in Wirkkontakt bringbar ist.
  2. Verstellwellenbetätigung (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Verstellwelle (2) drehfest verbundene erste Hebeleinheit (3) und eine mit der Verstellwelle (2) drehfest verbundene zweite Hebeleinheit (9) vorgesehen sind, wobei die erste Hebeleinheit (3) einen Hebelarm (15, 16) und die zweite Hebeleinheit (9) einen zum Hebelarm (15, 16) axial und über den Umfang der Verstellwelle (2) beabstandeten weiteren Hebelarm (17,18) umfasst, und wobei der Hebelarm (15, 16) der ersten Hebeleinheit (3) und der weitere Hebelarm (17, 18) der zweiten Hebeleinheit (9) bezüglich der für den Wirkkontakt zwischen jeweiligem Hebelarm (15, 16, 17, 18) und Nocken (5, 11) notwendigen Wirkfläche zueinander entgegengesetzt ausgerichtet sind.
  3. Verstellwellenbetätigung (1) nach einem der vorherigen Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf von erster Nockenteilkontur (19) und zweiter Nockenteilkontur (22) wenigstens über den vollen Umfang des Nockens (5, 11) reicht.
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