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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenbaugruppe für eine Motorbaugruppe.
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Aus der
DE 10 2007 010 154 A1 geht beispielweise ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle hervor, die in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagert ist und einen drehtest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle geführten Nockenträger aufweist, der eine Nockenprofilgruppe mit mehreren unterschiedlichen Nockenprofilen umfasst. Ferner sind Einrichtungen zum axialen Verschieben des Nockenträgers auf der Nockenwelle vorgesehen, die ein Stellorgan mit einem Eingriffselement umfassen, das sich mit einer in Bezug zum Eingriffselement relativ beweglichen Kurvenkulisse in Eingriff bringen lässt. Das Stellorgan mit dem Eingriffselement ist zusammen mit dem Nockenträger auf der Nockenwelle verschiebbar und die Kurvenkulisse ist ortsfest im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge weisen typischerweise eine Motorbaugruppe für den Antrieb auf. Die Motorbaugruppe kann einen Verbrennungsmotor umfassen, der einen oder mehrere Zylinder definiert. Zusätzlich kann die Motorbaugruppe Einlassventile zum Steuern der Strömung eines Luft/Kraftstoff-Gemischs in die Zylinder und Auslassventile zum Steuern der Strömung von Abgasen aus den Zylindern umfassen. Die Motorbaugruppe kann ferner ein Ventiltriebsystem zum Steuern des Betriebs der Einlass- und Auslassventile umfassen. Das Ventiltriebsystem umfasst eine Nockenwellenbaugruppe zum Bewegen der Einlass- und Auslassventile.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenbaugruppe, die in der Lage ist, den Betrieb der Auslass- und Einlassventile eines Verbrennungsmotors zu steuern. Der optimale Betrieb der Einlass- und Auslassventile kann von einer oder mehreren Motorbetriebsbedingungen abhängen, wie beispielsweise von der Motordrehzahl. Es ist daher nützlich, den Ventilhub der Einlass- und Auslassventile in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen zu variieren. Wie hierin verwendet, steht der Begriff „Ventilhub“ für die maximale Distanz, über die sich ein Einlass- oder Auslassventil von einer geschlossenen Position zu einer offenen Position bewegen kann. Die Nockenwellenbaugruppe der vorliegenden Erfindung kann den Ventilhub der Einlass- und Auslassventile einstellen. Die Nockenwellenbaugruppe kann den Ventilhub und das Ventilhubprofil für jedes Ventil in dem Motor in drei diskreten Stufen steuern.
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Erfindungsgemäß wird eine Nockenwellenbaugruppe vorgestellt, die sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
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Ferner wird ein Fahrzeug beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform weist das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor auf, der eine Verbrennungskammer und einen Kanal, wie beispielsweise einen Einlasskanal oder einen Auslasskanal, in fluidtechnischer Verbindung mit der Verbrennungskammer definiert. Der Verbrennungsmotor weist ferner ein Ventil auf, wie beispielsweise ein Einlassventil oder ein Auslassventil, das zumindest teilweise in dem Kanal angeordnet ist. Das Fahrzeug weist ferner eine Basiswelle auf, die mit dem Verbrennungsmotor funktional gekoppelt ist. Die Basiswelle erstreckt sich entlang einer Längsachse und ist ausgebildet, um sich um die Längsachse zu drehen. Das Fahrzeug weist ferner eine Nockenpackung auf, die an der Basiswelle befestigt ist. Die Nockenpackung ist ausgebildet, um sich in axialer Richtung relativ zu der Basiswelle zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und einer dritten Position zu bewegen. Die Nockenpackung umfasst einen ersten Nocken, der ausgebildet ist, um mit dem Ventil funktional gekoppelt zu sein, wenn sich die Nockenpackung in der ersten Position befindet. Ferner umfasst die Nockenpackung einen zweiten Nocken, der von dem ersten Nocken axial beabstandet ist. Der zweite Nocken ist ausgebildet, um mit dem Ventil funktional gekoppelt zu sein, wenn sich die Nockenpackung in der zweiten Position befindet. Die Nockenpackung umfasst ferner einen dritten Nocken, der von dem ersten und dem zweiten Nocken axial beabstandet ist. Der dritte Nocken ist ausgebildet, um mit dem Ventil funktional gekoppelt zu sein, wenn sich die Nockenpackung in der dritten Position befindet. Die Nockenpackung umfasst ferner einen Zylindernocken, der eine Steuerrille definiert. Die Steuerrille weist einen Rillenabschnitt auf, der relativ zu der Längsachse schräg abgewinkelt ist. Das Fahrzeug umfasst ferner einen Aktuator, der einen Aktuatorkörper sowie einen ersten und einen zweiten Stift aufweist, die mit dem Aktuatorkörper beweglich gekoppelt sind. Jeder von dem ersten und dem zweiten Stift ist ausgebildet, um sich relativ zu dem Aktuatorkörper zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position zu bewegen. Die Nockenpackung ist ausgebildet, um sich in axialer Richtung zwischen der ersten und der zweiten Position zu bewegen, wenn sich die Basiswelle um die Längsachse dreht und sich der erste Stift in der ausgefahrenen Position befindet und zumindest teilweise in dem Rillenabschnitt der Steuerrille angeordnet ist. Die Nockenpackung ist ausgebildet, um sich in axialer Richtung zwischen der zweiten und der dritten Position zu bewegen, wenn sich die Basiswelle um die Längsachse dreht und sich der zweite Stift in der ausgefahrenen Position befindet und zumindest teilweise in dem Rillenabschnitt der Steuerrille angeordnet ist.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einiger der besten Weisen und anderer Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, leicht offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs, das eine Motorbaugruppe aufweist;
- 2 ist eine schematische Perspektivansicht einer Nockenwellenbaugruppe der Motorbaugruppe von 1 gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform;
- 3 ist eine schematische Perspektivansicht eines Abschnitts der Nockenwellenbaugruppe von 2;
- 4 ist eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts der Nockenwellenbaugruppe gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform und zeigt die Nockenpackungen der Nockenwelle in einer ersten Position;
- 5 ist eine schematische, abgewickelte Ansicht eines ersten Zylindernockens der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die gesamte Bogenlänge einer Steuerrille des ersten Zylindernockens;
- 6 ist eine schematische, abgewickelte Ansicht eines zweiten Zylindernockens der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die gesamte Bogenlänge einer Steuerrille des zweiten Zylindernockens;
- 7 ist eine schematische Seitenansicht der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt einen ersten Stift eines ersten Aktuators in einer ausgefahrenen Position;
- 8 ist eine schematische Seitenansicht der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die Nockenpackungen in einer zweiten Position;
- 9 ist eine schematische Seitenansicht der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt einen zweiten Stift eines zweiten Aktuators in einer ausgefahrenen Position;
- 10 ist eine schematische Seitenansicht der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die Nockenpackungen in einer dritten Position;
- 11 ist eine schematische Seitenansicht der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt einen ersten Stift eines zweiten Aktuators in einer ausgefahrenen Position;
- 12 ist eine schematische Seitenansicht der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt einen zweiten Stift des zweiten Aktuators in einer ausgefahrenen Position;
- 13 ist eine schematische Seitenansicht einer Nockenwellenbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigt die Nockenpackungen der Nockenwellenbaugruppe in einer ersten Position;
- 14 ist eine schematische, abgewickelte Ansicht eines ersten Zylindernockens der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die gesamte Bogenlänge der ersten und der zweiten Steuerrille des ersten Zylindernockens;
- 15 ist eine schematische abgewickelte Ansicht eines zweiten Zylindernockens der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die gesamte Bogenlänge der ersten und der zweiten Steuerrille des zweiten Zylindernockens;
- 16 ist eine schematische Seitenansicht der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt einen ersten Aktuator mit einem Stift, der teilweise in der ersten Steuerrille des ersten Zylindernockens angeordnet ist;
- 17 ist eine schematische Seitenansicht der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die Nockenpackungen in einer zweiten Position;
- 18 ist eine schematische Seitenansicht der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt den Stift des ersten Aktuators, der teilweise in der zweiten Steuerrille des ersten Zylindernockens angeordnet ist;
- 19 ist eine schematische Seitenansicht der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt die Nockenpackungen in einer dritten Position;
- 20 ist eine schematische Seitenansicht der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt einen Stift des zweiten Aktuators, der teilweise in der zweiten Steuerrille des zweiten Zylindernockens angeordnet ist; und
- 21 ist eine schematische Seitenansicht der in 13 gezeigten Nockenwellenbaugruppe und zeigt den Stift des zweiten Aktuators, der teilweise in der ersten Steuerrille des zweiten Zylindernockens angeordnet ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den verschiedenen Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, stellt 1 ein Fahrzeug 10, wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad, schematisch dar. Das Fahrzeug 10 weist eine Motorbaugruppe 12 auf. Die Motorbaugruppe 12 umfasst einen Verbrennungsmotor 14 und ein Steuermodul 16, wie beispielsweise ein Motorsteuermodul (ECU), das mit dem Verbrennungsmotor 14 in elektronischer Verbindung steht. Die Begriffe „Steuermodul“, „Modul“, „Controller“, „Steuereinheit“, „Prozessor“ und ähnliche Begriffe stehen für eine beliebige oder verschiedene Kombinationen eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise, eines elektronischen Schaltkreises oder mehrerer elektronischer Schaltkreise, einer zentrale Verarbeitungseinheit oder mehrerer zentraler Verarbeitungseinheiten (vorzugsweise ein Mikroprozessor bzw. Mikroprozessoren) und eines zugeordneten Speichers und einer zugeordneten Archivierung (Festwertspeicher, programmierbarer Festwertspeicher, Arbeitsspeicher, Festplatte usw.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eines Schaltkreises der Schaltungslogik oder mehrerer Schaltkreise der Schaltungslogik, einer oder mehrerer Eingabe/Ausgabe-Schaltung(en) und -Einrichtungen, geeigneter Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen sowie anderer geeigneter Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen. „Software“, „Firmware“, „Programme“, „Anweisungen“, „Routinen“, „Code“, „Algorithmen“ und ähnliche Begriffe stehen für beliebige durch einen Controller ausführbare Anweisungssätze, die Kalibrierungen und Nachschlagetabellen umfassen. Das Steuermodul 16 kann einen Satz von Steuerroutinen aufweisen, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Routinen werden beispielsweise von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, Eingaben von den Detektionseinrichtungen und anderen Steuermodulen im Netzwerk zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Aktuatoren zu steuern. Die Routinen können basierend auf Ereignissen oder in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden.
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Der Verbrennungsmotor 14 weist einen Motorblock 18 auf, der mehrere Zylinder 20A, 20B, 20C und 20D definiert. Mit anderen Worten weist der Motorblock 18 einen ersten Zylinder 20A, einen zweiten Zylinder 20B, einen dritten Zylinder 20C und einen vierten Zylinder 20E auf. Obgleich 1 vier Zylinder schematisch darstellt, kann der Verbrennungsmotor 14 mehr oder weniger Zylinder aufweisen. Die Zylinder 20A, 20B, 20C und 20D sind voneinander beabstandet, sie können jedoch im Wesentlichen entlang einer Motorachse E ausgerichtet sein. Jeder der Zylinder 20A, 20B, 20C und 20D ist ausgebildet, geformt und bemessen, um einen Kolben (nicht gezeigt) aufzunehmen. Die Kolben sind ausgebildet, um in den Zylindern 20A, 20B, 20C und 20D eine Hubbewegung auszuführen. Jeder Zylinder 20A, 20B, 20C, 20D definiert eine entsprechende Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C, 22D. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 14 wird ein Luft/Kraftstoff-Gemisch im Innern der Verbrennungskammern 22A, 22B, 22C und 22D verbrannt, um die Kolben in der Art einer Hubbewegung anzutreiben. Die Hubbewegung der Kolben treibt eine Kurbelwelle an (nicht gezeigt), die mit Rädern (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 funktional verbunden ist. Die Drehung der Kurbelwelle kann bewirken, dass sich die Räder drehen, wodurch das Fahrzeug 10 angetrieben wird.
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Um das Fahrzeug 10 anzutreiben, sollte ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in die Verbrennungskammern 22A, 22B, 22C und 22D eingeleitet werden. Um dies auszuführen, weist der Verbrennungsmotor 14 mehrere Einlasskanäle 24 auf, die mit einem Einlasskrümmer (nicht gezeigt) fluidtechnisch gekoppelt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Verbrennungsmotor 14 zwei Einlasskanäle 24 in fluidtechnischer Verbindung mit einer jeweiligen Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C und 22D auf. Der Verbrennungsmotor 14 kann jedoch mehr oder weniger Einlasskanäle 24 pro Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C und 22D aufweisen. Der Verbrennungsmotor 14 weist zumindest einen Einlasskanal 24 pro Zylinder 20A, 20B, 20C, 20D auf.
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Der Verbrennungsmotor 14 weist ferner mehrere Einlassventile 26 auf, die ausgebildet sind, um die Strömung des Luft/Kraftstoff-Gemischs durch die Einlasskanäle 24 zu steuern. Die Anzahl der Einlassventile 26 entspricht der Anzahl der Einlasskanäle 24. Jedes Einlassventil 26 ist zumindest teilweise in einem entsprechenden Einlasskanal 24 angeordnet. Insbesondere ist jedes Einlassventil 26 ausgebildet, um sich entlang des entsprechenden Einlasskanals 24 zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen. In der geschlossenen Position ermöglicht das Einlassventil 26, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch über den entsprechenden Einlasskanal 24 in eine entsprechende Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D eintritt. Umgekehrt verhindert das Einlassventil 26 in der geschlossenen Position, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch über den Einlasskanal 24 in die entsprechende Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D eintritt.
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Wie vorstehend diskutiert wurde, kann der Verbrennungsmotor 14 das Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrennen, sobald das Luft/Kraftstoff-Gemisch in die Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D eintritt. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor 14 das Luft/Kraftstoff-Gemisch in der Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D unter Verwendung eines Zündungssystems (nicht gezeigt) verbrennen. Diese Verbrennung erzeugt Abgase. Um diese Abgase abzustoßen, definiert der Verbrennungsmotor 14 mehrere Auslasskanäle 28. Die Auslasskanäle 28 stehen mit den Verbrennungskammern 22A, 22B, 22C oder 22D in fluidtechnischer Verbindung. Bei der dargestellten Ausführungsform stehen zwei Auslasskanäle 28 mit einer jeweiligen Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D in fluidtechnischer Verbindung. Es können jedoch mehr oder weniger Auslasskanäle 28 mit einer jeweiligen Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D fluidtechnisch gekoppelt sein. Der Verbrennungsmotor 14 weist zumindest einen Auslasskanal 28 pro Zylinder 20A, 20B, 20C oder 20D auf.
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Der Verbrennungsmotor 14 weist ferner mehrere Auslassventile 30 in fluidtechnischer Verbindung mit den Verbrennungskammern 22A, 22B, 22C oder 22D auf. Jedes Auslassventil 30 ist zumindest teilweise in einem entsprechenden Auslasskanal 28 angeordnet. Insbesondere ist jedes Auslassventil 30 ausgebildet, um sich entlang des entsprechenden Auslasskanals 28 zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position zu bewegen. In der offenen Position ermöglicht das Auslassventil 30, dass Abgase über den entsprechenden Auslasskanal 28 aus der entsprechenden Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D entweichen. Das Fahrzeug 10 kann ein Auslasssystem (nicht gezeigt) aufweisen, das ausgebildet ist, um Abgase aus dem Verbrennungsmotor 14 aufzunehmen und zu behandeln. In der geschlossenen Position verhindert das Auslassventil 30, dass Abgase über die entsprechend Auslassöffnung 28 aus der entsprechenden Verbrennungskammer 22A, 22B, 22C oder 22D austreten.
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Die Motorbaugruppe 12 umfasst ferner ein Ventiltriebsystem 32, das ausgebildet ist, um den Betrieb der Einlassventile 26 und der Auslassventile 30 zu steuern. Speziell kann das Ventiltriebsystem 32 die Einlassventile 26 und die Auslassventile 30 zumindest teilweise basierend auf den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 14 (z.B. der Motordrehzahl) zwischen den offenen und geschlossenen Positionen bewegen. Das Ventiltriebsystem 32 umfasst eine oder mehrere Nockenwellenbaugruppen 33, die im Wesentlichen parallel zu der Motorachse E verlaufen. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst das Ventiltriebsystem 32 zwei Nockenwellenbaugruppen 33. Eine Nockenwellenbaugruppe 33 ist ausgebildet, um den Betrieb der Einlassventile 26 zu steuern, und die andere Nockenwellenbaugruppe 33 kann den Betrieb der Auslassventile 30 steuern. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass das Ventiltriebsystem 32 mehr oder weniger Nockenwellenbaugruppen 33 umfassen kann.
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Zusätzlich zu den Nockenwellenbaugruppen 33 umfasst die Ventiltriebbaugruppe 32 mehrere Aktuatoren 34A, 34B, 34C oder 34D, beispielsweise Solenoide, die mit dem Steuermodul 16 in Verbindung stehen. Die Aktuatoren 34A, 34B, 34C und 34D können elektronisch mit dem Steuermodul 16 verbunden sein und daher mit dem Steuermodul 16 in elektronischer Verbindung stehen. Das Steuermodul 16 kann Teil des Ventiltriebsystems 32 sein. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Ventiltriebsystem 32 erste Aktuatoren 34A, zweite Aktuatoren 34B, dritte Aktuatoren 34C und vierte Aktuatoren 34D. Die ersten Aktuatoren 34A sind dem ersten Zylinder 20A funktional zugeordnet ist. Somit können die ersten und die zweiten Aktuatoren 34A und 34B betätigt werden, um den Betrieb der Einlassventile 26 und der Auslassventile 30 des ersten und des zweiten Zylinders 20A und 20B zu steuern. Die dritten und die vierten Aktuatoren 34C und 34D sind dem dritten und dem vierten Zylinder 20C und 20D funktional zugeordnet. Somit können die dritten und vierten Aktuatoren 34C und 34D betätigt werden, um den Betrieb der Einlassventile 26 und der Auslassventile 30 des dritten und des vierten Zylinders 20C und 20D zu steuern. Die Aktuatoren 34A, 34B, 34C und 34D sowie das Steuermodul 16 können als Teil der Nockenwellenbaugruppe 33 angesehen werden.
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Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Ventiltriebsystem 32 die Nockenwellenbaugruppe 33 und die Aktuatoren 34A, 34B, 34C und 34D, wie vorstehend diskutiert wurde. Die Nockenwellenbaugruppe 33 umfasst eine Basiswelle 35, die sich entlang einer Längsachse X erstreckt. Die Basiswelle 35 kann auch als die Trägerwelle bezeichnet werden und weist einen ersten Wellenendabschnitt 36 sowie einen zweiten Wellenendabschnitt 38 entgegengesetzt zu dem ersten Wellenendabschnitt 36 auf.
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Darüber hinaus umfasst die Nockenwellenbaugruppe 33 eine Kopplungseinrichtung 40, die mit dem ersten Wellenendabschnitt 36 der Basiswelle 35 verbunden ist. Die Kopplungseinrichtung 40 kann verwendet werden, um die Basiswelle 35 funktional mit der Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 14 zu koppeln. Die Kurbelwelle des Motors 14 kann die Basiswelle 35 antreiben. Dementsprechend kann sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X drehen, wenn sie beispielsweise durch die Kurbelwelle des Motors 14 angetrieben wird. Die Drehung der Basiswelle 35 bewirkt, dass sich die gesamte Nockenwellenbaugruppe 33 um die Längsachse X dreht. Die Basiswelle 35 ist daher mit dem Verbrennungsmotor 14 funktional gekoppelt.
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Die Nockenwellenbaugruppe 33 kann zusätzlich ein oder mehrere Lager 42 umfassen, wie beispielsweise Lager für Lagerzapfen, welche mit einer feststehenden Struktur gekoppelt sind, beispielsweise mit dem Motorblock 18. Die Lager 42 sind entlang der Längsachse X voneinander beabstandet. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Nockenwellenbaugruppe 33 vier Lager 42. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die Nockenwellenbaugruppe 33 mehr oder weniger Lager 42 aufweisen kann. Zumindest ein Lager 42 kann sich an dem zweiten Wellenendabschnitt 38 befinden.
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Die Nockenwellenbaugruppe 33 umfasst ferner ein oder mehrere axial bewegliche Elemente 44, die an der Basiswelle 35 befestigt sind. Die axial beweglichen Elemente 44 sind ausgebildet, um sich in axialer Richtung relativ zu der Basiswelle 35 entlang der Längsachse X zu bewegen. Die axial beweglichen Elemente 44 sind jedoch drehfest an der Basiswelle 35 angebracht. Folglich drehen sich die axial beweglichen Elemente 44 gleichzeitig mit der Basiswelle 35. Die Basiswelle 35 kann ein Profilmerkmal 48 aufweisen, um die Winkelausrichtung der Nockenpackung 46A und 46B relativ zu der Basiswelle 35 aufrecht zu erhalten und um ebenso ein Antriebsdrehmoment zwischen der Basiswelle 35 und den Nockenpackungen 46A und 46B zu übertragen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die Nockenwellenbaugruppe 33 zwei axial bewegliche Elemente 44. Es wird dennoch in Betracht gezogen, dass die Nockenwellenbaugruppe 33 mehr oder weniger axial bewegliche Elemente 44 aufweisen kann. Unabhängig von der Anzahl sind die axial beweglichen Elemente 44 entlang der Längsachse X voneinander axial beabstandet. Die axial beweglichen Elemente 44 können auch als Gleitelemente bezeichnet werden, da diese Elemente an der Basiswelle 35 entlanggleiten können.
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Unter spezieller Bezugnahme auf 3 umfasst jedes axial bewegliche Element 44 eine erste Nockenpackung 46A und eine zweite Nockenpackung 46B, die miteinander gekoppelt sind. Die erste und die zweite Nockenpackung 46A und 46B können auch als exzentrische Packungen bezeichnet werden. Jedes axial bewegliche Element 44 kann eine monolithische Struktur sein. Dementsprechend können sich die erste und die zweite Nockenpackung 46A, 46B desselben axial beweglichen Elements 44 gleichzeitig relativ zu der Basiswelle 35 bewegen. Die Nockenpackungen 46A, 46B sind trotzdem drehfest an der Basiswelle 35 angebracht. Folglich können sich die Nockenpackungen 46A, 46B gemeinsam mit der Basiswelle 35 drehen. Obgleich die Zeichnungen zeigen, dass jedes axial bewegliche Element 44 zwei Nockenpackungen 46A, 46B aufweist, kann jedes axial bewegliche Element 44 mehr oder weniger Nockenpackungen aufweisen.
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Jede Nockenpackung 46A, 46B umfasst eine erste Gruppe von Nocken 50, eine zweite Gruppe von Nocken 52 und einen Zylindernocken 56A oder 56B, der zwischen der ersten und der zweiten Gruppe von Nocken 50, 52 angeordnet ist. Die erste Nockenpackung 46A umfasst den ersten Zylindernocken 56A, während die zweite Nockenpackung 46B den zweiten Zylindernocken 56B umfasst. Die erste Gruppe von Nocken 50, die zweite Gruppe von Nocken 52 und der Zylindernocken 56A oder 56B sind entlang der Längsachse X axial voneinander beabstandet. Speziell ist der Zylindernocken 56A oder 56B axial zwischen der ersten und der zweiten Gruppe von Nocken 50, 52 angeordnet.
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Jede Gruppe von Nocken 50, 52 umfasst einen ersten Nocken 54A, einen zweiten Nocken 54B und einen dritten Nocken 54C. Es wird in Betracht gezogen, dass jede Gruppe von Nocken 50, 52 mehr Nocken umfassen kann. Die Nocken 54A, 54B, 54C weisen eine typische Nockenform mit einem Profil auf, das in drei diskreten Stufen unterschiedliche Ventilhübe definiert. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann ein Nockenprofil kreisförmig sein (z.B. ein Profil ohne Hub), um ein Ventil zu deaktivieren (z.B. das Einlass- und das Auslassventil 26, 30). Die Nocken 54A, 54B, 54C weisen unterschiedliche Nockenhöhen auf, wie nachstehend im Detail diskutiert wird.
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Jeder Zylindernocken 56A, 56B weist eine Zylindernockenkörper 58A, 58B auf und definiert eine Steuerrille 60A, 60B, die sich in den jeweiligen Zylindernockenkörper 58A, 58B hinein erstreckt. Jede Steuerrille 60A, 60B ist entlang zumindest eines Abschnitts des Umfangs des jeweiligen Zylindernockenkörpers 58A, 58B ausgedehnt. Somit ist jede Steuerrille 60A, 60B am Umfang entlang des jeweiligen Zylindernockenkörpers 58A, 58B angeordnet. Ferner ist jede Steuerrille 60A, 60B ausgebildet, geformt und bemessen, um mit einem der Aktuatoren 34A, 34B, 34C oder 34D in Wechselwirkung zu stehen. Wie nachstehend im Detail diskutiert wird, bewirkt die Wechselwirkung mit dem Aktuator 34A, 34B, 34C oder 34D, dass sich das axial bewegliche Element 44 (und dadurch die Nockenpackungen 46A, 46B) relativ zu der Basiswelle 35 in axialer Richtung bewegt.
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Unter Bezugnahme auf 2 und 3 weist jeder Aktuator 34A, 34B, 34C oder 34D einen Aktuatorkörper 62A, 62B, 62C, 62D sowie einen ersten und einen zweiten Stift 64A, 64B auf, die beweglich mit dem Aktuatorkörper 62A, 62B, 62C, 62D gekoppelt sind. Der erste und der zweite Stift 64A, 64B jedes Aktuators 34A, 34B, 34C, 34D sind axial voneinander beabstandet und können sich unabhängig voneinander bewegen. Speziell kann sich jeder von dem ersten und dem zweiten Stift 64A, 64B relativ zu dem entsprechenden Aktuatorkörper 62A, 62B, 62C, 62D in Ansprechen auf eine Eingabe oder einen Befehl von dem Steuermodul 16 (1) zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegen. In der eingefahrenen Position ist der erste oder zweite Stift 64A oder 64B nicht in der Steuerrille 60A oder 60B angeordnet. Umgekehrt kann der erste oder der zweite Stift 64A oder 64B in der ausgefahrenen Position zumindest teilweise in der Steuerrille 60A oder 60B angeordnet sein. Dementsprechend können sich der erste und der zweite Stift 64A, 64B in Ansprechen auf eine Eingabe oder einen Befehl von dem Steuermodul 16 (1) in Richtung der Steuerrille 60A oder 60B eines entsprechenden Zylindernockens 56A, 56B und von dieser weg bewegen. Somit können sich der erste und der zweite Stift 64A, 64B jedes Aktuators 34A, 34B, 34C, 34D relativ zu einem entsprechenden Zylindernocken 56A, 56B in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse X bewegen.
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Unter Bezugnahme auf 4 umfasst das Ventiltriebsystem 32 (1) eine nicht erfindungsgemäße Nockenwellenbaugruppe 33. Die Nockenwellenbaugruppe 33, die in 4 gezeigt ist, arbeitet gemäß denselben Prinzipien wie die Nockenwellenbaugruppe 33, die in 2 und 3 gezeigt ist, obwohl sie mit dieser nicht identisch ist. Obwohl 4 lediglich ein axial bewegliches Element 44 mit zwei Nockenpackungen zeigt (z.B. mit der ersten und der zweiten Nockenpackung 46A, 46B, die funktional zwei Zylindern des Motors 14 zugeordnet sind), wird in Betracht gezogen, dass die Nockenwellenbaugruppe 33 weitere axial bewegliche Elemente 44 umfassen kann. Das axial bewegliche Element 44 kann auch mehr oder weniger als zwei Nockenpackungen 46A, 46B aufweisen. Mit anderen Worten kann das axial bewegliche Element 44 zumindest eine Nockenpackung 46A aufweisen.
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Wie vorstehend diskutiert wurde, umfasst jede Nockenpackung 46A, 46B eine erste Gruppe von Nocken 50, eine zweite Gruppe von Nocken 52 und einen Zylindernocken 56A, 56B, der zwischen der ersten und der zweiten Gruppe von Nocken 50, 52 angeordnet ist. Jede Gruppe von Nocken 50, 52 umfasst einen ersten Nocken 54A, einen zweiten Nocken 54B und einen dritten Nocken 54C. Der erste Nocken 54A kann eine erste maximale Nockenhöhe H1 aufweisen. Der zweite Nocken 54B weist eine zweite maximale Nockenhöhe H2 auf. Der dritte Nocken 54C weist eine dritte maximale Nockenhöhe H3 auf. Die erste, die zweite und die dritte maximale Nockenhöhe H1, H2, H3 können voneinander verschieden sein. Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform weisen der erste, zweite und dritte Nocken 54A, 54B, 54C der ersten Nockenpackung 46A unterschiedliche maximale Nockenhöhen auf, der zweite und der dritte Nocken 54B, 54C der zweiten Nockenpackung 46B weisen jedoch die gleiche maximale Nockenhöhe auf. Mit anderen Worten kann die dritte maximale Nockenhöhe H3 gleich der zweiten maximalen Nockenhöhe H2 sein. Alternativ kann die zweite maximale Nockenhöhe H2 von der dritten maximalen Nockenhöhe H3 verschieden sein. Die maximalen Nockenhöhen der Nocken 54A, 54B, 54C entsprechen dem Ventilhub der Einlass- und der Auslassventile 26, 30. Die Nockenwellenbaugruppe 33 kann den Ventilhub der Einlass- und der Auslassventile 26, 30 einstellen, indem die axiale Position der Nocken 54A, 54B, 54C relativ zu der Basiswelle 35 eingestellt wird. Dies kann ein Nockenprofil ohne Hub umfassen, falls dies gewünscht ist.
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Die Nocken 54A, 54B, 54C jeder Gruppe von Nocken 50, 52 sind an verschiedenen axialen Positionen entlang der Längsachse X angeordnet. Bei der gezeigten Ausführungsform befindet sich der erste Nocken 54A an einer ersten axialen Position A, der zweite Nocken 54B befindet sich an einer zweiten axialen Position B, und der dritte Nocken 54C befindet sich an einer dritten axialen Position C entlang der Längsachse X.
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Unter Bezugnahme auf 4 - 5 kann sich die Nockenpackung 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 zwischen einer ersten Position (4), einer zweiten Position (8) und einer dritten Position (10) bewegen. Um dies auszuführen, können die Zylindernocken 56A, 56B physikalisch mit den jeweiligen Aktuatoren 34A, 34B wechselwirken. Wie vorstehend diskutiert wurde, weist jeder Zylindernocken 56A, 56B einen Zylindernockenkörper 58A, 58B auf und definiert eine Steuerrille 60A, 60B, die sich in den Zylindernockenkörper 58A, 58B hinein erstreckt. Jede Steuerrille 60A, 60B erstreckt sich entlang zumindest eines Abschnitts des Umfangs des jeweiligen Zylindernockenkörpers 58A, 58B.
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5 stellt schematisch die gesamte Steuerrille 60A dar (in einem begradigten Zustand), wodurch die gesamte Bogenlänge EA der Steuerrille 60A des ersten Zylindernockens 56A gezeigt wird. Die Steuerrille 60A umfasst einen ersten Rillenabschnitt 68A, einen zweiten Rillenabschnitt 70A und einen dritten Rillenabschnitt 72A, der zwischen dem ersten Rillenabschnitt 68A und dem zweiten Rillenabschnitt 70A angeordnet ist. Der erste Rillenabschnitt 68A ist von dem zweiten Rillenabschnitt 70A axial beabstandet und verläuft im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse X. Der zweite Rillenabschnitt 72A verläuft ebenso im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse X. Der dritte Rillenabschnitt 72A verbindet den ersten Rillenabschnitt 68A und den zweiten Rillenabschnitt 70A und ist relativ zu der Längsachse X schräg abgewinkelt. Speziell definiert der dritte Rillenabschnitt 72A einen ersten schiefen Winkel 74A relativ zu der Längsachse X. Während des Betriebs der Nockenwellenbaugruppe 33 können sich die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35A in axialer Richtung bewegen, wenn einer der Aktuatorstifte 64A, 64B in dem dritten Rillenabschnitt 72A angeordnet ist und sich die Basiswelle 35 dreht. Die Form der Steuerrillen 60A und 60B ist als ein einfaches schräges Profil dargestellt; die Form der Steuerrillen 60A und 60B kann jedoch auch profiliert sein, wie es erforderlich ist, um die axiale Bewegung der Nockenpackung 46A oder 46B zu steuern. Die Form der Steuerrillen 60A und 60B definiert die Geschwindigkeit und die Kraft, die der axialen Bewegung der Nockenpackungen 46A oder 46B zugeordnet sind. Nach der Bewegung der Nockenpackungen 46A, 46B können die Nockenpackungen 46A, 46B durch ein Arretierungsmerkmal bezogen auf die Basiswelle 35 in einer festen axialen Position gehalten werden. Speziell weist die Basiswelle 35 ein Arretierungsmerkmal auf (z.B. einen Kugel und eine Feder, die einer Rille laufen), welches verwendet wird, um die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 in einer festen axialen Position zu halten, wenn sich keiner der Aktuatorstifte 64A, 64B in der ausgefahrenen Position befindet.
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6 stellt die gesamte Steuerrille 60B schematisch dar (in einem begradigten Zustand), wodurch die gesamte Bogenlänge EB der Steuerrille 60B des zweiten Zylindernockens 56B gezeigt wird. Die Steuerrille 60B umfasst einen ersten Rillenabschnitt 68B, einen zweiten Rillenabschnitt 70B und einen dritten Rillenabschnitt 72B, der zwischen dem ersten Rillenabschnitt 68B und dem zweiten Rillenabschnitt 70B angeordnet ist. Der erste Rillenabschnitt 68B ist von dem zweiten Rillenabschnitt 70B axial beabstandet und verläuft im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse X. Der zweite Rillenabschnitt 72B verläuft ebenso im Wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse X. Der dritte Rillenabschnitt 72B verbindet den ersten Rillenabschnitt 68B und den zweiten Rillenabschnitt 70B und ist relativ zu der Längsachse X schräg abgewinkelt. Speziell definiert der dritte Rillenabschnitt 72B einen zweiten schiefen Winkel 74B relativ zu der Längsachse X. Der zweite schiefe Winkel 74B ist von dem ersten schiefen Winkel 74A verschieden. Beispielsweise kann der erste schiefe Winkel 74A kleiner als der zweite schiefe Winkel 74B sein. Während des Betriebs der Nockenwellenbaugruppe 33 können sich die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 in axialer Richtung bewegen, wenn einer der Aktuatorstifte 64A, 64B in dem dritten Rillenabschnitt 72B angeordnet ist und sich die Basiswelle 35 dreht.
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In 4 befindet sich das axial bewegliche Element 44 in einer ersten Position relativ zu der Basiswelle 35. Wenn sich das axial bewegliche Element 44 relativ zu der Basiswelle 35 in der ersten Position befindet, befinden sich die Nockenpackungen 46A, 46B in der ersten Position, und der erste Nocken 54A jeder Nockenpackung 46A, 46B ist im Wesentlichen mit den Motorventilen 66 ausgerichtet (siehe die erste axiale Position A). Die Motorventile 66 repräsentieren die Einlass- oder Auslassventile 26, 30, die vorstehend beschrieben sind. In der ersten Position sind die ersten Nocken 54A funktional mit den Motorventilen 66 gekoppelt. Somit weisen die Motorventile 66 einen Ventilhub auf, welcher der ersten maximalen Nockenhöhe H1 entspricht und welcher hierin als ein erster Ventilhub bezeichnet wird. Mit anderen Worten weisen die Motorventile 66 dann, wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B in der ersten Position befinden, einen ersten Ventilhub auf, welcher der ersten maximalen Nockenhöhe H1 entspricht.
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Während des Betriebs können sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B zwischen einer ersten Position (4), einer zweiten Position (8) und einer dritten Position (10) bewegen, um den Ventilhub der Motorventile 66 einzustellen. Wie vorstehend diskutiert wurde, sind die ersten Nocken 54A in der ersten Position (4) im Wesentlichen mit den Motorventilen 66 ausgerichtet. Die Drehung der Nockenpackung 46A, 46B bewirkt, dass sich die Motorventile 66 zwischen der offenen und der geschlossenen Position bewegen. Wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B in der ersten Position (4) befinden, kann der Ventilhub der Motorventile 46 zu der ersten maximalen Nockenhöhe H1 proportional sein.
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Um das axial bewegliche Element 44 von der ersten Position (4) zu der zweiten Position (8) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 34A anweisen, seinen zweiten Stift 64B von der eingefahrenen Position zu der ausgefahrenen Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 7 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der zweite Stift 64B zumindest teilweise in der Steuerrille 60A angeordnet. Die Steuerrille 60A ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den zweiten Stift 64B aufzunehmen, wenn sich der zweite Stift 64B in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der zweite Stift 64B des ersten Aktuators 34A teilweise in den ersten Rillenabschnitt 68A der Steuerrille 60A ein, und er läuft anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 72A, wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der zweite Stift 64B entlang des dritten Rillenabschnitts 72A (5) der Steuerrille 60A läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in einer ersten Richtung F von der ersten Position ( 4) zu der zweiten Position (8). Der zweite Stift 64B des ersten Aktuators 34A wird durch die Steuerrille 60A mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der Steuerrille 60A verringert, um den zweiten Stift 64B in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 34A anweisen, den zweiten Stift 64B in die eingefahrene Position zu bewegen.
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In 8 befindet sich das axial bewegliche Element 44 relativ zu der Basiswelle 35 in einer zweiten Position. Wenn sich das axial bewegliche Element 44 relativ zu der Basiswelle 35 in der zweiten Position befindet, befinden sich die Nockenpackungen 46A, 46B in der zweiten Position, und der zweite Nocken 54B jeder Nockenpackung 46A, 46B ist im Wesentlichen mit den Motorventilen 66 ausgerichtet (siehe die zweite axiale Position B). Die Motorventile 66 repräsentieren die Einlass- oder Auslassventile 26, 30, die vorstehend beschrieben sind. In der zweiten Position sind die zweiten Nocken 54B funktional mit den Motorventilen 66 gekoppelt. Somit weisen die Motorventile 66 einen Ventilhub auf, welcher der zweiten maximalen Nockenhöhe H2 (4) entspricht und welcher hierin als ein zweiter Ventilhub bezeichnet wird. Mit anderen Worten weisen die Motorventile 66 dann, wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B in der zweiten Position befinden, einen zweiten Ventilhub auf, welcher der zweiten maximalen Nockenhöhe H2 entspricht.
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Um das axial bewegliche Element 44 von der zweiten Position (8) zu der dritten Position (10) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 34A anweisen, dessen ersten Stift 64A von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 9 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der erste Stift 64A zumindest teilweise in der Steuerrille 60A positioniert. Die Steuerrille 60A ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den ersten Stift 64A aufzunehmen, wenn sich der erste Stift 64A in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der erste Stift 64A des ersten Aktuators 34A teilweise in den ersten Rillenabschnitt 68A (5) der Steuerrille 60A ein, und er läuft anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 72A (5), wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der erste Stift 64A entlang des dritten Rillenabschnitts 72A der Steuerrille 60A läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in der ersten Richtung F von der zweiten Position ( 8) zu der dritten Position (10). Der erste Stift 64A des ersten Aktuators 34A wird durch die Steuerrille 60A mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der Steuerrille 60A verringert, um den ersten Stift 64A in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 34A anweisen, den ersten Stift 64A in die eingefahrene Position zu bewegen.
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In 10 befindet sich das axial bewegliche Element 44 relativ zu der Basiswelle 35 in einer dritten Position. Wenn sich das axial bewegliche Element 44 relativ zu der Basiswelle 35 in der dritten Position befindet, befinden sich die Nockenpackungen 46A, 46B in der dritten Position, und der dritte Nocken 54C jeder Nockenpackung 46A, 46B ist im Wesentlichen mit den Motorventilen 66 ausgerichtet (siehe die dritte axiale Position C). Die Motorventile 66 repräsentieren die Einlass- oder Auslassventile 26, 30, die vorstehend beschrieben sind. In der dritten Position sind die dritten Nocken 54C funktional mit den Motorventilen 66 gekoppelt. Somit weisen die Motorventile 66 einen Ventilhub auf, welcher der dritten maximalen Nockenhöhe H3 (4) entspricht und welcher hierin als ein dritter Ventilhub bezeichnet wird. Mit anderen Worten weisen die Motorventile 66 dann, wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B in der dritten Position befinden, einen dritten Ventilhub auf, welcher der dritten maximalen Nockenhöhe H3 entspricht. Die dritten Nocken 54C der ersten und der zweiten Nockenpackung 46A, 46B können unterschiedliche maximale Nockenhöhen aufweisen.
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Um das axial bewegliche Element 44 von der dritten Position (10) zu der zweiten Position (8) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den zweiten Aktuator 34B anweisen, dessen ersten Stift 64A von der eingefahrenen Position zu der ausgefahrenen Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 11 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der erste Stift 64A zumindest teilweise in der Steuerrille 60B positioniert. Die Steuerrille 60B ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den ersten Stift 64A aufzunehmen, wenn sich der erste Stift 64A in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der erste Stift 64A des zweiten Aktuators 34B teilweise in den ersten Rillenabschnitt 68B (6) der Steuerrille 60B ein, und er läuft anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 72B (6), wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der erste Stift 64A entlang des dritten Rillenabschnitts 72B (6) der Steuerrille 60B läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in einer zweiten Richtung R von der dritten Position (10) zu der zweiten Position (8). Der erste Stift 64A des zweiten Aktuators 34B wird durch die Steuerrille 60B mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der Steuerrille 60B verringert, um den ersten Stift 64A in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den zweiten Aktuator 34B anweisen, den ersten Stift 64A in die eingefahrene Position zu bewegen.
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Um das axial bewegliche Element 44 von der zweiten Position (8) zu der ersten Position (4) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den zweiten Aktuator 34B anweisen, dessen zweiten Stift 64B von der eingefahrenen Position zu der ausgefahrenen Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 12 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der zweite Stift 64B zumindest teilweise in der Steuerrille 60B positioniert. Die Steuerrille 60B ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den zweiten Stift 64B aufzunehmen, wenn sich der zweite Stift 64B in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der zweite Stift 64B des zweiten Aktuators 34B teilweise in den ersten Rillenabschnitt 68B der Steuerrille 60B ein, und er läuft anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 72B, wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der zweite Stift 64B entlang des dritten Rillenabschnitts 72B der Steuerrille 60B läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in der zweiten Richtung R von der zweiten Position (8) zu der ersten Position (4). Der zweite Stift 64B des zweiten Aktuators 34B wird durch die Steuerrille 60B mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der Steuerrille 60B verringert, um den ersten Stift 64A in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 34A anweisen, den zweiten Stift 64B in die eingefahrene Position zu bewegen.
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13 stellt eine Nockenwellenbaugruppe 133 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dar. Die Struktur und der Betrieb der Nockenwellenbaugruppe 133 sind der Struktur und dem Betrieb der Nockenwellenbaugruppe 33 ähnlich, die vorstehend beschrieben ist. Der Kürze halber wird der Unterschied zwischen der Nockenwellenbaugruppe 133 und der in 4 gezeigten Nockenwellenbaugruppe 33 nachstehend beschrieben. Speziell umfasst die Nockenwellenbaugruppe 133 andere Zylindernocken 156A, 156B und andere Aktuatoren 134A, 134B.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 13 umfasst die Nockenwellenbaugruppe 133 einen ersten und einen zweiten Aktuator 134A, 134B, die jeweils einen einzelnen Stift 164A, 164B aufweisen. Insbesondere weist der erste Aktuator 134A einen ersten Aktuatorkörper 162A und lediglich einen Stift 164A auf, der mit dem Aktuatorkörper 162A beweglich gekoppelt ist. Der Stift 164A des ersten Aktuators 134A kann als der erste Stift bezeichnet werden, und er kann sich relativ zu dem ersten Aktuatorkörper 162A in Ansprechen auf einen Befehl oder eine Eingabe von dem Steuermodul 16 zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegen. Auf ähnliche Weise weist der zweite Aktuator 134B einen zweiten Aktuatorkörper 162B und lediglich einen Stift 164B auf, der mit dem zweiten Aktuatorkörper 162B beweglich gekoppelt ist. Der Stift 164B des zweiten Aktuators 134B kann als der zweite Stift bezeichnet werden, und er kann sich relativ zu dem zweiten Aktuatorkörper 162B in Ansprechen auf einen Befehl oder eine Eingabe von dem Steuermodul 16 zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegen.
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Die Nockenwellenbaugruppe 133 umfasst ferner einen ersten und einen zweiten Zylindernocken 156A, 156B. Der erste Zylindernocken 156A weist einen ersten Zylindernockenkörper 158A auf und definiert eine erste sowie eine zweite Steuerrille 160A, 160B, die am Umfang entlang des ersten Zylindernockenkörpers 158A angeordnet sind. Mit anderen Worten weist der erste Zylindernocken 156A zwei Steuerrillen 160A, 160B auf. Der zweite Zylindernocken 156B weist einen zweiten Zylindernockenkörper 158B auf und definiert eine dritte sowie eine vierte Steuerrille 160C, 160B, die am Umfang entlang des zweiten Zylindernockenkörpers 158B angeordnet sind. Mit anderen Worten weist der zweite Zylindernocken 158B zwei Steuerrillen 160C, 160D auf.
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14 stellt die gesamten Steuerrillen 160A, 160B (in einem begradigten Zustand) des ersten Zylindernockens 156A dar. Obwohl sie an demselben Zylindernocken 156A angeordnet sind, laufen die Steuerrillen 160A, 160B nicht zusammen. Jede der Steuerrillen 160A, 160B weist einen ersten Rillenabschnitt 168A, 168B, einen zweiten Rillenabschnitt 170A, 170B und einen dritten Rillenabschnitt 172A, 172B auf. Die dritten Rillenabschnitte 172A, 172B sind relativ zu der Längsachse X schräg abgewinkelt, und sie können somit als die abgewinkelten Rillenabschnitte bezeichnet werden. Speziell kann der Rillenabschnitt 172A als ein erster abgewinkelter Rillenabschnitt bezeichnet werden, und der Rillenabschnitt 172B kann als ein zweiter abgewinkelter Rillenabschnitt bezeichnet werden.
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15 stellt die gesamten Steuerrillen 160C, 160D (in einem begradigten Zustand) des zweiten Zylindernockens 156B schematisch dar. Obgleich sie an demselben Zylindernocken 156B angeordnet sind, laufen die Steuerrillen 160C, 160D nicht zusammen. Jede der Steuerrillen 160C, 160D umfasst einen ersten Rillenabschnitt 168C, 168D, einen zweiten Rillenabschnitt 170C, 170D und einen dritten Rillenabschnitt 172C, 172D. Die dritten Rillenabschnitte 172C, 172D sind relativ zu der Längsachse X schräg abgewinkelt, und sie können somit als die abgewinkelten Rillenabschnitte bezeichnet werden. Speziell kann der Rillenabschnitt 172C als ein dritter abgewinkelter Rillenabschnitt bezeichnet werden, und der Rillenabschnitt 172D kann als ein vierter abgewinkelter Rillenabschnitt bezeichnet werden.
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Das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B der Nockenwellenbaugruppe 133 können sich ebenfalls relativ zu der Basiswelle 35 zwischen einer ersten Position (13), einer zweiten Position (17) und einer dritten Position (19) bewegen. Um das axial bewegliche Element 44 von der ersten Position (13) zu der zweiten Position (17) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 134A anweisen, den ersten Stift 164A von der eingefahrenen Position zu der ausgefahrenen Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 16 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der erste Stift 164A zumindest teilweise in der ersten Steuerrille 160A angeordnet. Die erste Steuerrille 160A ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den ersten Stift 164A aufzunehmen, wenn sich der erste Stift 164A in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der erste Stift 164A des ersten Aktuators 134A teilweise in den ersten Rillenabschnitt 168A (14) der ersten Steuerrille 160A ein, und er gleitet anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 172A, wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der erste Stift 164A entlang des dritten Rillenabschnitts 172A (14) der ersten Steuerrille 160A läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in der ersten Richtung F von der ersten Position (13) zu der zweiten Position (17). Der erste Stift 164A des ersten Aktuators 134A wird durch die erste Steuerrille 160A mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der ersten Steuerrille 160A verringert, um den ersten Stift 164A in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 134A anweisen, den ersten Stift 164A in die eingefahrene Position zu bewegen.
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Um das axial bewegliche Element 44 von der zweiten Position (17) zu der dritten Position (19) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 134A anweisen, den ersten Stift 164A von der eingefahrenen Position in die ausgefahrene Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 18 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der erste Stift 164A zumindest teilweise in der zweiten Steuerrille 160B positioniert. Die zweite Steuerrille 160B ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den ersten Stift 64A aufzunehmen, wenn sich der erste Stift 164A in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der erste Stift 164A des ersten Aktuators 134A teilweise in den ersten Rillenabschnitt 168B (14) der zweiten Steuerrille 160B ein, und er läuft anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 172B (14), wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der erste Stift 164A entlang des dritten Rillenabschnitts 172B ( 14) der zweiten Steuerrille 160B läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in der ersten Richtung F von der zweiten Position (17) zu der dritten Position ( 19). Der erste Stift 164A des ersten Aktuators 134A wird durch die zweite Steuerrille 160B mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der zweiten Steuerrille 160B verringert, um den ersten Stift 164A in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den ersten Aktuator 134A anweisen, den ersten Stift 164A in die eingefahrene Position zu bewegen.
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Um das axial bewegliche Element 44 von der dritten Position (19) zu der zweiten Position (17) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den zweiten Aktuator 134B anweisen, den zweiten Stift 164B von der eingefahrenen Position zu der ausgefahrenen Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 20 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der zweite Stift 164B zumindest teilweise in der vierten Steuerrille 160D positioniert. Die vierte Steuerrille 160D ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den zweiten Stift 164B aufzunehmen, wenn sich der zweite Stift 164B in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der zweite Stift 164B des zweiten Aktuators 134B teilweise in den ersten Rillenabschnitt 168D (15) der vierten Steuerrille 160D ein, und er läuft anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 172D (15), wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der zweite Stift 164B entlang des dritten Rillenabschnitts 172D (15) der vierten Steuerrille 160D läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in der zweiten Richtung R von der dritten Position (19) zu der zweiten Position (17). Der zweite Stift 164B des zweiten Aktuators 134B wird durch die vierte Steuerrille 160D mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der vierten Steuerrille 160D verringert, um den zweiten Stift 164B in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den zweiten Aktuator 134B anweisen, den zweiten Stift 164B in die zurückgezogene Position zu bewegen.
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Um das axial bewegliche Element 44 von der zweiten Position (17) zu der ersten Position (13) zu bewegen, kann das Steuermodul 16 den zweiten Aktuator 134B anweisen, den zweiten Stift 164B von der eingefahrenen Position zu der ausgefahrenen Position zu bewegen, während sich die Basiswelle 35 um die Längsachse X dreht, wie es in 21 gezeigt ist. In der ausgefahrenen Position ist der zweite Stift 164B zumindest teilweise in der dritten Steuerrille 160C positioniert. Die dritte Steuerrille 160C ist daher ausgebildet, geformt und bemessen, um den zweiten Stift 164B aufzunehmen, wenn sich der zweite Stift 164B in der ausgefahrenen Position befindet. An diesem Punkt tritt der zweite Stift 164B des zweiten Aktuators 134B teilweise in den ersten Rillenabschnitt 168C (15) der dritten Steuerrille 160C ein, und er läuft anschließend entlang des dritten Rillenabschnitts 172C (15), wenn sich die Nockenpackungen 46A, 46B um die Längsachse X drehen. Wenn der zweite Stift 164B entlang des dritten Rillenabschnitts 172C (15) der dritten Steuerrille 160C läuft, bewegen sich das axial bewegliche Element 44 und die Nockenpackungen 46A, 46B relativ zu der Basiswelle 35 axial in der zweiten Richtung R von der zweiten Position (17) zu der ersten Position (13). Der zweite Stift 164B des zweiten Aktuators 134B wird durch die dritte Steuerrille 160C mechanisch eingefahren. Nachdem die Nockenpackungen 46A, 46B bewegt wurden, ist die Tiefe der dritten Steuerrille 160C verringert, um den zweiten Stift 164B in die eingefahrene Position zurückzustellen. Alternativ kann das Steuermodul 16 den zweiten Aktuator 134B anweisen, den zweiten Stift 164B in die eingefahrene Position zu bewegen.
