DE102014214259A1

DE102014214259A1 - Schiebenockensystem mit zweistufigem Aktorhub

Info

Publication number: DE102014214259A1
Application number: DE102014214259.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Ammann; Jan Pfannenmüller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-01-28
Also published as: US20170167324A1; CN106536877A; US10184365B2; WO2016012012A1; CN106536877B

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (2), der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle (1) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung (6) zur Verstellung des Schiebenockens (2) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut (3, 4) am Umfang des Schiebenockens (2) eingreifbaren Aktorstiftes (7, 8), wobei die Aktorvorrichtung (6) ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenuten (3, 4) in einem Nutabschnitt (5) des Schiebenockens (2) angeordnet sind, und mit einem Bügel (9), der den Nutabschnitt (5) mittels seitlicher Schultern (10, 11) umgreift, parallel zur Längsachse der Grundwelle (1) geführt und mit einer Ausnehmung (13) im Bereich der Aktorstifte (7, 8) versehen ist, wobei der Schiebenocken (2) zumindest zwei Verschiebenuten (3 und 4) aufweist, die zumindest teilweise unterschiedliche Tiefen aufweisen, wobei der Bügel (9) in der Aktorvorrichtung (6) geführt ist und wobei zwischen dem Bügel (9) und dem/den Aktorstift(en) (7, 8) eine formschlüssige Tiefenanschlagvorrichtung vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenuten in einem Nutabschnitt des Schiebenockens angeordnet sind, und mit einem Bügel, der den Nutabschnitt mittels seitlicher Schultern umgreift, parallel zur Längsachse der Grundwelle geführt und mit einer Ausnehmung im Bereich der Aktorstifte versehen ist.
Ein derartiges gattungsbildendes Schiebenockensystem ist aus der DE 10 2011 050 484 A1 bekannt. Bei diesem Schiebenockensystem ist die Arretiervorrichtung quer zur Aktorvorrichtung ausgerichtet und getrennt von dieser an einem Zylinderkopfdeckel der Hubkolbenbrennkraftmachine geführt. Diese Ausgestaltung benötigt daher einen großen Bauraum, der bei kleineren Brennkraftmaschinen nicht zur Verfügung steht. Weiterhin hat der winklig ausgebildete Bügel keine axiale Führung, so dass er auf dem Hochkreis des Nutabschnittes geführt ist und dort schleift. Die mit den Flanken des Nutabschnittes korrespondierenden Schultern an dem Bügel sind in Umfangsrichtung lang und damit schwer ausgebildet. Diese langen Schultern sind aber erforderlich, um beim Verschieben von einer axialen Position der Arretiervorrichtung zur anderen, das Moment aufnehmen zu können. Die Arretiervorrichtung ist dabei nicht in der Lage zusätzlich Kräfte axial zu den Aktorstiften aufzunehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiebenockensystem der gattungsbildenden Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile behoben werden und ein stabil geführter Bügel zur Verfügung steht, der in der Lage ist, Kräfte aufzunehmen und eine Führungsfunktion zu erfüllen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schiebenocken zumindest zwei Verschiebenuten aufweist, die zumindest teilweise unterschiedliche Tiefen aufweisen, dass der Bügel in der Aktorvorrichtung geführt ist und dass zwischen dem Bügel und dem/den Aktorstift(en) eine formschlüssige Tiefenanschlagvorrichtung vorgesehen ist. Durch die Führung des Bügels in der Aktorvorrichtung wird sichergestellt, dass der Bügel exakt geführt ist und Kräfte sowie sonstige Aufgabe in Verbindung mit den Aktorstiften übernehmen kann. Der Bügel ist daher in der Lage für die Aktorstifte eine formschlüssige Tiefenanschlagvorrichtung zu bilden, durch die die Aktorstifte in den zumindest teilweise mit unterschiedlichen Tiefen ausgestalteten Verschiebenuten gehalten werden. Dabei erfolgt die Schaltung der Tiefenanschlagvorrichtung durch Verschieben des Bügels, wobei die Verschiebung des Bügels ohnehin durch die Verschiebung des Schiebenockens erfolgt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass an der Ausnehmung zumindest eine in Richtung zu den Aktorstiften vorstehende Leiste angebaut ist und dass die Aktorstifte einen vorstehenden Ring aufweisen, der als Anschlag an der Leiste ausgebildet ist. Dabei weist der Ring am Aktorstift eine solche Lage auf, dass das Ende des Aktorstiftes den Nutgrund der weniger tiefen Verschiebenut dann berührt, wenn die Unterkante des Ringes die Oberkante der Leiste kontaktiert. Durch die Leiste und den Ring am Aktorstift wird sichergestellt, dass der betreffende Aktorstift in dieser Position nur die weniger tiefe Verschiebenut erreichen kann. Um auch die tiefere Verschiebenut zu erreichen wird vorgeschlagen, dass die Leiste zumindest eine, vorzugsweise zwei Aussparungen aufweist, deren Größe eine Bewegung des Ringes durch die Leiste hindurch erlaubt. Dadurch kann dann, wenn der Bügel so weit verschoben ist, dass die Aussparung zu dem zugeordneten Aktorstift passt, dieser mitsamt des Ringes die Aussparung passieren, so dass der Aktorstift in dieser Position des Bügels auch die tieferliegende Verschiebenut erreicht. Wird in dieser Position der Bügel verschoben, so hintergreift die Leiste den Ring auf der gegenüberliegenden Seite und verhindert, dass der Aktorstift die tiefer liegende Verschiebenut außerplanmäßig verlässt. Erst wenn die weitere, zweite Aussparung wieder passend zum Aktorstift und dem Ring steht, kann dieser die tiefste Verschiebenut verlassen und wieder in die Aktorvorrichtung einfahren. Um dies sicherzustellen, ist der Abstand zwischen der Unterkante des Ringes/Oberkante der Leiste und der Oberkante des Ringes/Unterkante der Leiste im Wesentlichen dem Tiefenunterschied der Verschiebenuten angepasst. Der Bügel kann gleichzeitig mit einer Vorrichtung zur Arretierung des Schiebenockens in den unterschiedlichen axialen Positionen in Verbindung stehen, wobei am Bügel Vertiefungen vorgesehen sind, in die an der Aktorvorrichtung geführte, federbelastete Arretierkörper eingreifen. Es kann aber auch eine andere Arretiervorrichtung vorgesehen werden, die z. B. federbelastete Arretierkörper in der Grundwelle aufweist, die mit Innenrillen am Schiebenocken korrespondieren.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bügels der Arretiervorrichtung,
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bügels ähnlich 1 mit eingezeichneten Aktorstiften,
3 zeigt einen Schnitt radial durch die Grundwelle, den Verschiebenocken und die Aktorvorrichtung,
4 bis 6 zeigen Schnitte entsprechend den Linien I-I, H-H und J-J in 3 durch das Schiebenockensystem,
7 zeigt einen Schnitt entsprechend 3 mit einer anderen Tiefenposition der Aktorstifte und
8 bis 10 zeigen Schnitte entsprechend den Linie I-I, H-H und J-J in 7.
In den 1 bis 10 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Grundwelle bezeichnet, auf der drehfest, aber axial verschiebbar, ein Schiebenocken 2 angeordnet ist. Der Schiebenocken 2 weist einen vorstehenden Nutabschnitt 5 auf, in dem zwei Verschiebenuten 3 und 4 eingearbeitet sind. Anstelle des vorstehenden Nutabschnitts kann dieser auch durch Nuten oder Einschnitte von den übrigen Bereichen des Schiebenockens 2 getrennt sein, um einen Eingriff der im Folgenden noch beschriebenen Schultern 10, 11 zu ermöglichen. Die Verschiebenut 3 ist mit einer geringen Tiefe in den Nutabschnitt 5 eingearbeitet, während die Verschiebenut 4 tiefer in den Nutabschnitt 5 eingreift. Mit 6 ist eine Aktorvorrichtung bezeichnet, die, nicht dargestellt, an einem Bauteil der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt ist. In der Aktorvorrichtung 6 sind zwei Aktorstifte 7 und 8 eingebaut, die z. B. von einer nicht dargestellten elektromagnetischen Schaltvorrichtung in Richtung zum Nutabschnitt 5 oder in Gegenrichtung bewegt werden können und vorzugsweise von einem Federelement wieder eingezogen oder ausgefahren werden. An dem dem Nutabschnitt 5 zugewandten Ende der Aktorvorrichtung 6 ist ein Bügel 9 gelagert, der parallel zur Achse der Grundwelle 1 geführt ist. Der Bügel 9 weist Schultern 10 und 11 auf, die den Nutabschnitt 5 umgreifen oder in die Nuten oder Einschnitte eingreifen, so dass der Bügel 9 entsprechend der Verschiebung des Schiebenockens 2 ebenfalls verschoben wird. Der Bügel 9 weist an seinen Führungsschienen Vertiefungen 12 auf, in die federbelastete Arretierkörper eingreifen und dadurch den Bügel 9 in unterschiedlichen den Stellungen des Schiebenockens 2 angepassten Positionen arretieren. Der Bügel 9 hat eine zentrale Ausnehmung 13, so dass die Aktorstifte 7 und 8 diese Ausnehmung durchdringen können. Neben der Ausnehmung 13 sind seitliche Leisten 14 und 15 angearbeitet, deren Abstand, abgesehen von zweckmäßiger Weise vorhandenem Spiel, dem Durchmesser der Aktorstifte 7 und 8 entspricht. Auf den Aktorstiften 7 und 8 sind Ringe 16 und 17 befestigt oder angebracht, die durch die Leisten 14 und 15 an ihrer Bewegung gehindert werden, so dass sie nur so weit ausfahren können, dass das Ende der Aktorstifte 7 und 8 den Nutengrund der weniger tiefen Verschiebenut 3 erreichen kann. An den Leisten 14 und 15 sind weiterhin Aussparungen 18 eingearbeitet, deren Innenabmessung dem Außendurchmesser der Ringe 16 und 17 entspricht, so dass bei zugeordneter Lage des Bügels 9 zu den Aktorstiften 7, 8 die Ringe 16, 17 und damit die Aktorstifte 7, 8 die Aussparungen 18 durchdringen können, so dass die Aktorstifte 7, 8 auch die tiefere Verschiebenut 4 erreichen können (siehe insbesondere 7 und 9). Anstelle der Ringe 16, 17, die die Aktorstifte 7 und 8 mit der einen Seite am Eindringen und mit der anderen Seite am Austreten in und aus der tieferen Nut 4 hindern können, können an den Aktorstiften 7 und 8 je zwei Einstiche eingearbeitet sein, die bei geänderten Abmessungen der Leisten 14 und 15 sowie der Aussparungen 18 und ggf. deren Lagen, die Aufgaben der Ringe 16, 17 übernehmen können. Der Bügel 9 bildet daher einen formschlüssigen Tiefenanschlag für die Aktorstifte 7, 8, so dass diese in den unterschiedlich tiefen Verschiebenuten 3 und 4 gehalten werden. Der Bügel 9 ist dazu auch festigkeitsmäßig in der Lage, da er exakt in der Aktorvorrichtung geführt ist.
Bezugszeichenliste

1: Grundwelle
2: Schiebenocken
3, 4: Verschiebenuten
5: Nutabschnitt
6: Aktorvorrichtung
7, 8: Aktorstifte
9: Bügel
10, 11: Schultern
12: Vertiefungen
13: Ausnehmungen
14, 15: Leisten
16, 17: Ringe
18: Aussparungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011050484 A1 [0002]

Claims

Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (2), der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle (1) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung (6) zur Verstellung des Schiebenockens (2) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut (3, 4) am Umfang des Schiebenockens (2) eingreifbaren Aktorstiftes (7, 8), wobei die Aktorvorrichtung (6) ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenuten (3, 4) in einem Nutabschnitt (5) des Schiebenockens (2) angeordnet sind, und mit einem Bügel (9), der den Nutabschnitt (5) mittels seitlicher Schultern (10, 11) umgreift, parallel zur Längsachse der Grundwelle (1) geführt und mit einer Ausnehmung (13) im Bereich der Aktorstifte (7, 8) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebenocken (2) zumindest zwei Verschiebenuten (3 und 4) aufweist, die zumindest teilweise unterschiedliche Tiefen aufweisen, dass der Bügel (9) in der Aktorvorrichtung (6) geführt ist und dass zwischen dem Bügel (9) und dem/den Aktorstift(en) (7, 8) eine formschlüssige Tiefenanschlagvorrichtung vorgesehen ist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Tiefenanschlagvorrichtung durch Verschieben des Bügels (9) erfolgt.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausnehmung (13) zumindest eine in Richtung zu den Aktorstiften (7, 8) vorstehende Leiste (14, 15) angebaut ist und dass der/die Aktorstift(e) (7, 8) einen vorstehenden Ring (16, 17) aufweisen, der als Anschlag an der Leiste (14, 15) ausgebildet ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Ring(e) (16, 17) an dem/den Aktorstift(en) (7, 8) eine solche Lage aufweisen, dass das Ende des Aktorstiftes (7, 8) den Nutgrund der weniger tiefen Verschiebenut (3) dann berührt, wenn die Unterkante des Ringes (16, 17) die Oberkante der Leiste (14, 15) kontaktiert.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiste (14, 15) zumindest eine Aussparung (18) aufweist, deren Größe eine Bewegung des Ringes (16, 17) durch die Leiste (14, 15) hindurch erlaubt.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Unterkante des Ringes (16, 17)/Oberkante der Leiste (14, 15) und der Oberkante des Ringes (16, 17)/Unterkante der Leiste (14, 15) im Wesentlichen dem Tiefenunterschied der Verschiebenuten (3, 4) entspricht.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass statt des/der Ring(e) (16, 17) an dem/den Aktorstift(en) (7, 8) zumindest ein Einstich in die Wandung des/der Aktorstift(en) (7, 8) vorgesehen ist.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass statt eines Ringes (16 oder 17) zwei Einstiche eingearbeitet sind.