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Die Erfindung betrifft einen Schiebenocken für ein Schiebenockensystem eines Ventiltriebes, zum Einsatz an einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Schiebenocken zum drehfesten aber axial beweglichen Anbringen auf einer Welle vorbereitet ist, und auf der Außenseite des Schiebenockens, über den Umfang (vollständig) umlaufend, eine breitenvariable Verschiebenut vorgesehen ist, wobei die Breite der Verschiebenut in Axialrichtung des Schiebenockens gemessen ist, und in der Verschiebenut vorzugsweise genau zwei (X-artig) sich kreuzende Kulissenbahnen für einen Aktorstift/Betätigungspin/Zapfen vorgegeben sind, wobei eine Leitvorrichtung in die Verschiebenut zum Führen des Aktorstifts eingesetzt ist, welche an einem Kreuzungspunkt der Kulissenbahn zum Durchlassen des Aktorstifts unterbrochen ausgestaltet ist.
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Aus der
DE 10 2012 210 212 A1 ist bereits ein Schiebenocken bekannt. Dort wird nämlich eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, mit einem Schiebenockenelement mit Schiebenocken und sich X-förmig kreuzenden Verschiebenuten offenbart, wobei das Schiebenockenelement mit einer Innenverzahnung auf einer Zahnwelle drehfest aber axial verschiebbar angeordnet ist. Zwischen den Verschiebenuten ist ein Führungselement fixiert, das elastisch bewegliche Weichenzungen aufweist, die an einer im Kreuzungsbereich gelagerten Drehgelenkplatte geführt sind. Es ist auch eine Aktorvorrichtung mit einem aus einem Gehäuse heraus bewegbaren Aktorstift vorhanden, wobei die Aktorvorrichtung an einem Bauteil eines Zylinderkopfes oder an dem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar ist und der Aktorstift nach seiner Herausbewegung mit zumindest einer Verschiebenut des Schiebenockenelementes in Verbindung tritt. Als besonders ist in dieser Patentanmeldung herausgestellt, dass das Führungselement als C-förmig ausgeführte Feder ausgebildet und zumindest mit seinen Enden an der Zahnwelle fixiert ist.
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Ein ähnlicher Schiebenocken ist auch aus der
DE 10 2008 024 911 A1 bekannt. Dort wird nämlich ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine/Verbrennungskraftmaschine vorgestellt, mit einer Nockenwelle, die eine Trägerwelle und ein darauf drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück umfasst, das zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Erhebungen zur variablen Betätigung eines Gaswechselventils und eine Axialkulisse mit äußeren Führungswänden zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen aufweist. Der Ventiltrieb ist mit einem in die Axialkulisse radial zur Nockenwelle einkoppelbaren Betätigungsstift zum Verschieben des Nockenstifts in Richtung beider Kulissenbahnen versehen. Dabei soll das Nockenstück mit einem flexiblen Führungselement versehen sein, das zur Bildung relativ zu den äußeren Führungswänden axial beweglicher innerer Führungswände der Axialkulisse dient und das nach Art einer Weiche im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen zwischen diesen umschaltet, so dass für den Betätigungsstift eine der Kulissenbahnen freigegeben ist, wobei die andere Kulissenbahn gesperrt ist.
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Die
DE 10 2008 054 254 A1 offenbart einen Schiebenocken mit einer breitenvariablen Verschiebenut, in der jedoch keine Leitvorrichtung zum Führen des Aktorstifts eingesetzt ist.
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Bisher konnte eine in bestimmten Situationen auftretende Fehlfunktion der X-Nut-Geometrie durch eine Leitblechanordnung, wie aus der
DE 10 2012 210 212 A1 , vermieden werden. Während Versuchen, wie Parameteruntersuchungen, in denen Reibungen, Drehzahlen und Steifigkeiten variiert wurden, sind impulsartige Effekte an stromabwärtigen Bereichen von dem Kreuzungspunkt an den Leitblechen, also an dem jeweiligen „ablaufenden Arm”, sowie an den Wänden der Verschiebenut, die nach Art einer „Bremskontur”-Nut arbeiten, festgestellt worden. Der Grund für die Impulse ist in der sich einstellenden „Freiflugphase” des Aktorstifts zu sehen, also die Phase, in der der Aktorstift von der einen Wand der Verschiebenut abhebt und zur anderen Wand der Verschiebenut, der jeweiligen Kulissenbahn folgend, überführt wird. Diese Freiflugphase findet also am Kreuzungspunkt der Kulissenbahnen statt.
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Dort weist die Verschiebenut auch eine Verengung auf. Während der Freiflugphase wird der Aktorstift weder an der einen Wand der Verschiebenut, ergo einer Nutflanke, noch an einem C-Federanschlag entlang bewegt. Wegen des Freifluges bewegt sich der Schiebenocken, der auch als Nockenstück bezeichnet werden kann, undefiniert. Es kann dabei auftreten, dass der Schiebenocken nicht korrekt von der einen Schiebeposition in die andere Schiebeposition überführt wird, also nicht statt eines ersten Ventils ein zweites Ventil betätigt wird, sondern im schlimmsten Fall beide Ventile, was zu einem kapitalen Motorschaden führt. Selbst wenn der Aktorstift auf der anderen Wand der Verschiebenut ankommt, also an der anderen Nutflanke in Anlage gelangt, ist ein starker Impuls auf das Leitblech, welcher das Nockenstück wieder in Bewegung setzt, wahrzunehmen.
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Auch ist negativ zu bemerken, dass eine Arretierung, nämlich während des Freifluges, das Nockenstück zusätzlich beschleunigt. Dies führt zu einem harten Aufsetzimpuls gegen das Ende einer gefrästen Bremsflanke/Nutflanke/Wand der Verschiebenut. Dieser Nachteil, genauso wie die anderen bereits bekannten Nachteile aus dem Stand der Technik sollen vermieden und bestenfalls sogar komplett abgestellt werden. Die Freiflugphase des Aktorstifts soll möglichst eliminiert werden. Die Funktionssicherung durch ein Leitblech soll noch verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Schiebenocken ein in Bewegungsrichtung des Aktorstifts vom Kreuzungspunkt stromabwärtiger Teil der Leitvorrichtung zwei in Axialrichtung zueinander beabstandete, federelastische Blechsegmente als vom Kreuzungspunkt stromabwärtige Leitbleche aufweist und dass ein zwischen einem der stromabwärtigen Leitbleche und einer zur Anlage einer Außenumfangsfläche des Aktorstifts vorgesehenen Verschiebenutwand definierter Kanal, der die Kulissenbahn vorgibt, eine zur Bewegungsrichtung des Aktorstifts orthogonale Erstreckung hat, die gleich groß oder kleiner als der Durchmesser des Aktorstifts ist.
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Dies erzeugt eine definierte Anpresskraft an die feste Bremsflanke bzw. an der festen Bremsflanke. Die elastische Deformation der Feder ist kinematisch definiert und so ausgelegt, dass sich dieser Vorgang dauerhaft wiederholen lässt. Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass sich immer vorhersagbare Kräfte einstellen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Wenn am Kreuzungspunkt ein Drehgelenksorgan so angeordnet ist und an wenigstens einem vom Kreuzungspunkt stromabwärtigen Leitblech oder beiden vom Kreuzungspunkt stromabwärtigen Leitblechen und einem vom Kreuzungspunkt stromaufwärtigen Leitblech angebunden ist, so dass bei Bewegung des Aktorstifts auf den Kreuzungspunkt zu das stromaufwärtige Leitblech in eine erste (Axial-)Richtung gedrängt wird und das stromabwärtige Leitblech oder die stromabwärtigen Leitbleche in eine zweite (Axial-)Richtung gedrängt ist/sind, die überwiegend oder vollständig entgegengesetzt zur ersten (Axial-)Richtung ist, so kann mit hoher Wahrscheinlichkeit eine korrekte Führung und Leitung des Aktorstifts in allen Betriebszuständen gewährleistet werden.
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So ist es von Vorteil, wenn die beiden Leitbleche voneinander weg vorgespannt sind und/oder die Blechsegmente integral miteinander verbunden sind. Die als Feder agierenden Blechsegmente sind also gegeneinander verspannt verbaut und wirken impulsreduzierend. Das integrale Verbinden, also das Ausgestalten der Einzelbauteile aus einem einzigen Ursprungsbauteil, ist für eine Kostenreduktion und eine Montagevereinfachung vorteilhaft.
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Es ist zweckmäßig, wenn die beiden stromabwärtigen Leitbleche mit ihren distalen, kreuzungsnahen Enden (direkt) aneinander anliegen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit eines Steckenbleibens des Aktorstifts in der Verschiebenut reduziert.
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Wenn die beiden stromabwärtigen Leitbleche zu einer Transversalebene des Schiebenockens spiegelsymmetrisch ausgestaltet und/oder angeordnet sind, so wird die Funktion des ablaufenden Arms der Leitbleche auf die beiden Leitbleche aufgeteilt. Jedes Leitblech für sich ist für eine Verschieberichtung ausgelegt. Die Form des jeweiligen Blechs richtet sich nach der „Bremskontur”/Geometrie der jeweils nächstgelegenen Wand der Verschiebenut/Nutflanke. Im ausgelenkten Zustand bildet es zusammen mit der Wand einen Kanal, der der Breite des Aktorstifts entspricht. Der Aktorstift kann auch als Pin bezeichnet oder ausgestaltet werden.
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Für die Steuerung der Leitbleche von Vorteil ist es, wenn die Leitbleche durch ein Drehgelenk gesteuert werden. Die Anbindung der Leitbleche an dem Drehgelenk hängt von der Gestaltung der (Leit-)Bleche ab und kann in angepassten Grenzen gehalten werden.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebenut und die Leitvorrichtung bzgl. ihrer relativen Position zueinander und ihrer Geometrie, insbesondere bzgl. der Breiten- und Dickenabmessung, so aufeinander abgestimmt sind, dass der Aktorstift nicht oder nur kurz beim Entlanglaufen in der Verschiebenut, nämlich auf der einen oder anderen Kulissenbahn, zur Verschiebenutwand und der Leitvorrichtung berührungslos ist.
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Sind die Bleche im eingebauten Zustand gegenseitig, ca. um den Pin-Radius vorgespannt, genügt ein Pin zur Auslenkung beider Bleche. Der am Drehgelenk angeformte Pin drückt hierbei den passiven Blecharm zur Seite und spannt ihn somit weiter vor. Hierauf entspannt sich der andere Arm und folgt somit der Bewegung. Sind die Bleche nicht vorgespannt, muss das Drehgelenk so ausgebildet sein, dass die Bleche von außen kontaktiert werden. Hierbei schiebt das Drehgelenk eines der Bleche in Richtung des zweiten Blechs. Da sich beide Bleche im oberen Bereich berühren, wird auch das zweite Blech zur Seite bewegt.
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Auch bei dieser Ausführung ist ein Pin zwischen den Blechen von Vorteil. Seine Aufgabe ist hierbei nicht die Verschiebung der Bleche, sondern er dient, falls sehr hohe Bremskräfte auftreten, als Abstützung bzw. als Anschlag für das Blech.
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Die Einstellung des Drehgelenks geschieht auf die gleiche Weise, wie bei der schon aus der
DE 10 2012 210 212 A1 bekannten „XL-Nut”. Der stromaufwärtige Arm der C-Feder greift weiterhin ins Drehgelenk ein. Der stromabwärtige Arm ist als Abstützung für die beiden pinzettenartigen Bleche ausgeführt. Treten hohe Kräfte im Bereich nach dem Drehgelenk auf, werden diese über das entsprechende Leitblech direkt in die Abstützung geleitet.
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Reibkräfte, die tangential zwischen den ablaufenden Blechen und dem Pin entstehen, werden, wie schon in der „XL-Nut-Variante” durch eine hakenförmige Geometrie über das Drehgelenk ins Nockenstück abgeleitet.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn die Leitvorrichtung eine C-förmige Innenkontur mit Formschlussmitteln für eine Drehfestlegung an einem restlichen Schiebenockenhauptkörper aufweist.
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Die Erfindung betrifft auch einen Ventiltrieb mit einer Nockenwelle, welche einen Schiebenocken der erfindungsgemäßen Art trägt. Dadurch wird der Einsatz eines verbesserten Schiebenockensystems möglich. Die Konstruktion reduziert impulsartige Kräfte im Bereich der ablaufenden/stromabwärtigen X-Nut-Kontur, sowohl auf das Leitblech, als auch auf die C-Feder. Der Kerngedanke ist die Ausgestaltung der Leitbleche auf der ablaufenden Seite derart, dass sich ein enger Kanal ausbildet, in welchem sich der Aktorstift nahezu zwangsführen lässt.
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Die Erfindung wird nachstehend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei wird ein erstes Ausführungsbeispiel näher dargestellt. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebenockens in einer perspektivischen Darstellung,
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2 eine weitere perspektivische Darstellung des Schiebenockens aus 1, aber in einer weitergedrehten, zeitlich späteren Position,
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3 eine perspektivische Ansicht auf den Schiebenocken der 1 und 2 in einer solch verdrehten Position, in der ein Aktorstift am Kreuzungspunkt der Kulissenbahnen angeordnet ist,
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4 eine verdeutlichende, singuläre Darstellung einer am Schiebenocken der 1 bis 3 eingesetzten Leitvorrichtung und eines in Anlage gebrachten Aktorstifts,
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5 eine weitere perspektivische Darstellung der Anordung aus 4,
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6 eine weitere Stellung des Aktorstifts relativ zu der Leitvorrichtung, ähnlich zu der Darstellung der 4 bis 5, jedoch in einer zeitlich späteren Position, und
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7 eine weitere perspektivische Darstellung der Konfiguration aus 6.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebenockens 1 dargestellt, der einen Schiebenockenhauptkörper 2 aufweist. In dem Schiebenockenhauptkörper 2 ist eine Verschiebenut 3 eingebracht, bspw. eingefräst.
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Axial beabstandet zu der Verschiebenut 3 sind Nockenstücke 4 und 5 ausgebildet. Die Verschiebenut 3 weist aufeinander zu ausgerichtete Wände 6 auf. Die Wände 6 können auch als Nutflanken bezeichnet werden und sind an innenliegenden, nach innen ausgerichteten Stirnseiten des Schiebenockenhauptkörpers 2 ausgebildet. Die Verschiebenut 3 beherbergt eine Leitvorrichtung 7, zum Leiten eines Aktorstiftes 8. Die Leitvorrichtung 7 und die Wände 6 definieren Kulissenbahnen 9.
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Die Leitvorrichtung
7 ist im Bereich eines Kreuzungspunktes
10 der Kulissenbahnen
9 unterbrochen. Diese Unterbrechung
11 ist zumindest so groß, dass der Aktorstift
8 hindurch passt. Die Leitvorrichtung
7 weist ein stromaufwärtiges Leitblech
12 und zwei stromabwärtige Leitbleche
13 auf. Die Leitbleche
12 und
13 sind alle miteinander integral verbunden. Die beiden stromabwärtigen Leitbleche
13 sind jedoch gegeneinander vorgespannt, so dass ein Spalt
14 zwischen ihnen definiert ist, in welchen ein Pin eintauchen kann. Die beiden aufeinander zugewandten Enden des stromaufwärtigen Leitbleches
12 und der stromabwärtigen Leitbleche
13 sind an einem Drehgelenksorgan
15 festgelegt. Bezüglich des Drehgelenksorgans
15 wird auf die
DE 10 2012 210 212 A1 verwiesen und hier nicht näher erläutert.
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Der Schiebenockenhauptkörper 2 weist auf seiner Innenseite eine Verzahnung 16 nach Art einer Keilverzahnung auf, um ein drehfestes Koppeln, aber axial verschiebliches Anbringen an einer gegengleich außenverzahnten, nicht dargestellten Welle zu gewährleisten.
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Das Überspringen des Aktorstiftes 8 am Kreuzungspunkt 10 von der einen Wand 6 zur anderen Wand 6 der Verschiebenut 3; nach Art einer „Freiflugphase”, ist in Zusammenschau der 2 und 3 gut zu erahnen. Dabei wird die Kombination der beiden stromabwärtigen Leitbleche 13 gegengleich zum stromaufwärtigen Leitblech 12 verlagert.
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In den 4 und 5 ist auch eine gegenüber der Verzahnung 16 identische oder ähnliche Innenverzahnung 17 an der Leitvorrichtung 7 zu erkennen. Zwischen den mit dem Aktorstift 8 in gleitende Anlage gelangenden Abschnitten der stromabwärtigen Leitbleche 13 und des stromaufwärtigen Leitblechs 12 und einem radial weiter innen befindlichen Tragabschnitt 18 der Leitvorrichtung 7 ist ein segmentartiger Ringspalt 19 vorhanden.
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Das Übertreten des Aktorstiftes 8 durch die Unterbrechung 11 ist aus der Zusammenschau mit den 6 und 7 gut zu subsumieren. Die beiden stromabwärtigen Leitbleche 13 sind pinzettenartig ausgebildet und liegen an deren distalen, freien Enden in Umfangsrichtung gesehen möglichst schmal aneinander an.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiebenocken
- 2
- Schiebenockenhauptkörper
- 3
- Verschiebenut
- 4
- Nockenstück
- 5
- Nockenstück
- 6
- Wand
- 7
- Leitvorrichtung
- 8
- Aktorstift
- 9
- Kulissenbahn
- 10
- Kreuzungspunkt
- 11
- Unterbrechung
- 12
- stromaufwärtiges Leitblech
- 13
- stromabwärtiges Leitblech
- 14
- Spalt
- 15
- Drehgelenksorgan
- 16
- Verzahnung
- 17
- Innenverzahnung
- 18
- Tragabschnitt
- 19
- Ringspalt
