DE102014215702A1

DE102014215702A1 - Schiebenockensystem mit indirektem Zugriff der Aktorstifte

Info

Publication number: DE102014215702A1
Application number: DE102014215702.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Biermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-02-11

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (2), 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 (2) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines mit dem Schiebenocken (2) in Wirkverbindung stehenden Aktorstiftes (10), der unter Einwirkung eines Federelements (12) und einer elektromagnetischen Steuereinheit verschiebbar ausgebildet ist, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse (1) aufweist, wobei am Gehäuse (1), längs der Grundwelle verschiebbar, eine Schaltbrücke (5) gelagert ist, die mit dem Schiebenocken (2) drehbar aber axial fest verbunden ist, dass zwei Aktorstifte (10) vorgesehen sind, die an ihren dem Schiebenocken (2) zugewandten Enden Schrägen (11) aufweisen oder mit entsprechenden Zwischenstücken in Verbindung stehen und mit parallel zur Achse der Grundwellen an der Schaltbrücke (5) versehenen, gegenläufig ausgerichteten Schrägflächen (9) in Wirkverbindung stehen.

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 mit dem Schiebenocken in Wirkverbindung stehenden Aktorstiftes, der unter Einwirkung eines Federelements und einer elektromagnetischen Steuereinheit verschiebbar ausgebildet ist, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse aufweist.
Derartige Schiebenockensysteme sind inzwischen allgemein gekannt. So zeigt z.B. die DE 10 240 774 A1 die Ausgestaltung einer Aktorvorrichtung, bei der die Aktorstifte mittels einer elektromagnetischen Steuereinheit ausgefahren und mittels eines Federelements eingezogen werden. Die Aktorstifte greifen dabei, wie in der EP 0 798 451 A1 dargestellt und beschrieben, in Verschiebenuten am Umfang der Schiebenocken ein und verschieben diese, da die Verschiebenuten spiralförmig ausgebildet sind. Das aufgrund der Drehzahl der Nockenwelle erforderliche, sehr schnelle Einfahren der Aktorstifte in die Verschiebenuten führt zu hohen Belastungen und hohem Verschleiß der Aktorstifte und der Verschiebenuten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiebenockensystem der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile behoben werden. Es soll ein Schiebenockensystem zur Verfügung gestellt werden, bei dem niedrige Kräfte auf die Aktorstifte wirken und eine erheblich verschleißreduzierte Ausgestaltung zur Verfügung gestellt wird. Dies soll mit einfachen kostengünstigen Mitteln erfolgen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass am Gehäuse der Aktorvorrichtung, längs der Grundwelle verschiebbar, eine Schaltbrücke gelagert ist, die mit dem Schiebenocken drehbar, aber axial fest verbunden ist, dass zwei Aktorstifte vorgesehen sind,
die an ihren den Schiebenocken zugewandten Enden Schrägen aufweisen oder mit entsprechenden Zwischenstücken in Verbindung stehen und mit parallel zur Grundwellenachse an der Schaltbrücke vorgesehenen, gegenläufig ausgerichtete Schrägflächen in Wirkverbindung stehen. Die Verbindung der Schaltbrücke mit dem Schiebenocken erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass am Umfang des Schiebenockens eine Nut eingearbeitet ist, in die ein an der Schaltbrücke vorgesehenes Mitnahmeelement angreift. Dieses Mitnahmeelement kann verschiedenartig ausgebildet sein. Dabei reicht eine Kontaktnase aus, die in die Nut eingreift und fest an der Schaltbrücke angeordnet ist. Es ist aber auch denkbar, eine Schaltgabel vorzusehen, die in die Nut eingreift. Die Verschiebung des Schiebenockens in die unterschiedlichen axialen Positionen erfolgt dadurch, dass einer der Aktorstifte in Richtung zur Grundwelle vorgeschoben wird und der andere Aktorstift gegen die Kraft des Federelements angehoben wird. Dadurch erfolgt über die Schrägen und die Schrägflächen eine Verschiebung der Schaltbrücke und des Schiebenockens. Die Schrägen bzw. die Schrägflächen werden in ihrer Steigung so ausgelegt, dass entsprechend der Verstellkraft der Aktorstifte ein hinreichender Weg zum Verschieben des Schiebenockens erfolgen kann. Die Aktorstifte können direkt die Schrägen aufweisen, es können aber auch Zwischenstücke vorgesehen sein, die die Schrägen beinhalten. Um den Schiebenocken um einen bestimmten Weg zu verschieben, muss einer der Aktorstifte einen definierten Weg zurücklegen. Dies kann über Anschläge zwischen den Aktorstiften und der Aktorvorrichtung erfolgen, die die Ausfahrwege der Aktorstifte begrenzen. Durch diese Ausgestaltung lassen sich mit komplettem Ausfahrweg des einen oder des anderen Aktorstiftes und einer Zwischenstellung drei Positionen des Schiebenockensystems verwirklichen. Es können aber auch, z. B. mit verstellbaren Anschlägen, mehr als drei Positionen verwirklicht werden. Da das Schiebenockensystem zweckmäßiger Weise mittels einer Arretiervorrichtung in den unterschiedlichen Positionen gehalten werden sollte, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Schaltbrücke Rastvertiefungen aufweist, die mit federbelasteten, im Gehäuse geführten Rastkörpern in Verbindung steht. Dadurch wird eine Doppelfunktion der Schaltbrücke dargestellt.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:
1 zeigt eine Seitenansicht eines Schiebenockens und eines Gehäuse der Aktorvorrichtung,
2 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse und den Schiebnocken,
3 zeigt einen zu 2 versetzten Schnitt durch das Gehäuse und den Schiebenocken und
4 zeigt einen Querschnitt durch den Schiebenocken und das Gehäuse der Aktorvorrichtung.
In den 1 bis 4 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Gehäuse einer Aktorvorrichtung bezeichnet, das in einem nicht dargestellten Bauteil der Brennkraftmaschine im Bereich eines Zylinderkopfes befestigt ist. Das Gehäuse 1 korrespondiert mit einem Schiebenocken 2, der Bestandteil eines Schiebenockensystems ist und mit einer korrespondieren Grundwelle eine Nockenwelle darstellt. In dem Schiebenocken 2 ist eine Nut 3 eingearbeitet, die ringförmig ausgeführt ist. In der Nut 3 ist eine Nase 4 eingeführt, die Bestandteil einer Schaltbrücke 5 ist. Verursacht durch die Nut 3 und die Nase 4 verschieben sich der Schiebenocken 2 und die Schaltbrücke 5 synchron zueinander. Die Schaltbrücke 5 ist über Leisten in dem Gehäuse 1 gelagert, wobei die Leisten Rastvertiefungen 6 aufweisen, die mit als Kugeln ausgeführten Rastkörper 7 in Wirkverbindung stehen. Die Rastkörper 7 sind durch Druckfedern 8 belastet, so dass eine Arretiervorrichtung gegeben ist, die die Schaltbrücke 5 und damit den Schiebenocken 2 in unterschiedlichen axialen Positionen kraftschlüssig stabilisiert. An der Schaltbrücke 5 sind parallel zur Achse der Grundwelle bzw. Achse des Schiebenockens 2 gegenläufig ausgerichtete Schrägflächen 9 eingearbeitet, die mit den Aktorstiften 10 in Wirkverbindung stehen, wobei die Aktorstifte 10 Schrägen 11 aufweisen, die zu den Schrägflächen 9 passen. Die Aktorstifte 10 sind mittels Federelementen 12 in Richtung weg von den Schrägflächen 9 vorgespannt, so dass nicht dargestellte elektromagnetische Steuereinheiten die Aktorstifte 10 in Richtung zu den Schrägflächen 9 bewegen können. In 2 ist eine Mittelstellung der Schaltbrücke 5 dargestellt. Wird nun einer der Aktorstifte 10 durch die nicht dargestellte elektromagnetische Steuereinheit vorwärts bewegt, so verschiebt dieser die Schaltbrücke 5 in Richtung zum anderen Aktorstift 10, wodurch dieser entgegen der Kraft des Federelements 12 angehoben wird. Die Kraft der elektromagnetischen Steuereinheit ist insofern überschaubar, weil die Federelemente 12 in den beiden Aktorstiften über die Schaltbrücke 5 in wagenbalkenartiger Verbindung stehen, so dass sich die Kräfte, abgesehen von den Reibungsverhältnissen, nahezu ausgleichen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schiebenockensystems mit der Schaltbrücke werden die Belastung und der Verschleiß der Aktorstifte erheblich reduziert und der Verschleiß verringert.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Schiebenocken
3: Nut
4: Nase
5: Schaltbrücke
6: Rastvertiefungen
7: Rastkörper
8: Druckfedern
9: Schrägflächen
10: Aktorstifte
11: Schrägen
12: Federelemente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10240774 A1 [0002]
EP 0798451 A1 [0002]

Claims

Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (2), 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 (2) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines mit dem Schiebenocken (2) in Wirkverbindung stehenden Aktorstiftes (10), der unter Einwirkung eines Federelements (12) und einer elektromagnetischen Steuereinheit verschiebbar ausgebildet ist, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (1), längs der Grundwelle verschiebbar, eine Schaltbrücke (5) gelagert ist, die mit dem Schiebenocken (2) drehbar aber axial fest verbunden ist, dass zwei Aktorstifte (10) vorgesehen sind, die an ihren dem Schiebenocken (2) zugewandten Enden Schrägen (11) aufweisen oder mit entsprechenden Zwischenstücken in Verbindung stehen und mit parallel zur Achse der Grundwellen an der Schaltbrücke (5) versehenen, gegenläufig ausgerichteten Schrägflächen (9) in Wirkverbindung stehen.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Aktorstiften (10) und der Aktorvorrichtung Anschläge vorgesehen sind, die die Ausfahrwege der Aktorstifte (10) begrenzen.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Schiebenockens (2) eine Nut (3) eingearbeitet ist, in die eine an der Schaltbrücke (5) vorgesehenes Mitnahmeelement eingreift.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbrücke (5) Rastvertiefungen (6 aufweist, die mit federbelasteten, im Gehäuse (1) geführten Rastkörpern (7) zur Bildung einer Arretiervorrichtung in Wirkverbindung stehen.