DE102015014175A1

DE102015014175A1 - Ventiltriebvorrichtung

Info

Publication number: DE102015014175A1
Application number: DE102015014175.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Stolk; Alexander von Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-04
Also published as: CN108350770A; US10697330B2; US20180320561A1; WO2017076482A1; CN108350770B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung (10), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Abstützelement (23) und zumindest einem gegenüber dem Abstützelement (23) axial verschiebbaren Nockenelement (14), das zumindest einen mehrspurigen Nocken (15, 19) aufweist, und mit einer Schalteinheit (24) zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14), die zumindest einen Verdrängungskörper (25) umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14) zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement (23) und das Nockenelement (14) eingebracht zu werden, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer Ventiltriebvorrichtung (10), die zumindest ein Abstützelement (23), zumindest ein gegenüber dem Abstützelement (23) axial verschiebbares Nockenelement (14), das zumindest einen mehrspurigen Nocken (15, 19) aufweist, und eine Schalteinheit (24) zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14) aufweist, die zumindest einen Verdrängungskörper (25) umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14) zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement (23) und das Nockenelement (14) eingebracht zu werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung.
Aus der DE 196 11 641 C1 ist bereits eine Ventiltriebvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, mit einem axial verschiebbaren Nockenelement, auf dem eine Schaltkulisse ausgeführt ist, in die ein Schaltelement eingeführt wird, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements in eine axiale Verschiebebewegung des Nockenelements umzusetzen.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Ventiltriebvorrichtung bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es wird eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, vorgeschlagen, mit einem Abstützelement und zumindest einem gegenüber dem Abstützelement axial verschiebbaren Nockenelement, das zumindest einen mehrspurigen Nocken aufweist, und mit einer Schalteinheit zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements, die zumindest einen Verdrängungskörper umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement und das Nockenelement eingebracht zu werden. Dadurch kann auf eine Schaltkulisse verzichtet werden und es kann ein axialer Bauraumbedarf des Nockenelements verringert werden. Dadurch kann eine kompakte Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt werden. Darunter, dass „der Verdrängungskörper dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement und das Nockenelement eingebracht zu werden”, soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass der Verdrängungskörper in eine Wirkungskette zwischen dem Abstützelement und dem Nockenelement eingebracht wird und sich über das Abstützelement abstützt, sodass das Nockenelement axial verschoben wird. Insbesondere kann der Verdrängungskörper direkt zwischen das Abstützelement und das Nockenelement eingeschoben werden und das Nockenelement direkt in axialer Richtung verdrängen. Alternativ kann beispielsweise der Verdrängungskörper zwischen das Abstützelement und ein weiteres Element eingeschoben werden und das weitere Element verdrängen, wobei durch das weitere Element dann das Nockenelement axial verschoben wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Abstützelement gehäusefest angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders gute Abstützung des Nockenelements während einer axialen Verschiebung erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Verdrängungskörper radial verschiebbar bezüglich des zumindest einen Nockenelements ist. Es kann dadurch eine Bewegung zur wirkungsmäßen Einbringung des Verdrängungskörpers zwischen das Abstützelement und das Nockenelement erreicht werden, die kürzer ist als eine Verschiebestrecke des Nockenelements. Somit kann eine besonders schnelle Umschaltung zwischen zwei Schaltstellungen, die unterschiedlichen axialen Positionen des Nockenelements zugeordnet sind, erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Verdrängungskörper eine Schrägfläche zum Einschub zwischen das Nockenelement und das Abstützelement aufweist. Dadurch kann eine im Wesentlichen sanfte Einleitung einer Verdrängungsbewegung erreicht und eine Belastung der Ventiltriebvorrichtung verringert werden. Grundsätzlich kann auch der Verdrängungskörper eine gerade Fläche aufweisen und das Nockenelement oder ein mit dem Nockenelement verbundenes Bauteil die Schrägfläche aufweisen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schrägfläche dazu vorgesehen ist, bei einem wirkungsmäßigen Einschub zwischen das Abstützelement und das Nockenelement an dem Nockenelement anzusetzen und das Nockenelement axial zu verschieben. Dadurch kann eine im Wesentlichen sanfte Einleitung einer Verdrängungsbewegung erreicht und eine Belastung der Ventiltriebvorrichtung verringert werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit ein Gehäuse umfasst, an dem der Verdrängungskörper im Wesentlichen gelagert ist. Dadurch kann eine besonders kompakte Ventiltriebvorrichtung erreicht werden. Darunter, dass „der Verdrängungskörper im Wesentlichen an dem Gehäuse gelagert ist”, soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass der Verdrängungskörper in einem Zustand, in dem er wirkungsmäßig nicht zwischen dem Abstützelement und dem Nockenelement eingebracht ist, zu zumindest 60 Prozent, vorteilhaft zu zumindest 80 Prozent und besonders bevorzugt vollständig in dem Gehäuse aufgenommen ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit einen weiteren Verdrängungskörper aufweist, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des Nockenelements in eine Gegenrichtung zu der axialen Verschiebung durch den Verdrängungskörper zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement und das Nockenelement eingebracht zu werden. Dadurch kann eine schnelle Umschaltung zwischen zwei Schaltstellungen, die unterschiedlichen axialen Positionen des Nockenelements zugeordnet sind, erreicht werden. Grundsätzlich können der Verdrängungskörper und der weitere Verdrängungskörper über eine Wippe gekoppelt sein, um ein gleichzeitiges wirkungsmäßiges Einbringen beider Verdrängungskörper zu vermeiden. Alternativ können die Verdrängungskörper auch ungekoppelt sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Verdrängungskörper ein Axiallager für das Nockenelement ausbildet. Dadurch kann auf ein zusätzliches Axiallager für die Nockenwelle verzichtet und eine kompakte Ventiltriebvorrichtung erreicht werden. Der Verdrängungskörper kann das Axiallager für das Nockenelement vollständig ausbilden oder zusammen mit weiteren Bauteilen das Axiallager ausbilden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Abstützelement dazu vorgesehen ist, ein Radiallager für das Nockenelement auszubilden. Es kann auf ein zusätzliches Radiallager für die Nockenwelle verzichtet und eine kompakte Ventiltriebvorrichtung erreicht werden. Das Abstützelement kann das Radiallager für das Nockenelement vollständig ausbilden oder zusammen mit weiteren Bauteilen das Radiallager ausbilden.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer Ventiltriebvorrichtung, die zumindest ein Abstützelement, zumindest ein gegenüber dem Abstützelement axial verschiebbares Nockenelement, das zumindest einen mehrspurigen Nocken aufweist, und eine Schalteinheit zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements aufweist, die zumindest einen Verdrängungskörper umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement und das Nockenelement eingebracht zu werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 Eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem Abstützelement und einem gegenüber dem Abstützelement axial verschiebbaren Nockenelement und mit einer Schalteinheit zur axialen Verschiebung des Nockenelements, die zumindest einen Verdrängungskörper umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements zwischen das Nockenelement und das Abstützelement eingeschoben zu werden, in einem ersten Schaltzustand, und
2 die Ventiltriebvorrichtung in einem zweiten Schaltzustand.
Die 1 und 2 zeigen eine Ventiltriebvorrichtung 10 für eine Brennkraftmaschine, mit einem axial verschiebbaren Nockenelement 14, das zwei mehrspurige Nocken 15, 19 mit jeweils zwei Nockenspuren 17, 18, 21, 22 aufweist. Die Ventiltriebvorrichtung 10 ist für eine Betätigung von nicht näher dargestellten Gaswechselventilen der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine mittels der Nockenspuren 17, 18, 21, 22 vorgesehen. Die Nockenspuren 17, 18, 21, 22 stellen unterschiedliche Ventilhübe und/oder Steuerzeiten für die Gaswechselventile bereit. Das Nockenelement weist zwei Umfangsflächen 20, 16 auf.
Die Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst eine Nockenwelle 11 mit einer Triebwelle 12 und dem Nockenelement 14. Das Nockenelement 14 ist auf der Triebwelle 12 drehfest, aber in beide Axialrichtungen verschiebbar gelagert. Die Triebwelle 12 weist an ihrem Außenumfang eine Geradverzahnung auf. Das Nockenelement 14 weist an seinem Innenumfang eine korrespondierende Geradverzahnung auf, die in die Geradverzahnung der Triebwelle 12 eingreift. Das Nockenelement 14 ist über die korrespondierende Geradverzahnung und die Geradverzahnung der Triebwelle 12 drehfest, aber in beide Axialrichtungen verschiebbar gelagert. Die Nockenwelle 11 rotiert um eine Drehachse 13 und versetzt dadurch das Nockenelement 14 in eine Drehbewegung. Die Triebwelle 12 umfasst eine Kurbelwellenanbindung zur Anbindung an eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle. Alternativ ist es vorstellbar, dass die Nockenwelle 11 aus mehreren Nockenelementen 14 zusammengesetzt ist, die an ihren Rändern ineinandergreifen. Die Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst ein Abstützelement 23, das die Nockenwelle 11 gegenüber einem Gehäuse abstützt. Das Nockenelement 14 ist gegenüber dem Abstützelement 23 axial verschiebbar auf der Nockenwelle 11 angeordnet.
Die Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst eine Schalteinheit 24 zur axialen Verschiebung des Nockenelements 14, die einen Verdrängungskörper 25 umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des Nockenelements 14 wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement 23 und das Nockenelement 14 eingebracht zu werden. Der Verdrängungskörper 25 weist eine Breite auf, die einem Verschiebeweg des Nockenelements 14 zwischen zwei Schaltstellungen, die unterschiedlichen Nockenspuren 17, 18, 21, 22 zugeordnet sind, entspricht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Verdrängungskörper 25 direkt zwischen das Abstützelement 23 und das Nockenelement 14 eingeschoben und verschiebt dadurch das Nockenelement 14 auf der Nockenwelle 11 um den Verschiebeweg zwischen zwei Schaltstellungen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Verdrängungskörper 25 zwischen das Abstützelement 23 und ein mit dem Nockenelement 14 verbundenes Element eingeschoben werden und das mit dem Nockenelement 14 verbundene Element um den Verschiebeweg zwischen zwei Schaltstellungen verschieben. Das mit dem Nockenelement 14 verbundene Element verschiebt dann seinerseits das Nockenelement 14 um den Verschiebeweg zwischen zwei Schaltstellungen. Die 1 zeigt die Ventiltriebvorrichtung 10 in einem ersten Schaltzustand, in dem die Gaswechselventile mit einem großen Hub beaufschlagt werden. Der erste Schaltzustand wird dadurch eingestellt, dass der Verdrängungskörper 25 wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement 23 und das Nockenelement 14 eingeschoben wird.
Die Schalteinheit 24 der Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst einen weiteren Verdrängungskörper 26, der gegenüber dem Verdrängungskörper 25 auf einer entgegengesetzten Seite des Abstützelements 23 angeordnet ist. Der weitere Verdrängungskörper 26 ist dazu vorgesehen, wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement 23 und das Nockenelement 14 eingeschoben zu werden, um die Ventiltriebvorrichtung 10 in einen zweiten Schaltzustand umzuschalten, in dem das Nockenelement 14 die Gaswechselventile mit einem kleinen Hub beaufschlagt (2). In einem dritten Schaltzustand, der nicht näher dargestellt ist, in dem die Verdrängungskörper 25, 26 wirkungsmäßig von dem Abstützelement 23 und dem Nockenelement 14 entfernt sind, werden die Gaswechselventile mit einem mittleren Hub beaufschlagt. Der weitere Verdrängungskörper 26 verschiebt bei einem Einschub zwischen das Abstützelement 23 und das Nockenelement 14 das Nockenelement 14 axial in eine Gegenrichtung zu der Richtung, in die der Verdrängungskörper 25 das Nockenelement 14 verschiebt.
Die Verdrängungskörper 25, 26 sind ungekoppelt ausgeführt. Grundsätzlich können der Verdrängungskörper 25 und der weitere Verdrängungskörper 26 auch über eine Wippe gekoppelt sein, sodass bei einem Einschieben des Verdrängungskörpers 25 der weitere Verdrängungskörper 26 ausgezogen wird und umgekehrt.
Der Verdrängungskörper 25 ist radial verschiebbar bezüglich des Nockenelements 14. Für eine Umschaltung auf den ersten Schaltzustand wird der Verdrängungskörper 25 radial auf das Nockenelement 14 zubewegt, bis er sich zwischen das Nockenelement 14 und das Abstützelement 23 einschiebt. Die Schalteinheit 24 umfasst einen Schaltaktor 27, der dazu vorgesehen ist, den Verdrängungskörper 25 radial auf das Nockenelement 14 zuzubewegen und von dem Nockenelement 14 wegzubewegen. Der weitere Verdrängungskörper 26 ist analog radial verschiebbar bezüglich des Nockenelements 14 ausgeführt. Die Schalteinheit 24 umfasst einen weiteren Schaltaktor 28, der dazu vorgesehen ist, den weiteren Verdrängungskörper 26 radial auf das Nockenelement 14 zuzubewegen und von dem Nockenelement 14 wegzubewegen.
Das Abstützelement 23 ist gehäusefest angeordnet und stützt die Nockenwelle 11 an einem Gehäuse der Brennkraftmaschine ab. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Abstützelement 23 direkt mit dem Gehäuse verbunden. In einer alternativen Ausgestaltung ist vorstellbar, dass das Abstützelement 23 drehfest mit der Nockenwelle 11 verbunden ist und über ein weiteres Element mit dem Gehäuse verbunden ist.
Der Verdrängungskörper 25 weist eine Schrägfläche 29 zum Einschub zwischen das Nockenelement 14 und das Abstützelement 23 auf. Bei einem wirkungsmäßigen Einschub des Verdrängungskörpers 25 berührt zuerst die Schrägfläche 29 des Verdrängungskörpers 25 das Nockenelement 14. Der Verdrängungskörper 25 weist eine Keilform auf, die die Schrägfläche 29 ausbildet. Bei dem Einschub des Verdrängungskörpers 25 gleitet der Verdrängungskörper 25 seitlich an dem Abstützelement 23 ab und greift mit einer in Radialrichtung auf das Nockenelement 14 gerichteten Kante der Keilform seitlich an einer Umfangsfläche 20 des Nockenelement 14 an. Beim weiteren Einschub des Verdrängungskörpers 25 gleitet das Nockenelement 14 an der Schrägfläche 29 ab und wird durch den Verdrängungskörper 25 in axialer Richtung um den Verschiebeweg verschoben. In einer alternativen Ausgestaltung kann auch der Verdrängungskörper 25 eine gerade Fläche aufweisen und das Nockenelement 14 oder ein mit dem Nockenelement 14 verbundenes Bauteil die Schrägfläche 29 aufweisen.
Der weitere Verdrängungskörper 26 weist ebenfalls eine Schrägfläche 30 zum Einschub zwischen das Nockenelement 14 und das Abstützelement 23 auf. Analog zum Verdrängungskörper 25 weist der Verdrängungskörper 26 ebenfalls eine Keilform auf, die die Schrägfläche 30 ausbildet.
Die Schalteinheit 24 umfasst Gehäuse 31, 32, an denen die Verdrängungskörper 25, 26 gelagert sind. In einem Zustand, in dem die Verdrängungskörper 25, 26 wirkungsmäßig nicht zwischen dem Abstützelement 23 und dem Nockenelement 14 eingebracht sind, sind die Verdrängungskörper 25, 26 zu 60 Prozent in den Gehäusen 31, 32 aufgenommen. In den Gehäusen 31, 32 sind ferner die Schaltaktoren 27, 28 zur radialen Bewegung der Verdrängungskörper 25, 26 aufgenommen.
Das Abstützelement 23 bildet ein Radiallager für das Nockenelement 14 aus. Zusätzlich zu dem Abstützelement 23 können weitere Radiallager zur Lagerung des Nockenelements 14 vorgesehen sein.
Die Verdrängungskörper 25, 26 bilden ein Axiallager für das Nockenelement 14 aus. Bei der Ausbildung des Axiallagers für das Nockenelement 14 bilden die Verdrängungskörper 25, 26 jeweils axiale Anschläge für das Nockenelement 14 aus.
Bezugszeichenliste

10: Ventiltriebvorrichtung
11: Nockenwelle
12: Triebwelle
13: Drehachse
14: Nockenelement
15: Nocken
16: Umfangsfläche
17: Nockenspur
18: Nockenspur
19: Nocken
20: Umfangsfläche
21: Nockenspur
22: Nockenspur
23: Abstützelement
24: Schalteinheit
25: Verdrängungskörper
26: Verdrängungskörper
27: Schaltaktor
28: Schaltaktor
29: Schrägfläche
30: Schrägfläche
31: Gehäuse
32: Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19611641 C1 [0002]

Claims

Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem Abstützelement (23) und zumindest einem gegenüber dem Abstützelement (23) axial verschiebbaren Nockenelement (14), das zumindest einen mehrspurigen Nocken (15, 19) aufweist, und mit einer Schalteinheit (24) zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14), die zumindest einen Verdrängungskörper (25) umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14) zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement (23) und das Nockenelement (14) eingebracht zu werden.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (23) gehäusefest angeordnet ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (25) radial verschiebbar bezüglich des zumindest einen Nockenelements (14) ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (25) eine Schrägfläche (29) zum Einschub zwischen das Nockenelement (14) und das Abstützelement (23) aufweist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägfläche (29) dazu vorgesehen ist, bei einem wirkungsmäßigen Einschub zwischen das Abstützelement (23) und das Nockenelement (14) an dem Nockenelement (14) anzusetzen und das Nockenelement (14) axial zu verschieben.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (24) ein Gehäuse (31) umfasst, an dem der Verdrängungskörper (25) im Wesentlichen gelagert ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (24) einen weiteren Verdrängungskörper (26) aufweist, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des Nockenelements (14) in eine Gegenrichtung zu der axialen Verschiebung durch den Verdrängungskörper (25) zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement (23) und das Nockenelement (14) eingebracht zu werden.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängungskörper (25) dazu vorgesehen ist, ein Axiallager für das Nockenelement (14) auszubilden.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (23) dazu vorgesehen ist, ein Radiallager für das Nockenelement (14) auszubilden.
Brennkraftmaschine mit einer Ventiltriebvorrichtung, die zumindest ein Abstützelement (23), zumindest ein gegenüber dem Abstützelement (23) axial verschiebbares Nockenelement (14), das zumindest einen mehrspurigen Nocken (15, 19) aufweist, und eine Schalteinheit (24) zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14) aufweist, die zumindest einen Verdrängungskörper (25) umfasst, der dazu vorgesehen ist, zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (14) zumindest wirkungsmäßig zwischen das Abstützelement (23) und das Nockenelement (14) eingebracht zu werden.