-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Grundwelle, auf welcher mindestens ein Nockenstück drehfest und axial verschiebbar geführt ist, wobei das mindestens eine Nockenstück auf der Grundwelle gezielt in unterschiedlichen axialen Stellungen positionierbar ist, wobei radial zwischen der Grundwelle und dem mindestens einen Nockenstück je eine Arretiereinrichtung vorgesehen ist, welche abseits einer gewollten Verschiebung zwischen den Stellungen eine Arretierung des mindestens einen Nockenstück vornimmt, und wobei die Arretiereinrichtung ein Arretierelement umfasst, welches axial mit dem mindestens einen Nockenstück oder der Grundwelle gekoppelt ist und für die Arretierung des mindestens einen Nockenstücks mit einer Rastierkontur der Arretiereinrichtung zusammenwirkt, die seitens der Grundwelle oder dem mindestens einen Nockenstück ausgestaltet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein vorgenannter Ventiltrieb zur Anwendung kommt.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 10 2011 000 510 A1 geht ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine hervor, bei welchem ein mehrere Einzelnocken aufweisendes Nockenstück drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundwelle geführt ist. Das Nockenstück kann dabei auf der Grundwelle in unterschiedlichen Stellungen positioniert werden, um je zwei der Einzelnocken axial in Überdeckung mit je zugehörigen Übertragungselementen zu bringen und den Nockenerhebungen dieser Einzelnocken entsprechende Öffnungs- und Schließbewegungen zugehöriger Gaswechselventile der Brennkraftmaschine zu erzeugen. Der Ventiltrieb ist also nach Art eines Schiebenockensystems realisiert.
-
Radial zwischen Grundwelle und Nockenstück ist zudem eine Arretiereinrichtung vorgesehen, über welche ein ungewolltes Verlassen der jeweils aktuell eingestellten Stellung des Nockenstücks auf der Grundwelle unterbunden wird. Diese Arretiereinrichtung setzt sich dabei aus einem Arretierelement in Form einer Kugel und einer Rastierkontur zusammen, wobei die Kugel in einer Querbohrung der Grundwelle aufgenommen und über ein Federelement gegen die seitens des Nockenstücks ausgestaltete Rastierkontur vorgespannt ist. In jeder Stellung des Nockenstücks auf der Grundwelle kommt die Kugel dabei in je einer Mulde der Rastierkontur zum Liegen, so dass einem Verlassen der jeweiligen Stellung ein Widerstand entgegengesetzt wird.
-
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei bei diesem Ventiltrieb eine Arretierung eines auf einer Grundwelle axial verschiebbaren Nockenstücks möglichst robust und mit niedrigem Herstellungsaufwand realisiert sein soll.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Brennkraftmaschine, bei welcher ein vorgenannter Ventiltrieb zur Anwendung kommt, ist ferner Gegenstand von Anspruch 8.
-
Gemäß der Erfindung umfasst ein Ventiltrieb eine Grundwelle, auf welcher mindestens ein Nockenstück drehfest und axial verschiebbar geführt ist. Dabei kann das mindestens eine Nockenstück auf der Grundwelle gezielt in unterschiedlichen axialen Stellungen positioniert werden, wobei radial zwischen der Grundwelle und dem mindestens einen Nockenstück je eine Arretiereinrichtung vorgesehen ist, welche abseits einer gewollten Verschiebung zwischen den Stellungen eine Arretierung des mindestens einen Nockenstück vornimmt. Die Arretiereinrichtung umfasst ein Arretierelement, welches axial mit dem mindestens einen Nockenstück oder der Grundwelle gekoppelt ist und für die Arretierung des mindestens einen Nockenstücks mit einer Rastierkontur der Arretiereinrichtung zusammenwirkt, die seitens der Grundwelle oder dem mindestens einen Nockenstück ausgestaltet ist
-
Der Ventiltrieb ist also prinzipiell nach Art eines Schiebenockenventiltriebes gestaltet, bei welchem zumindest ein Nockenstück drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundwelle platziert ist, um in unterschiedlichen Stellungen eine jeweilige Ansteuerung zumindest eines zugeordneten Gaswechselventils mit voneinander abweichend gestalteten Einzelnocken des Nockenstücks vorzunehmen. Diese Einzelnocken sind dabei an zumindest einem Nockenabschnitt des zumindest einen Nockenstücks axial nebeneinanderliegend vorgesehen. In jeder Stellung des Nockenstücks wird je einer der Einzelnocken axial in Überdeck mit einem dem Nockenabschnitt zugeordneten Übertragungselement gebracht, an welchem der Einzelnocken dann anläuft und dieses entsprechend seiner jeweiligen Nockenerhebung betätigt. Das jeweilige Übertragungselement setzt die jeweilige Nockenkontur des Einzelnockens im Folgenden in entsprechende Öffnungs- und Schließbewegungen des zumindest einen Gaswechselventils um. Prinzipiell kann es sich bei einem Übertragungselement dabei um einen hebelartigen Nockenfolger, wie einen Schlepp- oder Kipphebel, oder auch um einen Tassenstößel handeln.
-
Das mindestens eine Nockenstück umfasst dabei dann neben dem mindestens einen Nockenabschnitt bevorzugt auch einen Kulissenabschnitt, an dessen Außenumfang mindestens eine, gewindeartig verlaufende Verschiebenut ausgestaltet ist. Diese Verschiebenut dient dabei dem Einfassen mindestens eines Aktuatorstifts eines dem Nockenstück zugeordneten Stellaktuators, wobei mit Einfassen des Aktuatorstifts des ortsfesten Stellaktuators entsprechend dem Verlauf der Verschiebenut eine Axialverschiebung des Nockenstücks zur Grundwelle zwischen den Stellungen eingeleitet wird.
-
Erfindungsgemäß ist die Arretiereinrichtung dafür vorgesehen, um abseits einer gewollten Einleitung einer Axialverschiebung des Nockenstücks zur Grundwelle eine Axialbewegung des Nockenstücks zu unterbinden. Wird also nicht über den mindestens einen Stellaktuator eine Axialverschiebung des Nockenstücks zur Grundwelle eingeleitet, so hindert die Arretiereinrichtung das Nockenstück an Axialbewegungen.
-
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das Arretierelement mindestens eine radial federnde Lasche aufweist, die gegen die Rastierkontur vorgespannt ist und dort in jeder Stellung des mindestens einen Nockenstück in je einer seitens der Rastierkontur definierten Mulde zum Liegen kommt. Mit anderen Worten weist das Arretierelement mindestens eine Lasche auf, die in radialer Richtung federnd angeordnet ist und gegen die Rastierkontur drückt. Entsprechend der Anzahl an Stellungen, in welcher das mindestens eine Nockenstück auf der Grundwelle positioniert werden kann, ist die Rastierkontur mit Mulden ausgestattet, wobei die mindestens eine federnde Lasche des Arretierelements in jeder Stellung des Nockenstücks in jeweils einer der Mulden zum Liegen kommt, so dass das Andrücken der Lasche an die Rastierkontur dem ungewollten Verlassen der jeweiligen Stellung des Nockenstücks einen Widerstand entgegensetzt.
-
Eine derartige Ausgestaltung eines Ventiltriebes hat dabei den Vorteil, dass sich eine Arretiereinrichtung mit federnder Lasche und Rastierkontur mit niedrigem Herstellungsaufwand realisieren lässt. Des Weiteren lässt sich ein Arretierelement mit mindestens einer, radial federnder Lasche sehr kompakt zwischen Grundwelle und Nockenstück anordnen, so dass den Ventiltrieb schwächende Ausnehmungen und Bohrungen weitestgehend entfallen können bzw. sehr klein gehalten werden können. Insgesamt lässt sich damit ein Ventiltrieb realisieren, bei welchem das jeweilige Nockenstück zuverlässig an einem ungewollten Verlassen einer jeweiligen Stellung gehindert wird, der aber gleichzeitig robust gestaltet ist.
-
Im Falle der
DE 10 2011 000 510 A1 ist die Arretiereinrichtung hingegen nach Art einer Feder-Kugel-Arretierung gestaltet, bei welcher das Halten des Nockenstücks in der jeweiligen Stellung über die mittels des Federelements gegen die Rastierkontur vorgespannte Kugel realisiert ist. Allerdings ist hier der Fertigungsaufwand im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Lösung erhöht und die Querbohrung, in welcher die Kugel und auch das Federelement aufgenommen sind, schwächen die Grundwelle entsprechend.
-
Unter einer „Lasche“ des Arretierelements wird im Sinne der Erfindung ein Segment des Arretierelements verstanden, welches mit einem freien Ende in radialer Richtung, also entweder nach radial innen oder nach radial außen, eine Federkraft ausüben kann. Insbesondere liegen hierzu das freie Ende der jeweiligen Lasche und ein Ende, mit welchem die Lasche an dem übrigen Teil des Arretierelements angebunden ist, ausreichend beabstandet zueinander, wobei die Lasche dann einen in radialer Richtung orientierten, gekrümmten Verlauf aufweist, um insgesamt die Federwirkung in der jeweiligen radialen Richtung zu realisieren.
-
Im Rahmen der Erfindung ist mit „axial“ eine Orientierung in Richtung einer Rotationsachse der Grundwelle zu verstehen, während „radial“ eine Orientierung in Durchmesserrichtung der Grundwelle meint.
-
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist das Arretierelement als hülsenartiges Bauteil gestaltet. Hierdurch kann das Arretierelement auf einfache Art und Weise umlaufend zwischen der Grundwelle und dem Nockenstück vorgesehen werden. In Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das hülsenartige Bauteil in das mindestens eine Nockenstück ein- oder auf die Grundwelle aufgepresst. Die Hülse ist also entweder in eine Innenbohrung des Nockenstücks eingepresst oder aber auf die Grundwelle in dem entsprechenden Bereich aufgepresst, je nachdem, mit welchem dieser beiden Bauteile das Arretierelement axial gekoppelt ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist das Arretierelement als Blechbauteil ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass der Herstellungsaufwand zur Fertigung des Arretierelements damit sehr niedrig gehalten werden kann, indem das Arretierelement als Umformteil aus Blech gefertigt wird.
-
In Weiterbildung der Erfindung weist das Arretierelement mehrere umfangsverteilte, federnde Laschen auf. Vorteilhafterweise wird hierdurch die Arretierung des Nockenstücks auf der Grundwelle gleichmäßig über den Umfang verteilt verwirklicht, indem die mehreren Laschen des Arretierelements in der jeweiligen Stellung des Nockenstücks in entsprechende Mulden der Rastierkontur einfassen.
-
Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Rastierkontur umlaufend an der Grundwelle oder dem mindestens einen Nockenstück ausgestaltet ist. Hierdurch können die Mulden der Rastierkontur mit niedrigem Herstellungsaufwand im Rahmen eines Drehvorganges gefertigt werden. Des Weiteren ist keine bestimmte Lage des Arretierelements zu den Mulden der Rastierkontur im Rahmen der Montage sicherzustellen. Insbesondere bei mehreren Laschen des Arretierelements wird dementsprechend unabhängig der Lage des Arretierelements in Umfangsrichtung sichergestellt, dass die Laschen in den Stellungen des Nockenstücks stets in den Mulden der Rastierkontur zum Liegen kommen.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist das Arretierelement mit einem radial vorkragenden Bund versehen, mit welchem sich das Arretierelement axial am mindestens einen Nockenstück oder der Grundwelle abstützt. Einerseits kann das Arretierelement hierdurch axial zu dem mindestens einen Nockenstück oder auch der Grundwelle positioniert werden, zum anderen wird hierdurch in einer axialen Richtung ein Formschluss zwischen beiden Bauteilen verwirklicht, so dass sich das Arretierelement in dieser Richtung nicht relativ zu dem mindestens einen Nockenstück bzw. der Grundwelle bewegen kann.
-
Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Arretiereinrichtung radial zwischen dem mindestens einen Nockenstück und der Grundwelle angeordnet ist. Dabei kann das Arretierelement mit dem mindestens einen Nockenstück gekoppelt sein, wobei die Rastierkontur dann seitens der Grundwelle ausgestaltet ist. Dies kann aber auch genau gespiegelt verwirklicht sein, d. h. das Arretierelement ist axial mit der Grundwelle gekoppelt, während die Rastierkontur seitens des mindestens einen Nockenstücks ausgestaltet ist, also hier an einer Innenbohrung definiert ist.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine Schnittdarstellung eines Ventiltriebes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Ventiltriebes aus 1; und
-
3A bis 3C Schnittdarstellungen des Ventiltriebes aus 1, gezeigt im Zuge der Verschiebung eines Nockenstücks des Ventiltriebes.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
Aus 1 geht eine Schnittdarstellung eines Ventiltriebes 1 für eine Brennkraftmaschine hervor, wobei dieser Ventiltrieb 1 dabei entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist. Der Ventiltrieb 1 umfasst eine Grundwelle 2, die an einem Außenumfang mit einem Außenprofil 3 ausgestattet ist, auf welchem ein Nockenstück 4 drehfest und axial verschiebbar geführt ist. Hierzu ist das Nockenstück 4 an einer Durchgangsbohrung 5 mit einem Innenprofil 6 versehen, das korrespondierend zu dem Außenprofil 3 der Grundwelle 2 gestaltet ist. Das Außenprofil 3 und das Innenprofil 6 liegen dabei bevorzugt als Mitnahmeverzahnungen vor, welche eine drehfeste Koppelung der Grundwelle 2 und des Nockenstücks 4 realisieren, gleichzeitig aber eine axiale Verschiebbarkeit des Nockenstücks 4 zur Grundwelle 2 zulassen.
-
Wie in 1 zu erkennen ist, umfasst das Nockenstück 4 zwei axial beabstandet zueinander liegende Nockenabschnitte 7 und 8, sowie einen Kulissenabschnitt 9, der neben dem Nockenabschnitt 8 liegend ausgestaltet ist. Die Nockenabschnitte 7 und 8 umfassen jeweils zwei nebeneinanderliegende Einzelnocken 10 und 11 bzw. 12 und 13, wobei die beiden Einzelnocken 10 und 11 bzw. 12 und 13 mit voneinander abweichenden Nockenerhebungen ausgeführt sind.
-
Das Nockenstück 4 kann nun in zwei unterschiedlichen Stellungen auf der Grundwelle 2 positioniert werden, um jeweils einen der Einzelnocken 10 oder 11 bzw. 12 oder 13 der Nockenabschnitte 7 und 8 mit je einem zugeordneten – vorliegend nicht weiter dargestellten – Übertragungselement in Überdeckung zu bringen, durch welches eine jeweilige Nockenerhebung des jeweiligen Einzelnockens 10 oder 11 bzw. 12 oder 13 in entsprechende Öffnungs- und Schließbewegungen von jeweils zumindest einem, zugeordneten Gaswechselventils umgesetzt wird. Eine Bewegung des Nockenstücks 4 zwischen den beiden Stellungen auf der Grundwelle 2 wird dabei über den Kulissenabschnitt 9 im Zusammenspiel mit einem zugeordneten – nicht weiter gezeigten – Stellaktuator realisiert, wobei der Kulissenabschnitt 9 hierzu an einem Außenumfang mit zwei gewindeartig verlaufenden Verschiebenuten 14 und 15 ausgestattet ist. Seitens des ortsfesten Stellaktuators kann dabei ein Aktuatorstift gezielt ausgefahren werden, welcher dann in eine der Verschiebenuten 14 oder 15 einfasst und entsprechend deren Verlauf eine Axialverschiebung des Nockenstücks 4 zur Grundwelle 2 erzwingt. Insgesamt ist der Ventiltrieb 1 dementsprechend nach Art eines Schiebenockensystems gestaltet.
-
Um nun abseits einer gezielten Verschiebung über den Stellaktuator eine ungewollte axiale Bewegung des Nockenstücks 4 zur Grundwelle 2 zu unterbinden, ist im Bereich des Kulissenabschnitts 9 radial zwischen Nockenstück 4 und Grundwelle 2 eine Arretiereinrichtung 16 vorgesehen, die sich aus einem hülsenartigen Arretierelement 17 und einer Rastierkontur 18 zusammensetzt. Dabei ist das Arretierelement 17 axial mit dem Nockenstück 4 gekoppelt, während die Rastierkontur 18 axial neben dem Außenprofil 3 an einem Außenumfang der Grundwelle 2 ausgestaltet ist.
-
Wie insbesondere in Zusammenschau mit einer perspektivischen Ansicht des Arretierelements 17 in 2 ersichtlich wird, ist das Arretierelement 17 mit mehreren Laschen 19 ausgestattet, die als Segmente des hülsenartigen Arretierelements 17 vorliegen und nach radial innen federn. In Umfangsrichtung neben diesen Laschen 19 liegend ist das Arretierelement 17 mit einem Außendurchmesser 20 in eine entsprechende, in 1 zu sehende Stufe 21 der Durchgangsbohrung 5 des Nockenstücks 4 eingepresst, um die axiale Koppelung des Arretierelements 17 mit dem Nockenstück 4 zu realisieren. Dabei stützt sich das Arretierelement 17 zudem mit einem radial vorkragenden Bund 22 am Nockenstück 4 ab, wobei der Bund 22 hierzu in eine entsprechende Ausnehmung 23 am Nockenstück 4 einfasst.
-
Die Rastierkontur 18 ist umlaufend an der Grundwelle 2 ausgestaltet und umfasst zwei umlaufende Mulden 24 und 25, wobei die Laschen 19 des Arretierelements 17 in jeder Stellung des Nockenstücks 4 zur Grundwelle 2 jeweils mit einem radial nach innen federnden Ende 26 in einer der Mulden 24 oder 25 zum Liegen kommen. Dadurch, dass die Laschen 19 mit den Enden 26 nach radial innen federn und gegen die Rastierkontur 18 vorspannen, wird dem Verlassen der jeweiligen Stellung ein entsprechender Widerstand entgegengesetzt.
-
In den 3A bis 3C sind einzelne Schnittdarstellungen des Ventiltriebes 1 bei der gewollten Verschiebung des Nockenstücks 4 zur Grundwelle 2 dargestellt. Wie hier zu erkennen ist, fassen die Laschen 19 in dem Ausgangszustand in 3A mit ihren federnden Enden 26 zunächst in die Mulde 24 ein. Da die Enden 26 der Laschen 19 im Zuge einer Axialverschiebung des Nockenstücks 4 zur Grundwelle 2 entgegen ihrer Federwirkung bei einem Verlassen der Mulde 24 zurückgedrückt werden müssen, wird eine Axialverschiebung nur bei einer ausreichenden Axialkraft stattfinden, nämlich, wenn dies über den Stellaktuator erzwungen wird. In diesem Fall werden die Laschen 19 mit ihren Enden 26 zunächst aus der Mulde 24 herausbewegt, wie in 3B zu sehen ist, bevor sie mit Erreichen der anderen Stellung des Nockenstücks 4 auf der Grundwelle 2 in die andere Mulde 25 einfassen können. Dies ist in 3C dargestellt. Auch hier wird wiederum einem ungewollten Verlassen dieser Stellung ein entsprechender Widerstand entgegengesetzt, so dass eine Rückbewegung nur dann stattfindet, wenn dies über den Stellaktuator hervorgerufen wird.
-
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Ventiltriebes kann eine zuverlässige Arretierung eines Nockenstücks in gewünschten Stellungen auf der Grundwelle mit niedrigem Herstellungsaufwand und auf robuste Art und Weise realisiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Grundwelle
- 3
- Außenprofil
- 4
- Nockenstück
- 5
- Durchgangsbohrung
- 6
- Innenprofil
- 7
- Nockenabschnitt
- 8
- Nockenabschnitt
- 9
- Kulissenabschnitt
- 10
- Einzelnocken
- 11
- Einzelnocken
- 12
- Einzelnocken
- 13
- Einzelnocken
- 14
- Verschiebenut
- 15
- Verschiebenut
- 16
- Arretiereinrichtung
- 17
- Arretierelement
- 18
- Rastierkontur
- 19
- Lasche
- 20
- Außendurchmesser
- 21
- Stufe
- 22
- Bund
- 23
- Ausnehmung
- 24
- Mulde
- 25
- Mulde
- 26
- Ende
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011000510 A1 [0002, 0012]
