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Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine.
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Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen bekannt, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Nockenwelle und mit zumindest einem Axiallager zu einer axialen Lagerung der Nockenwelle, bei denen das Axiallager eine von einem Drehwinkel der Nockenwelle unabhängige, konstante Wirkfläche aufweist.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebvorrichtung mit einem verringerten Kraftstoffverbrauch bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Nockenwelle und mit zumindest einem Axiallager zu einer axialen Lagerung der Nockenwelle.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Axiallager eine von einem Drehwinkel der Nockenwelle abhängige Wirkfläche aufweist. Dadurch kann eine an abzustützende Lagerkräfte in Axialrichtung angepasste Wirkfläche der Wirkverbindung bereitgestellt werden. Insbesondere kann in Drehwinkelbereichen, in denen nur geringe oder gar keine Lagerkräfte übertragen werden, eine kleine Wirkfläche eingesetzt werden. Bauteile, die die Wirkfläche ausbilden, können daher in diesen Drehwinkelbereichen mit einer verringerten Größe ausgeführt werden, wodurch die Ventiltriebvorrichtung mit einem verringerten Gewicht ausgeführt werden kann. Ferner befindet sich in einem Betrieb der Ventiltriebvorrichtung Öl auf der Wirkfläche, auf das durch die Drehung der Nockenwelle im Betrieb Scherkräfte wirken, welche eine Reibung der Nockenwelle erhöhen. Durch die kleine Wirkfläche wird in diesen Drehwinkelbereichen, in denen nur geringe oder gar keine Schaltkräfte übertragen werden, nur ein verringertes Ölvolumen den Scherkräften ausgesetzt. Die Ventiltriebvorrichtung weist dadurch in einem Betrieb eine verringerte Reibung und verringerte Schleppverluste auf, wodurch ein Kraftstoffverbrauch der Ventiltriebvorrichtung verringert wird. Unter einem „Axiallager” soll in diesem Zusammenhang ein Lager verstanden werden, dass dazu vorgesehen ist, eine Bewegung eines Bauteils in Axialrichtung in zumindest einer Richtung zu begrenzen. Unter einer „Wirkfläche” des Axiallagers soll in diesem Zusammenhang eine Kontaktfläche zwischen einer nockenwellenfesten Fläche und einer gehäuseseitigen Fläche verstanden werden, über die Kräfte in Axialrichtung in das Gehäuse eingeleitet werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Axiallager einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Lagerring mit einer Lagerfläche zur Ausbildung der Wirkfläche aufweist, die zumindest zwei Segmente mit unterschiedlichen Wirkungsquerschnitten aufweist. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise eine Ausgestaltung des Axiallagers mit einer von einem Drehwinkel der Nockenwelle abhängigen Wirkfläche erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Axiallager zumindest ein gehäuseseitiges Lagerelement aufweist, das zumindest eine in Umfangsrichtung begrenzte Lagerfläche zur Ausbildung der Wirkfläche ausbildet. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise eine Ausgestaltung des Axiallagers mit einer von einem Drehwinkel der Nockenwelle abhängigen Wirkfläche erreicht werden.
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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.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Ventiltriebvorrichtung mit einer Nockenwelle und einem Axiallager in einer teilgeschnittenen Ansicht,
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2 einen Ausschnitt des Axiallagers mit einer Schnittansicht eines nockenwellenfesten Lagerrings,
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3 eine Schnittansicht des Axiallagers mit dem nockenwellenfesten Lagerring und mit gehäusefesten Lagersegmenten in einer Winkelstellung bei geringen Axialkräften und
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4 eine Schnittansicht des Axiallagers mit dem nockenwellenfesten Lagerring und mit den gehäusefesten Lagersegmenten in einer Winkelstellung bei großen Axialkräften.
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Die 1 bis 4 zeigen eine Ventiltriebvorrichtung 10 für eine Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle 11. Die Nockenwelle 11 umfasst eine Triebwelle 12 und vier auf der Triebwelle 12 angeordnete Nockenelemente 13, 14, 15, 16. Jedes der Nockenelemente 13, 14, 15, 16 bildet einen Nocken zur Betätigung eines Gaswechselventils aus. Die Nockenelemente 13, 14, 15, 16 sind in einer festen Axialposition auf der Triebwelle 12 angeordnet. Die Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst nicht näher dargestellte Betätigungshebel, die die Nockenelemente 13, 14, 15, 16 abgreifen und die eine Drehbewegung der Nockenelemente 13, 14, 15, 16 in eine lineare Betätigungsbewegung der Gaswechselventile umsetzen. Grundsätzlich können in alternativen Ausgestaltungen die Nockenelemente 13, 14, 15, 16 axial verschiebbar ausgeführt sein.
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Die Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst ein Axiallager 17 zu einer axialen Lagerung der Nockenwelle 11. Das Axiallager 17 ist dazu vorgesehen, die Nockenwelle 11 gegen eine Verschiebung in Axialrichtung am Gehäuse abzustützen. Bei einer Betätigung der Gaswechselventile durch die Nockenelemente 13, 14, 15, 16 können durch eine leichte Schrägstellung der Betätigungshebel in axialer Richtung auf die Nockenelemente 13, 14, 15, 16 und damit die Nockenwelle 11 wirkende Kräfte ausgeübt werden, durch die die Nockenwelle 11 ohne eine Abstützung durch das Axiallager 17 in Axialrichtung verschoben werden könnte.
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Das Axiallager 17 weist eine von einem Drehwinkel der Nockenwelle 11 abhängige Wirkfläche 18 auf. Die Wirkfläche 18 weist Teilbereiche mit einer vergrößert ausgeführten Wirkfläche 18 und Teilbereiche mit einer verkleinert ausgeführten Wirkfläche 18 auf. Die Wirkfläche 18 ist in Winkelbereichen der Nockenwelle 11, in denen ein Gaswechselventil mit einem großen Ventilhub betätigt wird, gegenüber anderen Winkelbereichen vergrößert ausgeführt, da in diesen Winkelbereichen eine hohe Axialkraft abzustützen ist. In Winkelbereichen der Nockenwelle 11, in denen ein Gaswechselventil mit einem kleinen Ventilhub betätigt wird oder keine Betätigung eines Gaswechselventils erfolgt, ist die Wirkfläche 18 verkleinert ausgeführt.
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Das Axiallager 17 weist einen drehfest mit der Nockenwelle 11 verbundenen Lagerring 19 mit einer Lagerfläche zur Ausbildung der Wirkfläche 18 auf, der für jedes Nockenelement 13, 14, 15, 16 zwei Segmente 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 mit unterschiedlichen Wirkungsquerschnitten aufweist (vgl. 2). Jeweils eines der Segmente 21, 23, 25, 27 weist einen Wirkungsquerschnitt auf, der größer ist als ein Wirkungsquerschnitt benachbarter Segmente 20, 22, 24, 26. Diese Segmente 21, 23, 25, 27 sind in den Winkelbereichen der Nockenwelle 11, in denen ein Gaswechselventil mit einem großen Ventilhub betätigt wird, angeordnet und bewirken in diesen Winkelbereichen eine vergrößerte Wirkfläche 18. Die anderen Segmente 20, 22, 24, 26 mit einem kleinen Wirkungsquerschnitt sind in den Winkelbereichen der Nockenwelle 11, in denen ein Gaswechselventil mit einem kleinen Ventilhub betätigt wird oder keine Betätigung eines Gaswechselventils erfolgt, angeordnet. Der Lagerring 19 weist in den Segmenten 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 unterschiedliche Radialerstreckungen zur Ausbildung der unterschiedlichen Wirkungsquerschnitte auf. Die Segmente 21, 23, 25, 27 für die Ausbildung einer vergrößerten Wirkfläche 18 sind identisch zueinander ausgeführt. In alternativen Ausgestaltungen können die Segmente 21, 23, 25, 27 voneinander unterschiedliche Axialerstreckungen und/oder voneinander unterschiedliche Erstreckungen in Umfangsrichtung der Nockenwelle 11 aufweisen. Entsprechendes gilt auch für die Segmente 20, 22, 24, 26 für die Ausbildung einer verkleinerten Wirkfläche 18.
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Der Lagerring 19 ist als ein von der Triebwelle 12 getrenntes Bauteil ausgeführt und auf die Triebwelle 12 aufgepresst. In alternativen Ausgestaltungen kann der Lagerring 19 einstückig mit der Triebwelle 12 ausgeführt sein.
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Das Axiallager 17 weist vier gehäuseseitige Lagerelemente 28, 29, 30, 31 auf, die zumindest eine in Umfangsrichtung begrenzte Lagerfläche zur Ausbildung der Wirkfläche 18 ausbilden. Die Lagerelemente 28, 29, 30, 31 sind so angeordnet, dass in Winkelstellungen der Nockenwelle 11, in denen ein Gaswechselventil mit einem großen Ventilhub betätigt wird, die gehäuseseitigen Lagerelemente 28, 29, 30, 31 mit den Segmenten 21, 23, 25, 27 mit vergrößerten Wirkungsquerschnitten in Wirkverbindung stehen und somit eine vergrößerte Wirkfläche 18 ausbilden (vgl. 4). In Winkelstellungen der Nockenwelle 11, in denen ein Gaswechselventil mit einem kleinen Ventilhub betätigt wird oder keine Betätigung eines Gaswechselventils erfolgt, stehen die Lagerelemente 28, 29, 30, 31 mit den Segmenten 20, 22, 24, 26 mit verkleinerten Wirkungsquerschnitten in Wirkverbindung und bilden somit eine verkleinerte Wirkfläche 18 aus (vgl. 3). Die Lagerelemente 28, 29, 30, 31 weisen jeweils gleiche Lagerflächen auf. Grundsätzlich können in alternativen Ausgestaltungen die Lagerelemente 28, 29, 30, 31 unterschiedliche große Lagerflächen aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventiltriebvorrichtung
- 11
- Nockenwelle
- 12
- Triebwelle
- 13
- Nockenelement
- 14
- Nockenelement
- 15
- Nockenelement
- 16
- Nockenelement
- 17
- Axiallager
- 18
- Wirkfläche
- 19
- Lagerring
- 20
- Segment
- 21
- Segment
- 22
- Segment
- 23
- Segment
- 24
- Segment
- 25
- Segment
- 26
- Segment
- 27
- Segment
- 28
- Lagerelement
- 29
- Lagerelement
- 30
- Lagerelement
- 31
- Lagerelement
