-
Die Erfindung betrifft einen variabler Ventiltrieb für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle mit Nocken zum Betätigen von Gaswechselventilen unter Zwischenschaltung je eines Betätigungshebels, wobei zumindest für ein Gaswechselventil mindestens zwei Nocken unterschiedlicher Kontur vorgesehen sind und zum Verschieben des Betätigungshebels von einer Nockenkontur zur anderen eine Schaltkulisse mit Verschiebenutprofil auf der Nockenwelle vorhanden ist, wobei die Schaltkulisse aus zwei Blechumformteilen besteht, und jedes der Blechumformteile eine Flanke der Verstellnut aufweist.
-
Stand der Technik
-
Für eine Steigerung der Effizienz einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist es bekannt, die Ladungswechselarbeit zu reduzieren und die Ladungsbewegung zu optimieren. Hierzu werden variable Ventiltriebe bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen eingesetzt. Hierzu zählen auch Ventiltriebe mit mehreren Nocken unterschiedlicher Geometrie pro Ventil, um deren Öffnungsdauer und Öffnungshub zu verändern. Um dies zu erreichen, sind mehrere Ausgestaltungen denkbar. So ist es bekannt, die Nocken selbst mit Hilfe einer Schaltkulisse und eines Steuerstiftes zu verschieben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Nocken ortsfest auf der Nockenwelle anzuordnen und den Betätigungshebel eines Hubventils, in der Regel ein Schwinghebel oder Schlepphebel, zu verschieben.
-
Ein gattungsgemäßer Ventiltrieb geht aus der
DE 10 2010 060 766 A1 hervor. Hier ist die Schaltkulisse aus zwei Blechumformteilen gebildet, die entweder ineinander geschoben werden oder stumpf aneinander stoßen. Nachteilig ist es bei dieser Lösung, dass die Verstellnut der beiden Blechumformteile unterschiedliche Ausgestaltungen haben.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Ventiltrieb der vorgenannten Art vorzuschlagen, der preiswert zu fertigen ist.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die beiden Blechumformteile identisch aufgebaut sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesem abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
-
Die Verstellung wird überwiegend für die Einlass-Gaswechselventile verwendet, um deren Hublänge, Öffnungsdauer und den Öffnungs- und Schließzeitpunkt zu variieren. Es ist jedoch auch denkbar, sowohl Einlass- wie auch Auslassventile mit einer verstellbaren Schiebeachse zu versehen.
-
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine sehr einfache und nur aus zwei identischen Bauteilen hergestellte Schaltkulisse geschaffen. Es ist somit nur ein Blechumformwerkzeug erforderlich. Damit eignet sich die vorgeschlagene Lösung auch zum Einsatz bei Motorradmotoren, vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, für eine einzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb in DOHC-4V-Bauart, wobei auch ein OHC- oder ein 2V-Ventiltrieb infrage kommt.
-
Vorzugsweise werden zwei unterschiedliche Nockenkonturen je (Einlass-)Gaswechselventil verwendet, wobei eine Nockenkontur einen großen Ventilhub und die andere einen kleinen Ventilhub oder gar Nullhub veranlassen kann.
-
Für die Erfindung spielt es an sich keine Rolle, welche Nockenkontur in welcher Stellposition „aktiviert“ ist.
-
Die erfindungsgemäße Schaltkulisse lässt sich nachträglich sehr leicht in bereits bestehende Konstruktionen von Brennkraftmaschinen, welche bspw. im niedrigpreisigen Motorrad- oder Mopedsektor (1–2 Zylinder / Brennkraftmaschine) seit Jahrzehnten nahezu unverändert in Serie sind, implementieren.
-
Eine Möglichkeit, die beiden Blechumformteile auf der Nockenwelle zu befestigen, besteht darin, sie aufzuschrumpfen. Daneben ist es genauso gut denkbar, die beiden Blechumformteile auf der Nockenwelle anzuschweißen.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Flanke der des Blechumformteils eine Bohrung vorgesehen ist. Die Bohrung dient hierbei während des Zusammenfügens der beiden Hälften zu einer Schaltkulisse zur Ausrichtung der beiden Bauteile zueinander. Hierzu kann ein entsprechend dimensionierter Stift oder Dorn verwendet werden, der nach der Montage wieder entfernt wird. Das Zusammenfügen kann direkt auf der Nockenwelle erfolgen. Auch kann das Zusammenfügen der beiden Blechumformteile zu einer Schaltkulisse durch Verschweißen der beiden Bauteile erfolgen. Hierzu eignet sich insbesondere das Elektronenstrahlschweißen.
-
Um die Breite des Verschiebenutprofils einzustellen, kann bei der Montage ein Abstandshalter verwendet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Blechumformteil aus einem buchsenartigen Grundkörper besteht, der eine solche axiale Länge aufweist, dass beim Montieren der beiden Blechumformteile die einander zugewandten stirnseitigen Enden der Grundkörper einen Anschlag bilden. Damit entfällt der Abstandshalter. Auch kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Blechumformteile vor der Montage auf der Nockenwelle bereits miteinander zu einer Schaltkulisse verschweißt werden und dann als Ganzes auf der Nockenwelle befestigt werden.
-
Das Schaltkulissennutprofil ist bspw. als eine von den in Großserie befindlichen Ventiltrieben her bekannte DS- oder XS-Nut ausgelegt, wobei auch andere Nutprofile möglich sind. Bei den Nocken kommen auch mehr als zwei Nocken unterschiedlicher Kontur infrage. So können auch drei oder mehr Nocken mit zueinander unterschiedlichen Nockenprofilen verwendet werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 mit den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderkopf einer einzylindrigen, vierventiligen Brennkraftmaschine auf Höhe einer Einlassnockenwelle mit einer Schaltkulisse und mit einer separaten Schiebeachse zur Aufnahme der Betätigungshebel sowie einen Aktuator zur Verschiebung der Schiebeachse,
-
2 eine perspektivische Ansicht einer Nockenwelle mit zwei Nocken je Ventil und der erfindungsgemäß aufgebauten Schaltkulisse;
-
3 eine perspektivische Ansicht eines Blechumformteils für die Schaltkulisse.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
-
Aus 1 geht ein hubvariabler DOHC-Ventiltrieb 1 einer einzylindrigen 4V-Motorrad-Brennkraftmaschine hervor, wobei lediglich eine Einlassseite gezeigt ist.
-
In einem als Gehäuse dienenden Zylinderkopf 2 mit drei Lagerstellen 19 ist eine längs verlagerbare Schiebeachse 3 angeordnet. Zu erkennen ist, dass zwei durch eine mittige Lagerstelle 19 separierte als Schwinghebel ausgebildete Betätigungshebel 4 auf der Schiebeachse 3 drehbar gelagert, jedoch axial über je zwei Sicherungsringe 21 fixiert sind. Jedem Betätigungshebel 4 ist eine fest auf einer Nockenwelle 5 sitzende Nockengruppe 6 mit einem Klein- und Großhubnocken 7, 8 zugeordnet. Die Schiebeachse 3 ist in 1 in ihrer ersten Schaltstellung gezeichnet (rechts anliegend). Hierbei laufen die beiden notwendigerweise verbreiterten Betätigungshebel 4 unter den Großhubnocken 8 und wirken ohne lateralen Versatz auf ihre darunterliegenden Gaswechselventile 24 kippfrei ein, wobei genauer gesagt lediglich deren Ventilfedern zu erkennen sind. Bei einer zweiten Schaltstellung der Schiebeachse 3 (linker Anschlag) verlaufen die beiden Betätigungshebel 4 unter ihren Kleinhubnocken 7 mit Versatz zu den Gaswechselventilen. Die Großhubnocken 8 drehen dabei leer gegenüber einem entsprechend hier rechts liegenden Hebelbereich durch.
-
Zur Verlagerung der Schiebeachse 3 von einer der beiden Schaltpositionen in die andere sind Mittel 9 vorgesehen, welche nachfolgend beschrieben werden. Hierzu zählt eine nockenwellenfeste, separate Schaltkulisse 10 mit einem axialen Verschiebenutprofil 11, welche hier als DS-Nut (Doppel-S-Nut) vorliegt. Die Schaltkulisse 10 ist vor der äußeren (rechten) Lagerstelle 19, einem Kettenrad 22 zum Antrieb der Nockenwelle gegenüberliegend, auf der Nockenwelle 5 als separates Bauteil fixiert. Des Weiteren gehört hierzu ein die Schiebeachse 3 radial durchdringender Steuerstift 12 zum Eingriff mit seinem einen Ende 13 in das Verschiebenutprofil 11 (außer Eingriff und unmittelbar vor Beginn des Verschiebenutprofils 11 gezeichnet). Außerdem ist ein der Schaltkulisse 10 an der Schiebeachse 3 diametral gegenüber liegenden Halteblock 14 mit einem elektromagnetischen Aktuator 15 hieran Bestandteil der Mittel 9. Der Halteblock 14 ist, wie gut aus 1 erkennbar, einteilig mit der äußeren, kettenradseitigen Lagerstelle 19 ausgeführt.
-
Je nach zur Verfügung stehendem Bauraum wird der Fachmann hier einen geeigneten Anbringungsort für die Schaltkulisse an der Nockenwelle finden. Dieser kann, muss jedoch nicht, kettenradseitig bei der ersten Lagerstelle des Gehäuses liegen.
-
Ein Schaltstift 16 des Aktuators 15, welcher für dessen Ausfahrbewegung lediglich kurz bestromt werden muss, steht in permanentem Kontakt mit einem anderen, als tellerartige Verbreiterung 20 ausgeführten Ende 17 des Steuerstifts 12.
-
Eine den Steuerstift 12 umfassende Stellfeder ist als Schraubendruckfeder ausgebildet und sorgt lediglich für eine Rückfahrstellung des Steuerstifts 12 und des Schaltstifts 16 im Aktuator. Somit wird ein ungewolltes Ausfahren der Stifte bei gegenlaufendem Steuernutprofil und abgeschalteter Bestromung des Aktuators 15 unterbunden, der lediglich für dessen Einfahren in das Verschiebenutprofil kurz bestromt werden muss. Ansonsten wird der Steuerstift über Reibkraft in dem Verschiebenutprofil 11 gehalten. Allerdings kann es auch vorgesehen sein, den Aktuator im Verschiebemodus vollständig bestromt zu halten.
-
Die Schiebeachse 3 ist in Bereich des Halteblocks 14 gelagert. Sie weist dort ein parallel zur Schiebeachse 3 verlaufendes Langloch 18 auf. Das Langloch 18 ist so ausgestaltet, dass der Steuerstift 12 von einer zur anderen Schaltposition mit der Schiebeachse 3 verschoben werden kann, ohne an den Enden des Langloches 18 anzustoßen. Jedoch ist die Kontur des Langloches 18 so bemessen, dass sie als Verdrehsicherung des Steuerstiftes 12 und damit der Schiebeachse 3 wirken kann.
-
Während in 1 die Schaltkulisse als ein separates Bauteil mit aus dem Vollen gearbeitetem Verschiebenutprofil 11 dargestellt ist, zeigt 2 den erfindungsgemäßen Aufbau aus zwei identischen Blechumformbauteilen 25. Beide Blechumformteile 25 bestehen jeweils aus einem buchsenartigen Grundkörper 26, an dem eine Flanke 27 des Verschiebenutprofils 11 angeformt ist. Der Grundkörper 26 ist so dimensioniert, dass er zum Einen auf der Nockenwelle drehfest und unverschiebbar befestigt werden kann, beispielsweise durch Aufpressen oder Aufschrumpfen, und zum Anderen beim Zusammenfügen die geforderte Nutbreite für den Steuerstift entsteht. Hierzu kann – wie 2 zeigt – ein Spalt zwischen den beiden Stirnseiten der einander zugewandten Seiten der beiden Grundkörper übrig bleiben.
-
Zum Ausrichten der beiden Grundkörper zueinander, dient die Bohrung 28 in der Flanke 27. Ist der erste Grundkörper auf der Nockenwelle in seiner richtigen Position angebracht, so wird durch die Bohrung 28 ein Dorn gesteckt, mit dessen Hilfe der zweiten Grundkörper über dessen Bohrung 28 in Umfangsrichtung ausgerichtet werden kann. Anschließend wird der zweite Grundkörper in notwendigen Abstand zum ersten auf der Nockenwelle befestigt. Der Dorn wird dann wieder entfernt.
-
Eine andere Möglichkeit der Bildung der Schaltkulisse besteht darin, die beiden Blechumformteile vor dem Anbringen auf der Nockenwelle miteinander an den zugewandten Stirnseiten zu verschweißen. Dann ist der in 2 gezeigte Spalt nicht mehr vorhanden.
-
3 zeigt ein Blechumformteil 25 in drei unterschiedlichen Ansichten. Hergestellt wird das Blechumformteil 25 einstückig aus einem Blechrohling, zum Beispiel einer Ronde, durch Umformen, beispielsweise durch Tiefziehen. Hierbei wird auch in dem Grundkörper 26 die mittige Passbohrung 29 zum Befestigen auf der Nockenwelle hergestellt. Die axiale Länge des Grundkörpers richtet sich zum Einen danach, ob die beiden Blechumformteile 25 vor ihrer Montage auf der Nockenwelle miteinander verschweißt werden und damit die beiden Stirnseiten der Grundkörper aneinander stoßen, so dass damit die erforderliche Breite des Verschiebenutprofils 11 erzeugt wird oder ob sie als Einzelteile einzeln auf die Nockenwelle befestigt werden und hierbei dann die Breite des Verschiebenutprofils 11 dadurch erreicht wird, dass die Stirnseiten des Grundkörpers 26 aneinander stoßen oder eine Spalt zwischen sich bilden sollen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Zylinderkopf
- 3
- Schiebeachse
- 4
- Betätigungshebel
- 5
- Nockenwelle
- 6
- Nockengruppe
- 7
- Kleinhubnocken
- 8
- Großhubnocken
- 9
- Mittel
- 10
- Schaltkulisse
- 11
- Verschiebenutprofil
- 12
- Steuerstift
- 13
- ein Ende von 12
- 14
- Halteblock
- 15
- Aktuator
- 16
- Schaltstift
- 17
- anderes Ende von 12
- 18
- Langloch
- 19
- Lagerstelle von 3 und 5
- 20
- Verbreiterung
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Kettenrad
- 23
- Stellfeder von 12
- 24
- Gaswechselventil
- 25
- Blechumformteil
- 26
- Grundkörper
- 27
- Flanke
- 28
- Bohrung
- 29
- Passbohrung
-
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 102010060766 A1 [0003]
