DE102017210281A1

DE102017210281A1 - Mehrstufig zu schaltende Schiebenockeneinrichtung

Info

Publication number: DE102017210281A1
Application number: DE102017210281.0A
Authority: DE
Inventors: Tony Stein; Andreas Heine
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2037-06-21
Also published as: DE102017210281B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrstufig zu schaltende Schiebenockeneinrichtung aufweisend eine Nockenwelle mit einer Grundwelle sowie zumindest ein in axialer Richtung auf der Grundwelle verschiebbar angeordnetes Nockenpaket aufweisend wenigstens zwei Nocken mit zueinander unterschiedlichen Profilen und zumindest ein in axialer Richtung auf der Grundwelle verschiebbar angeordnetes Schiebeelement aufweisend eine Führungsnut zur Aufnahme eines Eingriffselementes, wobei das Nockenpaket und das Schiebeelement miteinander wirkverbunden verbunden sind, sowie eine Einrichtung zum Verschieben des Schiebeelementes aufweisend ein erstes Eingriffselement zum Eingreifen in einen ersten Abschnitt der Führungsnut und ein zweites in axialer Richtung entlang der Nockenwelle gleich positioniertes und radial zum ersten Eingriffselement um einen Winkel versetzt angeordnetes zweites Eingriffselement zum Eingreifen in einen zweiten Abschnitt der Führungsnut.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrstufig zu schaltende Schiebenockeneinrichtung, welche eine Nockenwelle sowie eine Einrichtung zum Verschieben eines Schiebeelementes aufweist.
STAND DER TECHNIK
Es ist grundlegend bekannt, dass bei Schiebenockensystemen über beispielsweise einen Aktuator ein Pin in eine Führungsnut einer Kulisse eingebracht wird, um basierend auf der Kontur dieser Führungsnut und der Drehung der Nockenwelle um deren Wellenlängsachse eine Verschiebung der Kulisse und der mit der Kulisse verbundenen Nockenpakete entlang der Nockenwellenlängsachse zu ermöglichen. Hierbei ist es jedoch erforderlich, dass die Verschiebung innerhalb der Grundkreisphase des Nockenprofils des Nockens bzw. des Nockenpaketes erfolgt. Demnach ist es erforderlich, dass beispielsweise bei der Verwendung einer Doppel-S-Nut als Führungsnut auch deren Verstellbereich für die Hinschaltung, deren Auswurframpe, die Einlauframpe für die Rückschaltung und der Verstellbereich für die Rückschaltung innerhalb der Grundkreisphase des Nockenprofils vorgehalten sind. Hierdurch ist eine verhältnismäßig lange Grundkreisphase des Nockenprofils erforderlich. Um diese Grundkreisphase zu verkürzen, wäre es erforderlich die Länge der Führungsnut zu reduzieren, was jedoch sehr steile Anstiege in der Kontur der Führungsnut zu Folge hätte, und zudem zu höheren und gegebenenfalls auch nicht mehr tragbaren Belastungen für die Führungsnutkontur und den Pin führen würde.
In der DE10 2008 005 639 A1 ist eine Ventiltriebvorrichtung aufgezeigt, welche zwei auf einer Nockenwelle angeordnete Nockenelemente mit jeweils zwei Nockenpaaren für unterschiedliche Zylinder aufweist. Jedes Nockenpaar weist je zwei unterschiedlich ausgestaltete Nocken mit einem gleichen Grundkreisradius auf, wobei die Nocken jeweils für unterschiedliche Betriebsmodi, wie beispielsweise einen Befeuerungsmodus und einen Motorbremsmodus oder einen niedrigen Drehzahlbereich und einen hohen Drehzahlbereich unterschiedlich ausgestaltet sind. Die zwei Nockenelemente sind auf der Nockenwelle in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Durch eine Vielzahnverbindung sind die Nockenwelle und die zwei Nockenelemente drehfest miteinander verbunden. Die Ventiltriebvorrichtung weist eine Betätigungsvorrichtung auf, mittels welcher die Nockenelemente von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bzw. umgekehrt verschoben werden können. Die Verschiebung in axialer Richtung der Nockenelemente ist durch einen Schaltweg einer Schaltkulisse mit zwei separaten Kulissenbahnen definiert. Die Betätigungsvorrichtung weist zwei axial zueinander beabstandet angeordnete Betätigungspins auf, die jeweils in eine eigene der beiden Kulissenbahnen der Schaltkulisse eingreifen, wodurch mittels der Drehung der Nockenwelle die Nockenelemente axial verschoben werden.
Auch in der DE10 2011 002 136 A1 ist eine Ventiltriebvorrichtung mit zwei axial zueinander beabstandet angeordneten Eingriffselementen sowie mit sogenannten Doppelschiebeelement gezeigt. Die Doppelschiebeelemente sind über einen Stift mit einer in der Nockenwelle liegenden Schiebestange verbunden. Die Schiebestange verläuft bis zum Ende der Nockenwelle. Dort ist eine Kulisse an der Schiebestange angebracht. Auf der Kulisse befindet sich jeweils eine Nut für die Hinschaltung und eine Nut für die Rückschaltung axial nebeneinander beabstandet angeordnet. Die radiale Position der Nuten ist hierbei durch die Lage der Grundkreisphase des Nockenprofils und der Aktuatorposition für die jeweilige Nut bestimmt. Durch die zur Seite verlegten Kulissen und Aktuatoren wird nachteilig vermehrter Bauraum für die Schiebestücke ebenso wie oberhalb der Zylinderkopfhaube benötigt.
Nachteilig verlangt eine Anordnung von axial zueinander versetzten Aktuatoren eine Umverteilung von lokalen Bauraumgegebenheiten, wobei insbesondere die nebeneinanderliegenden Aktuatoren einen großen axialen Bauraum, insbesondere an den Enden der Nockenwelle erfordern. Um die axiale Länge zu reduzieren, wäre es denkbar, anstelle der parallelen S-Nuten beispielsweise Doppel-S-Nuten zu verwenden, wobei jedoch aufgrund der deutlich kürzeren Verstellnutlängen die Belastungen auf ein sehr hohes Niveau ansteigen würden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Schiebenockeneinrichtung zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine mehrstufige Schiebenockeneinrichtung zu schaffen, welche in Berücksichtigung geringer Bauraumvorgaben im Motorraum eine Schaltung der Nockenwelle unter Zuhilfenahme lediglich einer Führungsnut ermöglicht. Dabei soll in einfacher und kostengünstiger Art und Weise die Schaltdrehzahl erhöht und die Belastung auf die Führungsnut des Schiebeelementes verringert werden.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst mittels einer mehrstufig zu schaltenden Schiebenockeneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die mehrstufig zu schaltende Schiebenockeneinrichtung weist eine Nockenwelle mit einer Grundwelle sowie zumindest ein in axialer Richtung auf der Grundwelle verschiebbar angeordnetes Nockenpaket auf. Das Nockenpaket weist wenigstens zwei Nocken mit zueinander unterschiedlichen Nockenprofilen umfassend eine gemeinsame Grundkreisphase zur Verschiebung des Nockenpaketes sowie eine jeweilige Nockenerhebung auf. Demnach weist das Nockenpaket eine Grundkreisphase auf, an welche die Nockenerhebung, insbesondere die Nockenerhebungsphase angrenzt. Bei der Ausbildung eines Nockenpaketes mit zwei axial nebeneinander ausgebildeten Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen, weist vorteilhaft jeder der Nocken eine aufgrund des eigenständigen Nockenprofils andere Nockenerhebung und folglich andere Nockenerhebungsphase auf. Des Weiteren umfasst die Schiebenockeneinrichtung erfindungsgemäß zumindest ein in axialer Richtung auf der Grundwelle verschiebbar angeordnetes Schiebeelement aufweisend eine Führungsnut zur Aufnahme eines Eingriffselementes. Das Nockenpaket und das Schiebeelement sind erfindungsgemäß miteinander wirkverbunden. Vorteilhaft ist es denkbar, dass das Nockenpaket und das Schiebeelement einstückig oder auch einteilig über eine nachträglich erzeugte Verbindung ausgebildet sind. Das bedeutet, dass das Nockenpaket und das Schiebeelement beispielsweise aus einem Stück geformt bzw. gebildet sind oder nachträglich miteinander verbunden, insbesondere verstemmt, verschweißt oder verklebt usw. sind. Auch ist es denkbar, dass das Nockenpaket und das Schiebeelement auf einer gemeinsamen Hülse aufgepresst sind und folglich über diese Hülse miteinander verbunden sind. Oder es ist möglich, dass das Nockenpaket und das Schiebelement in einem Spritzgussverfahren mit einer entsprechenden Kunststoffmasse aneinander fixiert werden. Erfindungsgemäß weist die mehrstufig zu schaltende Schiebenockeneinrichtung zudem eine Einrichtung zum Verschieben des Schiebeelementes auf. Diese Einrichtung weist ein erstes Eingriffselement zum Eingreifen in einen ersten Abschnitt der Führungsnut für eine Hinschaltung des Schiebeelementes und ein zweites in axialer Richtung entlang der Nockenwelle gleich positioniertes und radial zum ersten Eingriffselement um einen Winkel α (in Umfangsrichtung zum Schiebelement) versetzt angeordnetes zweites Eingriffselement zum Eingreifen in einen zweiten Abschnitt der Führungsnut für eine Rückschaltung des Schiebeelementes auf. Vorteilhaft weist demzufolge das Schiebeelement lediglich eine Führungsnut auf, welche sich in zwei Abschnitte unterteilen lässt. Erfindungsgemäß erstreckt sich die Führungsnut in Länge der Grundkreisphase und um einen Wert zwischen 0° und dem Winkel α verlängert zur Grundkreisphase. Demnach ist die Führungsnut vorteilhaft mindestens genauso lang wie die Grundkreisphase, besonders vorteilhaft länger ausgestaltet als die Grundkreisphase des Nockenpaketes – in Umfangsrichtung betrachtet. Vorteilhaft umfasst die Führungsnut eine erste Eintauchrampe, einen ersten Verstellabschnitt, eine erste Auswurframpe, eine zweite Eintauchrampe, einen zweiten Verstellabschnitt und eine zweite Auswurframpe auf. Vorteilhaft dienen die erste Eintauchrampe und die zweite Auswurframpe nicht zur Verstellung des Schiebeelementes und folglich des Nockenpaketes in axialer Richtung entlang einer Grundwelle. Vielmehr bilden der erste Verstellabschnitt und der zweite Verstellabschnitt und folglich die zwischen diesen beiden Verstellabschnitten angeordnete erste Auswurframpe und zweite Eintauchrampe den Verstellbereich der Führungsnut und folglich des Schiebelementes. Es ist denkbar, dass der Verstellbereich sich in der Länge entsprechend der Grundkreisphase erstreckt. Folglich erstrecken sich die erste Eintauchrampe sowie die zweite Auswurframpe nicht im Verlauf der Grundkreisphase, sondern liegen außerhalb zu dieser Grundkreisphase betrachtet Alternativ ist es erfindungsgemäß denkbar, dass die Grundkreisphase um einen Wert zwischen 0° und dem Winkel α verkürzt ausgebildet ist.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der zweite Abschnitt der Führungsnut um den (radialen) Winkel α, insbesondere um einen Wert zwischen 0° und dem Winkel α, oder um einen Winkel α/2 radial versetzt zum ersten Abschnitt der Führungsnut ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist das Schiebeelement derart ausgestaltet, dass mehr als nur ein Zylinder einer Brennkraftmaschine durch die mit dem Schiebelement verbundenen Nockenpakete geschalten werden können. Hierdurch wird vorteilhaft ein Doppelelement als Schiebelement gebildet, welches folglich mehr als nur ein Nockenpaket in axialer Richtung verschiebt.
Die Grundwelle selbst ist vorteilhaft eine Vollwelle mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Verzahnung, insbesondere Außenverzahnung. Demzufolge ist es denkbar, dass das Nockenpaket, welches eine Durchgangsbohrung besitzt, sowie das Schiebeelement, welches ebenfalls eine Durchgangsbohrung besitzt, durch welche Durchgangsbohrungen sich die Nockenwelle hindurch erstreckt, in dem Bereich ihrer jeweiligen Durchgangsbohrung eine zu der Außenverzahnung der Grundwelle entsprechende Innenverzahnung aufweisen. Hierdurch sind das Nockenpaket sowie auch das Schiebeelement in Längsrichtung auf der Grundwelle verschiebbar und verdrehsicher, insbesondere drehmomentübertragend angeordnet. Vorteilhaft sind mit der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung kurze Grundkreisphasen sowie hohe Schaltdrehzahlen umsetzbar. Des Weiteren wird vorteilhaft der axiale Bauraum verringert und ein mehrstufiges, insbesondere dreistufiges System ermöglicht. Basierend auf der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung ist es möglich, zumindest den Verstellbereich der Führungsnut (im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Führungsnuten) zu verlängern, wodurch eine geringere Belastung auf diesen Verstellbereich und demnach auf die Führungsnut und das Eingriffselement erfolgt. Ebenfalls ist es denkbar, die erforderliche Grundkreisphase des Nockenprofils zu verkürzen, beispielsweise bei der Verwendung von Doppelhubnocken. Hierbei weist vorteilhaft zumindest ein Nocken des Nockenpaketes ein Nockenprofil mit zwei Nockenerhebungen auf, die in radialer Richtung, insbesondere in Umfangsrichtung nacheinander ausgebildet sind. Hierdurch wird folglich die Phase bzw. der Winkel der Nockenerhebung erhöht, während gleichzeitig die Grundkreisphase des Nockens und demnach des gesamten Nockenpaketes verringert wird. Des Weiteren ist es möglich, höhere Schaltdrehzahlen zu verwirklichen, wobei auch die Anordnung gewichtiger Doppelschiebeelemente mit Doppel-S-Nuten realisierbar ist. Die Grundkreisphase ist vorteilhaft die Phase bzw. der Abschnitt des Nockenprofils, welcher sich entlang des Grundkreises des Nockens erstreckt und demnach den Bereich des Nockens bildet, in welchem eine Übergabe eines Abgriffsmittels, wie eines Rollenschlepphebels oder Ähnlichem, von einem Nocken zu einem anderen Nocken ermöglicht werden kann. Der Grundkreis ist der Abschnitt des Nockens ohne Nockenspitze, insbesondere ohne Nockenspitzenzulauf oder Nockenspitzenablauf. Vorteilhaft weist der Grundkreis des Nockens eine kreisrunde Gestalt auf.
Es ist des Weiteren denkbar, dass die Führungsnut als Doppel-S-Nut ausgebildet ist, wobei deren erster Abschnitt sowie deren zweiter Abschnitt S-förmig ausgestaltet ist. Es ist dabei denkbar, dass beispielsweise der erste Abschnitt zur Hinschaltung und der zweite Abschnitt zur Rückschaltung des Nockenpaketes entlang der Nockenwellenlängsachse dienen. Vorteilhaft weist jeder Abschnitt, nämlich der erste Abschnitt sowie der zweiter Abschnitt der Führungsnut jeweils eine Eintauchrampe, einen Verstellbereich sowie eine Auswurframpe auf. Demzufolge weist die Führungsnut zwei Eintauchrampen, zwei Verstellbereiche sowie zwei Auswurframpen auf. Die gesamte Führungsnut erstreckt sich im Bereich der Grundkreisphase über einen Verstellabschnitt der Grundkreisphase, welcher zur Verstellung des Schiebeelementes dient, sobald ein Eingriffselement in Eingriff mit der Führungsnut, insbesondere mit dem ersten Abschnitt oder dem zweiten Abschnitt der Führungsnut, bevorzugt mit dem Verstellbereich des ersten Abschnittes oder mit dem Verstellbereich des zweiten Abschnittes der Führungsnut steht.
Vorteilhaft ist es denkbar, dass die Abschnitte der Führungsnut, insbesondere der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt, vorteilhaft die Verstellabschnitte des ersten Abschnittes und des zweiten Abschnittes der Führungsnut jeweils einen flachen Anstieg bzw. einen flachen Verlauf aufweisen (insbesondere im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten steilen Anstiegen der Verstellabschnitte der Führungskurve).
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren möglich, dass anstelle eines ersten Eingriffselementes und eines zweiten Eingriffselementes ein erstes Eingriffselementpaar und ein zweites Eingriffselementpaar angeordnet sind. Hierbei weist jedes Eingriffselementpaar vorteilhaft jeweils zwei axial zueinander beabstandet angeordnete Eingriffselemente auf.
Es ist des Weiteren möglich, dass das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement oder das erste Eingriffselementpaar und das zweite Eingriffselementpaar radial in einem Winkel von beispielsweise ca. 90°, insbesondere kleiner als 90° oder größer als 90°, vorteilhaft 90° zueinander versetzt angeordnet sind. Eine derartige ca. 90° versetzte Anordnung der Eingriffselemente bzw. der Eingriffselementpaare zueinander ermöglicht vorteilhaft auch die Verwendung einer Doppel-S-Nut in Kombination mit sogenannten Doppelschiebeelementen, bei denen die Schiebeelemente zweier benachbarter Zylinder zu einem einzelnen Schiebeelement zusammengefasst sind. Hierbei wird bekannter Weise aufgrund der um 90° verdrehten Nocken (der beiden Zylinder zueinander auch die für das Schalten zur Verfügung stehende Grundkreisphase um ca. 90° im Vergleich zu den Nocken eines einzelnen Zylinders verkürzt. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass es bei der Anordnung dieser Doppelschiebelemente nachteilig auch zu einer Verkürzung der Verstellnuten für Hin – und Rückschaltung um je 45° kommt (aufgrund der verkleinerten Grundkreisphase), was wiederum es zu erheblich höheren, nicht mehr ertragbaren Belastungen auf Nut und Pin beim Schaltvorgang führt. Dank des Anordnens eines zweiten Eingriffselementes bzw. eines zweiten Eingriffselementpaares, welches um ca. 90° versetzt zum ersten Eingriffselement bzw. zum ersten Eingriffselementpaar angeordnet ist, werden die Schaltphase und folglich die jeweiligen Verstellbereiche der Führungsnuten um jeweils ca. 45° verlängert und damit ein tragbares Belastungsniveau erreicht. Es ist jedoch auch denkbar den Winkel zwischen den Aktuatoren je nach Bauraumgegebenheit und Funktionalitätsanforderung zu variieren. Hierbei ist es möglich, dass der Winkel beispielsweise auch kleiner als 90° oder auch größer als 90° ist.
Es ist des Weiteren möglich, dass das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement jeweils einen entlang dessen Längsachse innerhalb einer Führungsbohrung eines jeweiligen Pinführungselementes beweglich angeordneten Pin aufweisen, welcher zumindest abschnittsweise in die Führungsnut eingreift, wobei der Pin elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatische aktuiert ist. Vorteilhaft umfasst das erste Eingriffselement bzw. das zweite Eingriffselement ein Pinführungselement aufweisend eine Führungsbohrung sowie einen sich innerhalb der Führungsbohrung beweglich angeordneten Pin.
Im Rahmen der Erfindung ist es des Weiteren möglich, dass das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement oder das erste Eingriffselementpaar und das zweite Eingriffselementpaar in einem die Nockenwelle aufnehmenden Haubenmodul angeordnet sind. Das Haubenmodul dient vorteilhaft zumindest dazu die wenigstens eine Nockenwelle, vorteilhaft eine Mehrzahl an Nockenwellen, abzudecken oder diese zu lagern. Vorteilhaft sind die Eingriffselemente bzw. die Eingriffselementpaare zumindest abschnittsweise in einer Wandung des Haubenmoduls integriert bzw. an diesem Haubenmodul lösbar oder unlösbar befestigt.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass der Pin ein erstes distales Ende aufweist, welches die Führungsnut kontaktiert und ein zweites distales Ende aufweist, welches mit einem Kolbenelement verbunden ist, welches in einem mit einem flüssigen Druckmedium zu beaufschlagenden Druckraum geführt angeordnet ist. Das fließfähige Druckmedium ist vorteilhaft ein flüssiges Druckmedium, wie beispielsweise Drucköl. Mittels des Druckmediums ist es möglich den Pin aus einer Vorposition, insbesondere einer Ruheposition in eine Eingriffsposition zu bewegen. Hierbei wird das Kolbenelement innerhalb des Druckraumes mit dem Druckmedium beaufschlagt und in Bewegung versetzt.
Es ist denkbar, dass ein Dauermagnet an dem Kolbenelement oder an einem distalen Ende des Pinführungselementes, welches dem der Nockenwelle zugewandten distalen Ende entgegengesetzt ausgebildet ist, angeordnet ist, um den Pin wenigstens in einer Ruheposition zu halten. Insbesondere sorgt der Dauermagnet bzw. der Permanentmagnet dafür, dass bei nicht beaufschlagtem Kolbenelement mittels Druckmedium sich der Pin in einer Ruheposition befindet, in welcher er nicht in die Führungsnut des Schiebeelementes eingreift. Es ist auch denkbar, dass das Kolbenelement selbst ein Dauermagnet ist.
Es ist des Weiteren möglich, dass der Pin oder das Kolbenelement ein magnetisches Material aufweist oder ein magnetisches Material an einem distalen Ende des Pinführungselementes, welches dem der Nockenwelle zugewandten distalen Ende entgegengesetzt ausgebildet ist, angeordnet ist, um in Wechselwirkung mit dem Dauermagneten zu treten. Folglich wird das magnetische Material vom Dauermagneten derart magnetisch angezogen, dass der Pin sich in eine Ruheposition bewegt und in dieser Ruheposition gehalten wird. Gleichzeitig wird vorteilhaft eine Beaufschlagung des Kolbenelementes mittels des fließfähigen Druckmediums innerhalb des Druckraumes vermieden. Hierbei wird das Druckmedium beispielsweise in einen Kanal zum Transport des Druckmediums zurück geleitet bzw. gedrückt oder auch aktiv gepumpt.
Im Rahmen der Erfindung ist es demnach möglich, dass innerhalb einer Wandung des Haubenmoduls ein Kanal zum Transport des flüssigen Druckmediums zu dem Druckraum und von dem Druckraum zu einem Druckmediumreservoir ausgebildet ist. Es ist dabei denkbar, dass das Druckmediumreservoir selbst innerhalb einer Wandung des Haubenmoduls ausgebildet oder direkt am Haubenmodul angeordnet ist. Es ist des Weiteren möglich, dass zusätzlich eine Auslassöffnung bzw. eine Einlassöffnung innerhalb der Wandung des Haubenmoduls vorgesehen ist, um vorteilhaft das Druckmedium in das Druckmediumreservoir einzulassen bzw. auszulassen.
Es ist des Weiteren möglich, dass wenigstens ein elektromechanischer Aktuator zur Aktuierung zumindest des ersten Eingriffselementes oder des zweiten Eingriffselementes, insbesondere des Pins des ersten Eingriffselementes oder des Pins des zweiten Eingriffselementes an dem Haubenmodul angeordnet ist. Vorteilhaft ist der wenigstens eine Aktuator an dem Pinführungselement in Wirkverbindung mit dem Pin des Eingriffselementes angeordnet. Demnach ist es denkbar, dass lediglich ein Aktuator zur Aktuierung bzw. Ansteuerung des ersten Eingriffselementes und des zweiten Eingriffselementes dient. Auch ist es möglich, dass an jedem Eingriffselement ein Aktuator angeordnet ist. Der Aktuator, welcher auch als Antriebselement zu bezeichnen ist, dient dafür elektrische Signale, beispielsweise eines Steuerelementes, in eine mechanische Bewegung des Pins umzusetzen. Vorteilhaft ist es denkbar, dass der Aktuator über eine Öffnung in der Wandung des Haubenmoduls, dieses Haubenmodul durchsetzend, derart an den Pin angeordnet ist, dass dieser direkt durch den Aktuator ansteuerbar ist.
Es ist ebenfalls möglich, dass der elektromechanische Aktuator eine Mehrzahl an Schaltstellungen, insbesondere drei Schaltstellungen aufweist. Hierdurch ist es denkbar, dass beispielsweise das Eingriffselement, insbesondere ein Pin des Eingriffselementes in eine Ruheposition, eine Eingriffsposition und eine Aktivierungsposition bewegt werden kann. Die Aktivierungsposition dient vorteilhaft dazu das andere der beiden Eingriffselemente, insbesondere dessen Pin aus dessen Ruheposition in eine Eingriffsposition zu bewegen bzw. zur Bewegung zu veranlassen. Vorteilhaft wird folglich der Pin zumindest eines der Eingriffselemente zu zwei Seiten zumindest abschnittsweise aus dem Aktuator hinaus bewegt bzw. in zwei Richtungen innerhalb des Aktuators aus der Ruheposition bewegt. Vorteilhaft handelt es sich hierbei um zwei zueinander gegengesetzte Richtungen.
Vorteilhaft ist es denkbar, dass der elektromechanische Aktuator einen Aktuatorpin aufweist, der zu zwei Seiten aus dem Aktuator hinaus zu bewegen ist. Folglich ist es möglich den Aktuatorpin in zwei Richtungen innerhalb des Aktuators aus der Ruheposition zu bewegt. Vorteilhaft handelt es sich hierbei um zwei einander gegengesetzte Richtungen. Demzufolge ist es möglich, dass der Aktuatorpin nicht nur lediglich in einer Ruheposition, sondern auch in einer ersten Aktivierungsposition oder einer ersten Eingriffsposition und in einer zweiten Aktivierungsposition oder einer zweiten Eingriffsposition positioniert werden kann. In der Aktivierungsposition, welche auch als Auslöseposition zu bezeichnen ist, wird vorteilhaft eines der Eingriffselemente aus dessen Ruheposition in dessen Eingriffsposition bewegt.
Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls denkbar, dass der elektromechanische Aktuator über zumindest ein Verstellelement mit wenigstens einem Eingriffselement zur Aktuierung dieses Eingriffselementes verbunden ist. Vorteilhaft ist das Verstellelement mit einem Pin eines der Eingriffselemente verbunden.
Vorteilhaft weist die Schiebenockeneinrichtung lediglich einen einzelnen elektromechanischen Aktuator auf, welcher zwei zueinander beabstandet angeordnete Eingriffselemente ansteuert bzw. aktuiert. Dabei ist es denkbar, dass der elektromechanische Aktuator an einem der Eingriffselemente angeordnet ist und über ein Verstellelement mit dem anderen Eingriffselement verbunden ist. Des Weiteren ist es denkbar, dass der elektromechanische Aktuator zwischen den beiden Eingriffselementen und demnach von beiden Eingriffselementen beabstandet positioniert ist und über ein erstes Verstellelement mit dem ersten Eingriffselement sowie über ein zweites Verstellelement mit dem zweiten Eingriffselement verbunden ist.
Es ist denkbar, dass die Anzahl der erforderlichen Pins von den zu ermöglichenden Schaltstufen abhängig ist. Demnach ist es denkbar, dass bei einer zweistufigen Schiebenockeneinrichtung die Verwendung von zwei Ein-Pin-Aktuatoren erfolgt, während beispielsweise bei einer dreistufigen Schiebenockeneinrichtung vorteilhaft zwei Doppelpinaktuatoren Verwendung finden.
Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
1 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Schiebenockenvorrichtung während einer Phase der Hinschaltung (Eintauchphase),
2 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während einer Phase der Hinschaltung (Eintauchphase),
3 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in 1 gezeigte Schiebenockenvorrichtung während einer weiteren Phase der Hinschaltung (Beginn der Verstellphase),
4 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während einer weiteren Phase der Hinschaltung (Beginn der Verstellphase),
5 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1 und 3 gezeigte Schiebenockenvorrichtung während einer weiteren Phase der Hinschaltung (Verstellphase),
6 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2 und 4 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während einer weiteren Phase der Hinschaltung (Verstellphase),
7 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1, 3 und 5 gezeigte Schiebenockenvorrichtung während einer weiteren Phase der Hinschaltung (Auswurfphase),
8 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2, 4 und 6 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während einer weiteren Phase der Hinschaltung (Auswurfphase),
9 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1, 3, 5 und 7 gezeigte Schiebenockenvorrichtung nach der Phase der Hinschaltung bei ausgeworfenem Eingriffsmittel,
10 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2, 4, 6 und 8 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während nach der Phase der Hinschaltung bei ausgeworfenem Eingriffsmittel,
11 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1, 3, 5, 7 und 9 gezeigte Schiebenockenvorrichtung während einer Phase der Rückschaltung (Eintauchphase),
12 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2, 4, 6, 8 und 10 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während einer Phase der Rückschaltung (Eintauchphase),
13 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gezeigte Schiebenockenvorrichtung während einer weiteren Phase der Rückschaltung (Beginn der Verstellphase),
14 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2, 4, 6, 8, 10 und 12 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während einer Phase der Rückschaltung (Beginn der Verstellphase),
15 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1, 3, 5, 7, 9, 11 und 13 gezeigte Schiebenockenvorrichtung während einer weiteren Phase der Rückschaltung (Verstellphase),
16 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2, 4, 6, 8, 10, 12 und 14 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während einer Phase der Rückschaltung (Verstellphase),
17 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 und 15 gezeigte Schiebenockenvorrichtung während einer weiteren Phase der Rückschaltung (Auswurfphase),
18 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 und 16 gezeigte Schiebenockeneinrichtung während einer Phase der Rückschaltung (Auswurfphase),
19 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 und 17 gezeigte Schiebenockenvorrichtung nach der Phase der Rückschaltung bei ausgeworfenem Eingriffsmittel,
20 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 18 gezeigte Schiebenockeneinrichtung nach der Phase der Rückschaltung bei ausgeworfenem Eingriffsmittel,
21 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der hydraulischen Aktuierung eines ersten Eingriffselementes,
22 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 21 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der hydraulischen Aktuierung des zweiten Eingriffselementes,
23 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der Aktuierung eines ersten Eingriffselementes,
24 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 23 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der Aktuierung des zweiten Eingriffselementes,
25 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während einer elektromechanischen Aktuierung des ersten Eingriffselementes,
26 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 25 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während einer elektromechanischen Aktuierung des zweiten Eingriffselementes,
27 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der Aktuierung des ersten Eingriffselementes zur Positionierung in einer Eingriffsposition,
28 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 27 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der Aktuierung des ersten Eingriffselementes zur Positionierung in einer Ruheposition,
29 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 27 und 28 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der Aktuierung des ersten Eingriffselementes zur Positionierung in einer Auslöseposition zur Aktivierung des zweiten Eingriffselementes,
30 in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der Aktuierung des ersten Eingriffselementes,
31 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in der 30 gezeigt Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung mit in einer Ruheposition befindlichem Aktuatorpin, und
32 in einer seitlichen Schnittdarstellung die in den 30 und 31 gezeigt Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung während der Aktuierung des zweiten Eingriffselementes.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 32 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1, 3, 5 und 7 ist jeweils in einer seitlichen Schnittdarstellung schematisch eine aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Schiebenockenvorrichtung 1.1 während der Phase der Hinschaltung H gezeigt. Im Vergleich dazu ist in den 2, 4, 6 und 8 jeweils in einer seitlichen Schnittdarstellung schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 während der Phase der Hinschaltung H gezeigt. Die erfindungsgemäße Schiebenockeneinrichtung 1 weist vorteilhaft zumindest ein Nockenpaket 2 mit wenigstens zwei Nocken 2.1 mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen bzw. Profilen sowie einem Schiebeelement 3 auf. Es ist auch denkbar, dass das Nockenpaket 2 drei Nocken 2.1 mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen aufweist und/oder dass zwei Nockenpakete 2 das Schiebeelement 3 zwischen diesen aufnehmend ausgebildet sind. Vorteilhaft ist es denkbar, dass ein hier nicht gezeigtes Schiebesegment ausgebildet ist, welches das wenigsten eine Nockenpaket 2 sowie das Schiebeelement 3 umfasst. Vorteilhaft sind das wenigstens eine Nockenpaket 2 und das Schiebeelement 3 auf einer hier nicht gezeigten Hülse des Schiebesegmentes angeordnet, bevorzugt aufgepresst, welche Hülse wiederum auf einer Grundwelle einer Nockenwelle angeordnet wird. Bei der Verschiebung des Schiebeelementes 3 in ein axiale Richtung (bei Hinschaltung H oder Rückschaltung R) wird folglich die gesamte Hülse mit dem entsprechend angeordneten Nockenpaket 2 ebenfalls in die jeweilige axiale Richtung bewegt bzw. entlang der Längsachse der hier nicht gezeigten Grundwelle verschoben
Das Schiebeelement 3 weist vorteilhaft eine Führungsnut 4 auf, welche in Gestalt einer Doppel-S-Nut ausgebildet ist. Die Führungsnut 4 besteht vorteilhaft aus zwei Abschnitten 4.1, 4.2, nämlich einem ersten Abschnitt 4.1, welcher der Hinschaltung H des Schiebeelementes 3 und folglich des wenigstens einen Nockenpaketes 2 dient und einem zweiten Abschnitt 4.2, welcher der Rückschaltung R des Schiebeelementes 3 und folglich des wenigstens einen Nockenpaketes 2 dient.
Jeder Abschnitt 4.1, 4.2 der Führungsbahn 4 weist eine S-förmige Gestalt auf. Beide Abschnitte 4.1, 4.2 sind einander nachfolgend angeordnet bzw. ausgebildet. Im Vergleich zur Führungsnut 5 der Schiebenockenvorrichtung 1.1 gemäß des Standes der Technik, wie in den 1, 3, 5 und 7 gezeigt, weist die Führungsnut 4 der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1, wie in den 2, 4, 6 und 8 gezeigt, eine langgezogene, insbesondere eine verlängerte Bahn auf. Vorteilhaft ist jeder Abschnitt 4.1, 4.2 der Führungsnut 4 der Schiebenockeneinrichtung 1 länger dimensioniert, als die einzelnen Abschnitte 5.1 und 5.2 der Führungsnut 5 der aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1. Insbesondere der Verstellabschnitt V bzw. die Verstellabschnitte V der Führungsnut 4 der in den 2, 4, 6 und 8 gezeigten Schiebenockeneinrichtung 1 ist länger bzw. größer dimensioniert, als der Verstellbereich V.1 der Führungsnut 5 der aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1.
Ein Abgriffselement, wie ein Rollenschlepphebel 40, ist ebenfalls in den 1 bis 8 gezeigt, welcher das Profil des jeweiligen Nockens 2.1 bei jeder Drehung des Nockens in Drehrichtung D um dessen zentrische Drehachse abläuft, um bei einem Abgriff an der Nockenerhebung 6 ein entsprechend mit dem Rollenschlepphebel wirkverbundenes Ventil, wie ein Einlassventil oder ein Auslassventil einer Brennkraftmaschine zu steuern. Gelangt der Rollenschlepphebel 40 in Abgriff mit dem Nockengrundkreis 7 des Nockens 2.1 kann eine Hinschaltung H, wie in den 1 bis 8 oder eine Rückschaltung R, wie in den nachfolgenden 11 bis 18 gezeigt, entlang der Grundkreisphase G erfolgen. Bei einer Hinschaltung H wird das Schiebeelement 4 entlang einer hier nicht gezeigten Längsachse der Grundwelle in einer ersten axialer Richtung verschoben, wobei bei einer Rückschaltung R das gleiche Schiebeelement 3 in entgegengesetzter Richtung entlang der hier nicht gezeigten Grundwelle in eine zweite axiale Richtung bewegt wird. Aufgrund einer Hinschaltung H oder einer Rückschaltung R wird auch das mit dem Schiebeelement 3 wirkverbundene Nockenpaket 2 in axialer Richtung hin und her bewegt. Die Hinschaltung H bzw. die Rückschaltung R muss abgeschlossen sein, bevor der Rollenschlepphebel den Abschnitt der Nockenerhebung 6 des Nockens 2.1 erreicht, um eine Beschädigung des Rollenschlepphebels 40 sowie auch des Nockenpaketes 2 zu vermeiden bzw. ein Verklemmen des gesamten Systems zu verhindern.
Gemäß der Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1, wie in den 2, 4, 6 und 8 bzw. 10. 12. 14 und 16 gezeigt, ist es denkbar anstelle eines einzelnen Eingriffselementpaares oder eines einzelnen Eingriffselementes, wie in der aus dem Stand der Technik beispielsweise gemäß den 1, 3, 5 und 7 bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 gezeigt, zwei Eingriffselementpaare 21.1 bzw. 22.1 oder zwei Eingriffselemente 21, 22 zu verwenden. Die Verwendung hinsichtlich zweier Eingriffselemente 21, 22 oder zweier Eingriffselementpaare 21.1, 22.1 ist im Wesentlichen abhängig von der Anzahl der verwendeten Nocken 2.1 pro Nockenpaket 2. Weist das wenigsten eine Nockenpaket 2 zwei Nocken 2.1 mit zueinander unterschiedlichem Nockenprofil auf, so ist es im Wesentlichen hinreichend lediglich ein Eingriffselement 21 bei der bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 für die Hinschaltung H und für die Rückschaltung R zu verwenden. Entsprechend ist es vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 zwei in einem Winkel α in radialer Richtung betrachtet, versetzt zueinander angeordnete und in axialer Richtung betrachtet unversetzt zueinander angeordnete Eingriffselemente 21, 22 anzuordnen. Hierbei dient eines der Eingriffselemente 21 für die Hinschaltung H, während das andere Eingriffselement 22 für die Rückschaltung R dient.
Entsprechend ist bei der Verwendung eines Nockenpaketes 2 mit drei Nocken 2.1 mit zueinander unterschiedlichen Nockenbahnen die Anordnung eines Eingriffselementpaares 21.1, wie in den 1, 3, 5, und 7 der bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 gezeigt, vorteilhaft. In diesem Fall dienen beide Eingriffselemente bzw. Pins 23, 24 des (einzigen) Eingriffselementpaares 21 für die Hinschaltung H von einem Nocken zu einem weiteren Nocken genauso, wie für die Rückschaltung R dieses weiteren Nockens wieder zurück. Demnach dient der erste Pin 23 für die Schaltung vom ersten Nocken zum zweiten Nocken und der zweite Pin 24 für die Schaltung vom zweiten Nocken zum dritten Nocken. Im Vergleich dazu ist es vorteilhaft, dass auch bei der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1, wie beispielsweise in den 2, 4, 6 und 8 für die Hinschaltung H oder in den 10, 12, 14 und 16 für die Rückschaltung gezeigt, anstelle zweier Eingriffselemente zwei Eingriffselementpaare 21.1 und 22.1 mit jeweils zwei Pins 23 und 24 ausgebildet werden. Hierbei dient jedoch das erste Eingriffselementpaar 21.1 für die Hinschaltung H zwischen den drei Nocken, während das in einem Winkel α in radialer Richtung betrachtet, versetzt dazu angeordnete zweite Eingriffselementpaar 22.1 für die Rückschaltung zwischen den drei Nocken dient.
Basierend auf den durch den Winkel α radial versetzt angeordneten Eingriffselementen 21 und 22 bzw. Eingriffselementpaaren 21.1, 22.1 liegt auch der zweite Abschnitt 4.2 der Führungsnut 4, insbesondere die Eintauchrampe E des zweiten Abschnittes 4.2 der Führungsnut 4 der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 um den Winkel α – im Vergleich zur bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 betrachtet – versetzt vor, sodass die gesamte Länge der Führungsnut 4 – bei gleichgebliebener bzw. unveränderter Grundkreisphase G – vergrößert bzw. auseinandergezogenen ist. Es ist des Weiteren denkbar, dass der zweite Abschnitt 4.2 der Führungsnut 4, insbesondere die Eintauchrampe E des zweiten Abschnittes 4.2 der Führungsnut 4 der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 um einen Winkel zwischen 0° und Winkel α, besonders vorteilhaft zwischen größer 0° und dem Winkel α – im Vergleich zur bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 betrachtet – versetzt vorliegt, sodass die gesamte Länge der Führungsnut 4 – bei gleichgebliebener bzw. unveränderter Grundkreisphase G – zumindest der Länge der Grundkreisphase entspricht bzw. vergrößert bzw. auseinandergezogenen ist. Vorteilhaft weist der Winkel α einen Wert von 90° auf, wobei auch Werte von kleiner 90° oder größer denkbar sind. Folglich ist der Verstellbereich, insbesondere der Verstellwinkel β um den Winkel α vergrößert, insbesondere verlängert, wodurch vorteilhaft die Belastung bei gleicher erforderlicher Grundkreisphase G des Nockenprofiles; aufgrund der verminderten Anstiege der Führungsnut in den Verstellabschnitten der Abschnitte der Führungsnut, im Gegensatz zum grundlegend bekannten Stand der Technik reduziert wird. Im Rahmen der Erfindung ist der Verstellwinkel β derjenige Bereich, innerhalb welchem ein Eingreifen, insbesondere eine Verstellung bzw. eine Hinschaltung H oder eine Rückschaltung R erfolgt.
Der erste Abschnitt 4.1 sowie der zweite Abschnitt 4.2 der Führungsnut 4 weisen jeweils drei einander nachfolgende Bereiche auf. Im Bereich der Eintauchrampe E fährt das Eingriffselement 21 bzw. 22 (bzw. ein Eingriffselement bzw. ein Pin eines Eingriffselementpaares 21.1, 22.1) in die Führungsnut 4 ein. Im Verstellabschnitt V erfolgt die Verstellung des Schiebeelementes 3, während im Bereich der Auswurframpe A das Eingriffselement 21 bzw. 22 aus der Führungsnut 4 hinaus bewegt wird. So ist es denkbar, dass beispielsweise ein hier nicht gezeigter Pin, welcher das erste Eingriffselement 21 ist oder zumindest ein Bestandteil des ersten Eingriffselementes 21 ist, in den Bereich der Eintauchrampe E des ersten Abschnittes 4.1 der Führungsnut 4 in die Führungsnut 4 eingebracht und bei fortlaufender Drehung der Nockenwelle 10, insbesondere des Schiebeelementes 3 in Drehrichtung D entlang des Verstellabschnittes V innerhalb der Führungsnut 4 bewegt wird bzw. die Führungsnut 4 entlang des Pins bewegt wird. Dies entspricht im Wesentlichen auch dem Verstellvorgang gemäß der bekannten Schiebenockeneinrichtung 1.1, wie in den 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 und 15 gezeigt. Auch deren Führungsnut 5 weist zwei Abschnitte 5.1 und 5.2 auf, wobei jeder Abschnitt aus drei einander nachfolgenden Bereichen besteht. Es ist denkbar, dass die Bereiche der Eintauchrampen E1 den Bereichen der Eintauchrampen E der Führungsnut 4 gleichen, wobei die Bereiche der Auswurframpen A1 ebenfalls vergleichbar zu den Auswurframpen A der Führungsnut 4 ausgebildet sein können. Der Unterschied zwischen der aus dem Stand der Technik bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 zu der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 besteht unter anderem auch in der Ausgestaltung, insbesondere hinsichtlich deren Länge, insbesondere Verlaufslänge der Verstellbereiche V des ersten 4.1 und des zweiten Abschnittes 4.2 der Führungsnut 4. Diese Verstellbereiche V sind vorteilhaft länger als die Verstellbereiche V1 der Abschnitte 5.1 und 5.2 der Führungsnut 5 der aus dem Stand der Technik bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1.
Gemäß der 4 wird beispielsweise einer der Pins 23 des ersten Eingriffselementpaares, welches für die Hinschaltung H dient, in den Bereich der Eintauchrampe E bei fortlaufender Drehung des Schiebeelementes 3 und folglich des Nockenpaketes 2 eingefahren. Das Eingriffselement 22 bzw. das Eingriffselementpaar 22.1, welches für die Rückschaltung R dient, befindet sich folglich außerhalb und nicht in Eingriff mit der Führungsnut.
Durchläuft der Pin 23 den Verstellabschnitt V erfolgt eine Verstellung des Nockens 2.1 bzw. des Nockenpaketes 2 in eine erste axiale Richtung entlang der Grundwelle der Nockenwelle. Dies wird als in Hinschaltung H bezeichnet und ist für eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung in der 6 und bei einer bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 in der 5 gezeigt. Bei weiterem Drehen der Nockenwelle und folglich des Schiebeelementes 3 und des Nockenpaketes 2 in Drehrichtung D erreicht der Pin 23 des ersten Eingriffselementes 21 bzw. des ersten Eingriffselementpaares 21.1 den Bereich der Auswurframpe A des ersten Abschnittes 4.1 der Führungsnut 4, wie insbesondere in der 8 gezeigt (zum Vergleich dient die 7, welche die entsprechende Positionierung bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 zeigt). In diesem Führungsnutbereich, nämlich der Auswurframpe A wird der Pin 23 des ersten Eingriffselementes 21 bzw. des ersten Eingriffselementpaares 21.1 aus der Führungsnut 4 heraus bewegt. Damit wird das erste Eingriffselement 21 bzw. das erste Eingriffselementpaar 21.1 aus dessen Eingriffsposition wieder in eine Ruheposition gebracht, wie beispielsweise in der 10 gezeigt (die 9 bildest die aus dem Stand der Technik bekannte Schiebenockenvorrichtung 1.1 mit in Ruheposition befindlichem Eingriffselement 21 bzw. Eingriffselementpaar 21.1 ab).
Eine fortführende Drehung der Nockenwelle 10 in Drehrichtung D, wie in der 12 gezeigt (Stand der Technik ist in der 11 abgebildet) ermöglicht eine Rückschaltung R, bei welcher der Nocken 2.1, insbesondere das Nockenpaket 2 in entgegengesetzter axialer Richtung entlang der Grundwelle der Nockenwelle 10 verschoben wird. Hierfür wird das zweite Eingriffselement 22 bzw. ein Pin 23 des zweiten Eingriffselementpaares 22.1, welches für die Rückschaltung R dient, aus dessen Ruheposition, wie in der 12 gezeigt, in die Eingriffsposition bewegt. Dabei fährt das zweite Eingriffselement 22 bzw. der Pin 23 des zweiten Eingriffselementpaares 22.1 im Bereich der Eintauchrampe E des zweiten Abschnittes 4.2 der Führungsnut 4 in diese Führungsnut 4 ein, wie beispielhaft in der 14 dargestellt. Um ein Einbringen eines Pins 23 eines Eingriffselementpaares 21.1 bzw. ein Einbringen eines Eingriffselementes 21 bei einer bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1 zu ermöglichen, bedarf es einer fortgeschrittenen Drehung des Schiebeelementes 3 in Drehrichtung D, wie im Vergleich zu 14 in der 13 dargestellt. Die ist insbesondere dadurch von Nöten, da lediglich ein Eingriffselement 21 bzw. ein Pin 23 eines Eingriffselementpaares 21.1 für die Hinschaltung H sowie für die Rückschaltung R dienen muss. Im Wesentlichen bedarf es einer Verdrehung des Schiebeelementes 3 in Drehrichtung D zusätzlich um den Winkel α, vorteilhaft um einen Winkel zwischen 0° und dem Winkel α, besonders vorteilhaft zwischen größer 0° und dem Winkel α, bis der Pin 23 für die Rückschaltung R in die Eintauchrampe E des zweiten Anschnittes 5.2 der Führungsnut 5 eintauchen kann. Wie in der 13 kenntlich, befindet sich das Abgriffselement, insbesondere der Rollenschlepphebel 40 hierbei bereit in einem Endbereich des Nockengrundkörpers 7 bzw. der Grundkörperphase G, welche zur Verstellung, insbesondere für Hinschaltung H und Rückschaltung R, zu nutzen ist. Demzufolge verbleibt bei der Schiebenockenvorrichtung 1.1 gemäß dem bekannten Stand der Technik, wie in der 13 gezeigt, lediglich ein kurzer Abschnitt der Grundkreisphase G, um eine Rückschaltung R zu ermöglichen. Vergleichbar dazu befindet sich der Rollenschlepphebel 40 bei der erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1, wie beispielsweise in der 14 gezeigt, in einem mittleren Abschnitt der Grundkreisphase G, hat vorteilhaft die Hälfte der Grundkreisphase G noch nicht überschritten. Vorteilhaft verbleibt ein hinreichender Abschnitt der Grundkreisphase G, um eine Rückschaltung R zu ermöglichen.
Bei weiterer Drehung der Nockenwelle 10 in Drehrichtung D wird das zweite Eingriffselement 22 bzw. der Pin des zweiten Eingriffselementpaares 22.1, welches bzw. welcher sich noch immer in Eingriff mit der Führungsnut 4 befindet, entlang des Verstellabschnittes V bewegt, wodurch die Rückschaltung R des Nockenpaketes 2 in axialer Richtung entlang der Grundwelle der Nockenwelle 10 erfolgt, wie in der 16 für eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 und in der 15 für eine aus dem Stand der Technik bekannte Schiebenockenvorrichtung 1.1 gezeigt. Auch bei der Rückschaltung R durchläuft der Pin 23 bzw. das Eingriffselement 22 einen Verstellabschnitt V, welcher im Vergleich zum aus dem Stand der Technik bekannten Verstellbereich V.1, wie in der 15 gezeigt, länger dimensioniert ist, wodurch vorteilhaft die Belastung bei gleicher erforderlicher Grundkreisphase des Nockenprofiles im Gegensatz zum grundlegend bekannten Stand der Technik reduziert wird.
Bei weiterer Drehung der Nockenwelle 10 in Drehrichtung D wird das zweite Eingriffselement 22 bzw. der Pin 23 des zweiten Eingriffselementpaares 22.1, wie in der 18 gezeigt, entlang des Bereiches der Auswurframpe A des zweiten Abschnittes 4.2 der Führungsnut 4 bewegt und aus der Führungsnut 4 hinaus geworfen bzw. hinaus bewegt, um von dessen Eingriffsposition in dessen Ruheposition gebracht zu werden, wie in der 20 gezeigt. Entsprechendes ergibt sich auch bei der aus dem Stand der Technik bekannten Schiebenockenvorrichtung 1.1, wie in den 17 und 19 gezeigt.
Wie bereits aufgeführt, ist mit dem Bezugszeichen 40 schematisch beispielsweise ein Rollenschlepphebel aufgezeigt, welcher entlang einer Abgriffsbahn des jeweiligen Nockens 2.1 des Nockenpaketes 2 läuft, um ein entsprechendes Ventil zu betätigen. Mit dem Bezugszeichen G ist die Grundkreisphase des Nockens 2.1 bzw. des Nockenpaketes 2 aufgezeigt, in welcher sich der Rollenschlepphebel 40 befinden muss, damit eine Hinschaltung H bzw. eine Rückschaltung R des Nockens 2.1 bzw. des Nockenpaketes 2 erfolgen kann.
In den 21 und 22 ist schematisch in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 gezeigt. Hierbei erfolgt die Ansteuerung der Eingriffselemente 21 und 22 hydraulisch. In der 21 ist demzufolge eine hydraulische Aktuierung im Zustand der Hinschaltung H dargestellt, während in der 4 eine hydraulische Aktuierung im Zustand der Rückschaltung R gezeigt ist. Wie in der 21 gezeigt, befindet sich das erste Eingriffselement 21 in der Eingriffsposition, während sich das zweite Eingriffselementpaar 22 in der Ruheposition findet. Beide Eingriffselemente 21 und 22 weisen ein Pinführungselement 30 bzw. 31 auf. Innerhalb des Pinführungselementes 30 bzw. 31 verläuft eine Führungsbohrung 32 bzw. 33. Dieser Führungsbohrung 32 bzw. 33 ist vorteilhaft in Gestalt einer Durchgangsbohrung ausgeführt und mündet in einem Druckraum 36 bzw. 37, welcher auch als Druckkammer bezeichnet werden kann. Der Druckraum 36 bzw. 37 dient zur Aufnahme eines Druckmediums M, welches über einen Kanal zum Transport des Mediums 70 bzw. 71 dem Druckraum 36 bzw. 37 zugeführt wird. Des Weiteren weist das erste Eingriffselement 21 sowie auch das zweite Eingriffselement 22 jeweils einen Pin 23 bzw. 24 auf, welcher mit der Führungsnut 4 zumindest abschnittsweise in Eingriff gebracht werden kann. Folglich weist der Pin 23 bzw. der Pin 24 ein distales Ende auf, welches in die Führungsnut 4, bei einer Aktuierung des Eingriffselementes 21 bzw. 22 aus der Ruheposition in die Eingriffsposition, gebracht wird. Des Weiteren weist der Pin 23 bzw. 24 ein zweites distales Ende auf, an welchem ein Kolbenelement 34 bzw. 35 angeordnet ist. Dieses Kolbenelement 34 bzw. 35 ist beweglich in dem Druckraum 36 bzw. 37 geführt und mit dem Druckmedium M beaufschlagbar. Vorteilhaft weist das Kolbenelement 34 bzw. 35 einen Dauermagneten 60 bzw. 61 auf bzw. ist als Dauermagnet 60 bzw. 61 ausgebildet. Ein magnetisches Material 38 bzw. 39, ausgestaltet beispielsweise in Form eines Eisenringes, ist an einem distalen Ende des Pinführungselementes 30 bzw. 31 angeordnet. Vorteilhaft ist magnetisches Material 38 bzw. 39 an einer Wandung des Druckraumes 36 bzw. 37 angeordnet, welche der Wandung des Druckraumes 36 bzw. 37 gegenüberliegt, durch welche hindurch sich der Pin 23 bzw. 24 zumindest abschnittsweise erstreckt.
Wie in den 21 und 22 gezeigt, sind das erste Eingriffselement 21 sowie das zweite Eingriffselement 22, welche auch als Eingriffselementpaare 21.1 bzw. 22.1 ausgebildet sein können, an einem Haubenmodul 50 angeordnet. Das Haubenmodul 50 dient vorteilhaft der Abdeckung und/oder der Lagerung der wenigsten einen Nockenwelle 10. Vorteilhaft sind das erste Eingriffselement 21 und das zweite Eingriffselement 22 um ca. 60° radial zueinander versetzt angeordnet. Dies dient vorteilhaft dazu zumindest die Verstellbereiche V (vgl. 1 und 2) der Führungsnut 4 jeweils um 30° zu verlängern und dadurch die Schaltdrehzahlen deutlich zu erhöhen. Um das erste Eingriffselement 21 von einer Ruheposition in eine Eingriffsposition zu bewegen, wie in der 21 gezeigt, ist es erforderlich, dass das Druckmedium M über den Kanal 70 zum Transport des Druckmediums M in den Druckraum 36 eingebracht wird. Hierbei löst sich das Kolbenelement 34 von dem magnetischen Material 38 aufgrund des in den Druckraum 36 einfließen Druckmediums M. Das auf das Kolbenelement 34 wirkende Druckmedium M bewegt das Kolbenelement 34 sowie den mit dem Kolbenelement 34 verbunden Pin 23 in Richtung der Nockenwelle 10, wobei sich der Pin 23 durch die Führungsbohrung 32 des ersten Pinführungselementes 30 bewegt. Die Bewegung des Pins 23 in Richtung der Nockenwelle 10 wird vorteilhaft begrenzt durch die Größe des Druckraumes 36 selbst. Das bedeutet, dass sobald das Kolbenelement 34 an der dem Kanal 70 zum Transport des Druckmediums M gegenüberliegenden Wandung des Druckraumes 36 anschlägt oder auch kein weiteres Druckmedium M in den Druckraum 36 eingebracht wird, stoppt die Bewegung des Kolbenelementes 34 und somit des Pins 23 des ersten Eingriffselementes 21. Ein derartiges Vorgehen erfolgt ebenfalls bei dem weiteren, insbesondere zweiten Eingriffselement 22, wie in der 4 gezeigt. Erreicht das erste Eingriffselement 21, insbesondere der Pin 23 des ersten Eingriffselementes 21 die Auswurframpe A der Führungsnut 4, wird das erste Eingriffselement 21, insbesondere der Pin 23 des ersten Eingriffselementes 21 aus der Führungsnut 4 hinaus bewegt und das mit dem Pin 21 verbundene Kolbenelement 34 in Richtung des magnetischen Materials 38 bewegt. Vorteilhaft wird der Pin 23 derart weit durch die Auswurframpe A bewegt, dass das erste Eingriffselement 21 sich zumindest nahezu in Ruheposition befindet, wie in der 22 gezeigt. Hierbei wird das Druckmedium M aus dem Druckraum 36 hinaus bewegt, eventuell sogar aktiv hinaus gepumpt. Das magnetische Material 38 wechselwirkt mit dem dauermagnetischen Kolbenelement 34 derart, dass das Kolbenelement 34, in Richtung des magnetischen Materials 38 gezogen und an diesem gehalten wird. Demnach wird vorteilhaft der Restweg bis zur Ruheposition durch die Magnetkraft von Kolbenelement 34 zu magnetischem Material 38 überwunden. Durch diese Bewegung des Kolbenelementes 34 in Richtung des magnetischen Materials 38 wird der Pin 23 durch die Führungsbohrung 32 des ersten Pinführungselementes 30 in Richtung des magnetischen Materials 38 bewegt.
Eine ebenfalls hydraulische Aktuierung des ersten Eingriffselements 21 sowie des zweiten Eingriffselementes 22 ist in den 23 und 24 und in der dort gezeigten weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 gezeigt. Im Gegensatz zu der in den 21 und 22 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 weist die in den 23 und 24 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 einen Dauermagneten 60 bzw. 61 oberhalb des ersten Pinführungselementes 30 bzw. des zweiten Pinführungselementes 31 auf. Hierbei ist es möglich, dass das Kolbenelement 34 bzw. 35 ein magnetisches Material 38 bzw. 39 aufweist, welches von dem Dauermagneten 60 bzw. 61 angezogen wird. Befindet sich das Eingriffselement 21 bzw. 22 in einer Ruheposition, haftet das Kolbenelement 34 bzw. 35 an dem Dauermagneten 60 bzw. 61. Bei einer Beaufschlagung des Druckraumes 36 mit dem Druckmedium M wird der Pin 23, wie in der 23 gezeigt, entgegen der zwischen Dauermagnet 60 und magnetisches Material 38 aufweisendem Kolbenelement 34 bestehenden Magnetkraft, in Richtung der Nockenwelle 10, insbesondere des Schiebeelementes 3 bewegt. Der Pin 23 wird basierend auf dem Druck des Druckmediums M vorteilhaft solange in der Führungsnut 4 gehalten, bis die Auswurframpe A (vgl. 1 und 2) erreicht ist und durch diese der Pin 23 entgegen des Druckmediums M bewegt und aus der Führungsnut 4 ausgeworfen wird. Das Druckmedium M wird dann aus dem Druckraum 36 wieder über den Kanal 70 zum Transport des Druckmediums M in ein hier nicht gezeigtes Druckreservoir bewegt, wobei das Kolbenelement 34 vom Dauermagneten 60 aufgrund der Magnetkraft angezogen wird, bis sich das erste Eingriffselement 21 wieder in der Ruheposition, wie in der 24 gezeigt, befindet. Der einfache geometrische Aufbau dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung.
In den 25 und 26 ist schematisch in einer seitlichen Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 gezeigt. Hierbei erfolgt die Aktuierung des ersten Eingriffselementes 21 sowie des zweiten Eingriffselementes 22 elektromechanisch über zwei Aktuatoren 80 bzw. 80.1. Vorteilhaft ist jeder der Aktuatoren 80 bzw. 80.1 mit einem der Eingriffselemente 21 bzw. 22 verbunden. Vorteilhaft sind die dementsprechend ebenfalls – wie die Eingriffselemente 21 und 22 – um einen Winkel α versetzt angeordneten Aktuatoren 80 bzw. 80.1 in dem Haubenmodul 50 angeordnet. Die Pins 23 bzw. 24 werden mithilfe der Aktuatoren 81 bzw. 80.1 aufgrund der Bestromung einer Spule und der daraus resultierenden Magnetkraft, welche einen mit dem Pin 23 bzw. 24 gekoppelten Dauermagneten 60 bzw. 61 abstößt, in die Führungsnut 4 eingebracht. Der Auswurf der Pins 23 bzw. 24 aus der Führungsnut 4 heraus, erfolgt mittels einer Auswurframpe A (vgl. 1 und 2) der Führungsnut 4 am Ende des jeweiligen Abschnittes 4.1 bzw. 4.2 der Führungsnut 4. Damit der Pin 23 bzw. 24 nach dem Auswurf aus der Führungsnut 4 nicht am Schiebeelement 3 schleift, zieht der Dauermagnet 60 bzw. 61 den Pin 23 bzw. 24 zusätzlich einen Restweg zurück.
In den 27 bis 29 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 gezeigt. Die Aktuierung des ersten Eingriffselementes 21 sowie des zweiten Eingriffselementes 22 erfolgt ebenfalls elektromechanisch, jedoch über lediglich einen einzelnen Aktuator 80, welcher das erste Eingriffselement 21 sowie auch das zweite Eingriffselement 22 aktuiert. Vorteilhaft verfügt der Aktuator 80 über drei Schaltstellungen und ist vorteilhaft an dem ersten Eingriffselement 21 angeordnet. Über ein Verstellelement 90, welches beispielsweise als Hebel ausgebildet ist, ist der Aktuator 80 mit dem zweiten Eingriffselement 22 wirkverbunden. Der Aktuator 80 weist eine erste Führungshülse 81 mit einem magnetischen Material, beispielsweise Stahl, sowie eine zweite Führungshülse 82, welche ebenfalls ein magnetisches Material, wie beispielsweise Stahl umfasst, auf. Das erste Eingriffselement 21 weist einen Pin 23 auf, welcher mit einem Dauermagneten 61 verbunden ist. Ein weiterer Dauermagnet 60 ist gehäusefest am Aktuator 80 angeordnet. Zusätzlich weist der Aktuator 80 eine Spule 83 auf. Die Führungshülsen 81 und 82 sind oberhalb und unterhalb des gehäusefest angeordneten Dauermagneten 60 um den Hubweg des Pins 23 beabstandet zueinander angeordnet. Über die Führungshülse 81 bzw. 82 ist der Pin 23 geführt. Der gehäusefest angeordnete Dauermagnet 60 ist vorteilhaft mittig zwischen der ersten Führungshülse 81 und der zweiten Führungshülse 82 angeordnet. Der gehäusefeste Dauermagnet 60 hält den Pin 23 aufgrund der Magnetfelder des Dauermagneten 61, welcher am Pin angeordnet ist, in seiner Ruheposition. Wird die Spule 83 in die eine Richtung bestromt, so fährt der Pin 23 aus seiner Ruheposition in die Eingriffsposition und folglich in die Führungsnut 4 ein. Der Pin 23 wird aufgrund des Dauermagneten 61 an der zweiten Führungshülse 82 so lange gehalten, bis der Pin 23 beim Durchfahren der Führungsnut 4 die Auswurframpe A des ersten Abschnittes 4.1 der Führungsnut 4 erreicht und hierdurch wieder in seine Ruheposition geschoben wird. Wird die Spule 83 in die andere Richtung bestromt, so wird der Pin 23 von der ersten Führungshülse 81 angezogen und bewegt sich auf diese zu. Hierdurch wird das Verstellelement 90 aktiviert, sodass der Pin 24 des zweiten Eingriffselementes 22 aus dessen Ruheposition in die Eingriffsposition bewegt wird und folglich in die Führungsnut 4, insbesondere in den zweiten Abschnitt 4.2 der Führungsnut 4 eingreift. Der Dauermagnet 61 am Pin 23 haftet so lange an der ersten Führungshülse 81 bis der Pin 24 des zweiten Eingriffselementes 22 die Auswurframpe A im zweiten Abschnitt 4.2 der Führungsnut 4 erreicht und aus der Führungsnut 4 herausgeworfen bzw. ausgeschoben wird. Hierbei wird über den Pin 24 des zweiten Eingriffselementes 22 das Verstellelement 90 derart bewegt, dass der Pin 23 des ersten Eingriffselementes 21 wieder in Richtung seiner Ruheposition zurück bewegt wird, indem der Dauermagnet 61 von der ersten Führungshülse 81 gelöst und in Richtung des Dauermagneten 60 bewegt wird.
In den 30 bis 32 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt ebenfalls eine elektromechanische Aktuierung des ersten Eingriffselementes 21 und des zweiten Eingriffselementes 22, wobei ebenfalls lediglich ein einziger Aktuator 80 zur Aktuierung beider Eingriffselemente 21 und 22 dient. Im Gegensatz zu der in den 9 bis 11 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 weist die in den 12 bis 14 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockeneinrichtung 1 einen zwischen den beiden Eingriffselementen 21 und 22 angeordneten Aktuator 80 auf. Der Aktuator 80 ist folglich über ein erstes Verstellelement 90 mit dem ersten Eingriffselement 21 und über ein zweites Verstellelement 91 mit dem zweiten Eingriffselement 22 wirkverbunden. Der Aufbau des Aktuators 80 entspricht im Wesentlichen dem in den 9 bis 11 gezeigten Aufbau eines Aktuators 80. Demnach weist auch der in den 12 bis 14 gezeigte Aktuator 80 eine erste Führungshülse 81 mit einem magnetischen Material sowie eine zweite Führungshülse 82 mit einem magnetischen Material auf, die in Berücksichtigung des Hubes des Aktuatorpins 84 voneinander beabstandet sind. Zwischen der ersten Führungshülse 81 und der zweiten Führungshülse 82 ist ein gehäusefester Dauermagnet 60 angeordnet, welcher mit einem an dem Aktuatorpin 84 befestigten Dauermagneten 61 wechselwirkt. Der Aktuatorpin 84 ist zu zwei Seiten des Aktuators 80 aus diesem heraus bewegbar. Demnach ist der Aktuatorpin 84 in zwei zueinander entgegengesetzten Bewegungen aus dessen Ruheposition in eine Auslöseposition bewegbar. Das bedeutet, dass bei einer Bestromung der Spule 83 in eine erste Richtung der Aktuatorpin 84 aus dessen Ruheposition, wie in der 13 gezeigt, in eine erste Auslöseposition bewegt wird. Hierbei wird der Dauermagnet 61 in Richtung der ersten Führungshülse 81 bewegt, da er durch diese magnetisch angezogen wird. Dabei bewegt sich der Aktuatorpin 84 zumindest abschnittsweise zu einer ersten Seite aus dem Aktuator 80 heraus, wodurch das erste Verstellelement 90 angesteuert bzw. aktiviert wird. Durch diese Ansteuerung des ersten Verstellelementes 90 wird ein Pin 23 des ersten Eingriffselementes 21 aus dessen Ruheposition in eine Eingriffsposition bewegt, wie in der 12 gezeigt. Wird die Bestromung der Spule 83 beendet, wird der am Aktuatorpin 84 befestigte Dauermagnet 61 ausgehend von der ersten Führungshülse 81 wieder zurück zum gehäusefesten Dauermagneten 60 bewegt. Hierdurch wird auch das erste Verstellelement 90 wieder in seine Ausgangslage bewegt, wodurch auch der Pin 23 des ersten Eingriffselementes 21 aufgrund des Durchfahrens des Bereiches der Auswurframpe A des ersten Abschnittes 4.1 der Führungsnut 4 aus dessen Eingriffsposition in dessen Ruheposition zurück bewegt wird. Die gesamte Schiebenockeneinrichtung 1 befindet sich dann, wie in der 13 gezeigt, in einer Nichteingriffsposition, insbesondere einer Ruheposition. Analog zu der voran genannten Vorgehensweise ist es auch möglich, das zweite Eingriffselement 22 in eine Eingriffsposition zu bewegen, indem die Spule 83 in eine andere Richtung bestromt wird, sodass der an dem Aktuatorpin 84 angeordnete Dauermagnet 61 von der zweiten Führungshülse 82 angezogen wird. Der Aktuatorpin 84 wird folglich zumindest abschnittsweise aus einer anderen Seite (einer zweiten Seite) des Aktuators 80 derart hinaus bewegt, dass das zweite Verstellelement 91 angesteuert wird, welches mit dem Pin 24 des zweiten Eingriffselementes 22 wirkverbunden ist. Hierdurch wird der Pin 24 des zweiten Eingriffselementes 22 aus dessen Ruheposition in eine Eingriffsposition und damit in die Führungsnut 4, insbesondere in den zweiten Abschnitt 4.2 der Führungsnut 4, wie in der 14 gezeigt, eingebracht. Beim Durchfahren des Pins 24 des zweiten Abschnittes 4.2 der Führungsnut 4 erreicht auch der Pin 24 den Bereich der Auswurframpe A des zweiten Abschnittes 4.2 der Führungsnut 4 und wird dadurch aus der Führungsnut 4 hinaus in seiner Ruheposition bewegt. Vorteilhaft wird gleichzeitig die Bestromung der Spule 83 beendet und der Aktuatorpin 84 in seine Ruheposition bzw. Ausgangsposition, wie in der 13 gezeigt, zurückbewegt.
Bezugszeichenliste

1: Schiebenockeneinrichtung
1.1: Schiebenockenvorrichtung nach Stand der Technik
2: Nockenpaket
2.1: Nocken
3: Schiebeelement
4: Führungsnut
4.1: erster Abschnitt der Führungsnut
4.2: zweiter Abschnitt der Führungsnut
5: Führungsnut gemäß Stand der Technik
5.1: erster Abschnitt der Führungsnut
5.2: zweiter Abschnitt der Führungsnut
6: Nockenerhebung
7: Grundkreis
10: Nockenwelle
11: Grundwelle
20: Einrichtung zum Verschieben
20.: Einrichtung zum Verschieben gemäß Stand der Technik
21: erstes Eingriffselement
21.1: erstes Eingriffselementpaar
22: zweites Eingriffselement
22.1: zweites Eingriffselementpaar
23: Pin
24: Pin
30: erstes Pinführungselement
31: zweites Pinführungselement
32: Führungsbohrung
33: Führungsbohrung
34: Kolbenelement
35: Kolbenelement
36: Druckraum
37: Druckraum
38: magnetisches Material
39: magnetisches Material
40: Rollenschlepphebel
50: Haubenmodul
60: Dauermagnet
61: Dauermagnet
70: Kanal zum Transport des Druckmediums
71: Kanal zum Transport des Druckmediums
80: (erster) Aktuator
80.1: (zweiter) Aktuator
81: erste Führungshülse mit magnetischen Material
82: zweite Führungshülse mit magnetischen Material
83: Spule
84: Aktuatorpin
90: (erstes) Verstellelement
91: zweites Verstellelement
α: Winkel
β: Verstellwinkel
A: Auswurframpe
A1: Auswurframpe
D: Drehrichtung
E: Eintauchrampe
E1: Eintauchrampe
G: Grundkreisphase
H: Hinschaltung
M: Druckmedium
R: Rückschaltung
V: Verstellabschnitt
V1: Verstellabschnitt

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 102008005639 A1 [0003]
DE 102011002136 A1 [0004]

Claims

Mehrstufig zu schaltende Schiebenockeneinrichtung (1) aufweisend – eine Nockenwelle (10) mit einer Grundwelle (11) sowie zumindest ein in axialer Richtung auf der Grundwelle (11) verschiebbar angeordnetes Nockenpaket (2) aufweisend wenigstens zwei Nocken (2.1) mit zueinander unterschiedlichen Nockenprofilen umfassend eine gemeinsame Grundkreisphase (G) zur Verschiebung des Nockenpaketes (2) sowie eine jeweilige Nockenerhebung (6), und zumindest ein in axialer Richtung auf der Grundwelle (11) verschiebbar angeordnetes Schiebeelement (3) aufweisend eine Führungsnut (4) zur Aufnahme eines Eingriffselementes (21, 22), wobei das Nockenpaket (2) und das Schiebeelement (3) miteinander wirkverbunden sind, sowie – eine Einrichtung (20) zum Verschieben des Schiebeelementes (3) aufweisend ein erstes Eingriffselement (21) zum Eingreifen in einen ersten Abschnitt (4.1) der Führungsnut (4) für eine Hinschaltung zumindest des Schiebeelementes (3) und ein zweites in axialer Richtung entlang der Nockenwelle (10) gleich positioniertes und radial zum ersten Eingriffselement (21) um einen Winkel (α) versetzt angeordnetes zweites Eingriffselement (22) zum Eingreifen in einen zweiten Abschnitt (4.2) der Führungsnut (4) für eine Rückschaltung zumindest des Schiebeelementes (3), wobei die Führungsnut (4) sich entlang der Grundkreisphase (G) und um einen Wert zwischen 0° und dem Winkel (α) verlängert erstreckt oder wobei die Grundkreisphase (G) um einen Wert zwischen 0° und dem Winkel (α) verkürzt ausgebildet ist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnut (4) als Doppel-S-Nut ausgebildet ist, wobei deren erster Abschnitt (4.1) sowie deren zweiter Abschnitt (4.2) S-förmig ausgestaltet ist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (4.1, 4.2) der Führungsnut (4) flache Anstiege aufweisen.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines ersten Eingriffselementes (21) und eines zweiten Eingriffselementes (22) ein erstes Eingriffselementpaar (21.1) und ein zweites Eingriffselementpaar (22.1) mit jeweils zwei axial zueinander beabstandet angerordneten Eingriffselementen angeordnet sind.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Eingriffselement (21) und das zweite Eingriffselement (22) oder das erste Eingriffselementpaar (21.1) und das zweite Eingriffselementpaar (22.1) radial in einem Winkel (α) von kleiner als 90° oder größer als 90°, vorteilhaft 90° zueinander versetzt angeordnet sind.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Eingriffselement (21) und das zweite Eingriffselement (22) jeweils einen entlang dessen Längsachse innerhalb einer Führungsbohrung (32, 33) eines jeweiligen Pinführungselementes (30, 31) beweglich angeordneten Pin (23, 24) aufweisen, welcher zumindest abschnittsweise in die Führungsnut (4) eingreift, wobei der Pin (23, 24) elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch aktuiert ist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (23, 24) ein erstes distales Ende aufweist, welches die Führungsnut (4) kontaktiert und ein zweites distales Ende aufweist, welches mit einem Kolbenelement (34, 35) verbunden ist, welches in einem mit einem fließfähigen Druckmedium (M) zu beaufschlagenden Druckraum (36, 37) geführt angeordnet ist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dauermagnet (60, 61) an dem Kolbenelement (34, 35) oder an einem distalen Ende des Pinführungselementes (30, 31), welches dem der Nockenwelle (10) zugewandten distalen Ende entgegengesetzt ausgebildet ist, angeordnet ist, um den Pin (23, 24) wenigstens in einer Ruheposition zu halten.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Eingriffselement (21) und das zweite Eingriffselement (22) oder das erste Eingriffselementpaar (21´) und das zweite Eingriffselementpaar (22´) in einem die Nockenwelle aufnehmenden Haubenmodul (50) angeordnet sind.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pin (23, 24) oder das Kolbenelement (34, 35) ein magnetisches Material (38, 39) aufweist oder ein magnetisches Material (38, 39) an einem distalen Ende des Pinführungselementes (30, 31), welches dem der Nockenwelle (10) zugewandten distalen Ende entgegengesetzt ausgebildet ist, angeordnet ist, um in Wechselwirkung mit dem Dauermagneten (60, 61) zu treten.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Wandung des Haubenmoduls (50) ein Kanal (70, 71) zum Transport des fließfähigen Druckmediums (M) zu dem Druckraum (36, 37) und vom Druckraum (36, 37) zu einem Druckmediumreservoir ausgebildet ist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektromechanischer Aktuator (80, 80.1) zur Aktuierung zumindest des ersten Eingriffselementes (21) oder des zweiten Eingriffselementes (22) an einem Haubenmodul (50) angeordnet ist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (80) eine Mehrzahl an Schaltstellungen aufweist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (80) einen Aktuatorpin (84) aufweist, der zu zwei Seiten aus dem Aktuator (80) hinaus zu bewegen ist.
Schiebenockeneinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Aktuator (80) über zumindest ein Verstellelement (90, 91) mit wenigstens einem Eingriffselement (21, 22) zur Aktuierung dieses Eingriffselementes (21, 22) verbunden ist.