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Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es sind variable Ventiltriebvorrichtungen in Brennkraftmaschinen bekannt, die durch ein axiales Verschieben von Nockenstücken mit Nocken unterschiedlicher Nockenkontur sowohl die Abschaltung einzelner Zylinder als auch eine Ventilhubumschaltung realisieren können. Derartige Ventiltriebvorrichtungen umfassen daher ein sogenanntes Schiebenockensystem. Variable Ventiltriebvorrichtungen mit axial verschiebbaren Nockenstücken besitzen keine klassische einteilige Nockenwelle sondern eine Zahnwelle als Nockengrundwelle, auf der zwei oder mehr Nockenstücke verschiebbar angeordnet sind. Die Übertragung der Drehmomente von der Nockengrundwelle auf die Nockenstücke erfolgt dabei über die Verzahnung der Zahnwelle. Das Verschieben der Nockenstücke in Axialrichtung erfolgt mittels eines ortsfesten Aktuators, der ein Eingreifen eines Betätigungselements, wie etwa eines Verstellpins, in eine Schaltkulisse des Nockenstücks bewirkt. Bei einer Drehung des Nockenstücks wird dieses mit Hilfe des Verstellpins zwangsgeführt um einen definierten axialen Schaltweg verschoben, der dem Abstand zweier benachbarter Nocken eines Nockenabschnitts des Nockenstücks entspricht. Wenn sich das Nockenstück in einer vorgegebenen axialen Endposition befindet, wird der Verstellpin wieder eingefahren bzw. in Richtung auf den Aktuator zurückgeworfen. Um eine Verstellung des Nockenstücks von einer ersten Axialposition in eine zweite Axialposition und umgekehrt bewirken zu können, sind jedem Nockenstück auswerfbare Betätigungselemente zum Eingriff in jeweils eine Kulissenbahn der Schaltkulisse zugeordnet, wobei die Schaltkulisse verschiedene Nutabwicklungen, wie z.B. eine Y-Nut, zwei S-Nuten oder Doppel-S-Nuten, aufweisen kann. Die vorgenannten S-Nuten können mit einer sogenannten Bremsrampe versehen sein, um die axiale Verschiebebewegung des Nockenstücks sanft abbremsen zu können.
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Eine Ventiltriebvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der
DE 10 2011 122 451 A1 bekannt. Diese Ventiltriebvorrichtung hat Nocken unterschiedlicher Nockenkontur, nämlich Vollnocken, Halbnocken und sogenannte Nullnocken, so dass zwischen Ventilvollschaltung stufenweise auf Ventilabschaltung umgeschaltet werden kann. Gemäß dieser Druckschrift ist jedem Zylinder ein axial verschiebbares Nockenstück, auch Einzelnockenstück genannt, zugeordnet. Derartige Ventiltriebvorrichtungen benötigen pro Zylinder neben dem betreffenden Nockenstück jeweils auch einen Aktuator nebst Schaltkulisse. Eine Mehrzahl an Schaltkulissen und Aktuatoren ist allerdings mit einem erheblichen Kosten- und Montageaufwand sowie einem erheblichen Platzbedarf verbunden.
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Ferner ist aus der
WO 2016/177 480 A1 eine Ventiltriebvorrichtung bekannt, welche ein axial verschiebbares Nockenstück mit zwei Nocken zeigt, die bei einer Drehung der Nockenwelle phasenverschobene Nockenhübe bereitstellen und verschiedenen Zylindern zugeordnet sind. Insofern ist es bei dieser Ventiltriebvorrichtung möglich, die Ventilhübe zweier oder mehr Zylinder mit einem einteiligen Nockenstück im Wesentlichen zeitgleich umzuschalten. Ein derartiges Nockenstück wird auch Doppelnockenstück genannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Ventiltriebvorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, die effizienter arbeiten kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventiltriebvorrichtung der oben genannten Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung umfasst daher ein Nockenstück mit mindestens drei Nocken, das in Form eines Doppelnockenstücks ausgebildet ist, welches zwei benachbarten Zylindern der Brennkraftmaschine so zugeordnet ist, dass ein axiales Verschieben des Nockenstücks ein gleichzeitiges axiales Verschieben der Nocken benachbarter Zylinder und damit ein gleichzeitiges Bereitstellen gewünschter Nockenhübe an den benachbarten Zylindern bewirkt. Insofern kombiniert die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung einerseits die Vorteile eines Nockenstücks mit drei Nocken mit den Vorteilen eines Doppelnockenstücks, so dass trotz eines Nockenstücks mit mindestens drei Nocken lediglich ein Aktuator zum gleichzeitigen Verstellen des Doppelnockenstücks bezogen auf zwei benachbarte Zylinder erforderlich ist. Insofern ist bei der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung der Kosten- und Montageaufwand im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen verringert. Ebenso ist der Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen geringer, so dass eine derartige Ventiltriebvorrichtung in mehrfacher Hinsicht effizient hergestellt werden und arbeiten kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Nockenstück mittels wenigstens eines Radiallagers gelagert und weist das Nockenstück wenigstens einen zylindrischen Abschnitt auf, der das wenigstens eine Radiallager bildet oder von diesem zumindest teilweise umgeben ist. Vorteilhaft ist dabei, dass ein zylindrischer Abschnitt des Nockenstücks unmittelbar selbst als Radiallager dienen kann, was sich günstig auf die Herstellungs- und Montagekosten auswirken kann.
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Vorteilhafterweise ist die Breite des wenigstens einen Radiallagers geringer als diejenige des zylindrischen Abschnitts des Nockenstücks und so gewählt, dass jeder der mindestens drei Nocken durch ein axiales Verschieben des Nockenstücks relativ zum Radiallager in seine Arbeitsstellung überführbar ist. Bei dieser Weiterbildung kann also zum Umsetzen der Dreistufigkeit, nämlich eines Nockenstücks mit mindestens drei Nocken, das Radiallager, welches den wenigstens einen zylindrischen Abschnitt des Nockenstücks umgibt, sehr schmal ausgebildet sein. Diese Weiterbildung ermöglicht daher mehr Schaltstellungen und damit eine größere Variabilität in Bezug auf die Ventilhübe, was sich wiederum positiv auf Drosselverluste auswirken kann. Thermodynamisch kann bei einer derartigen Ventiltriebvorrichtung der Wirkungsgrad verbessert sein. Da bei dieser Weiterbildung das Nockenstück relativ zum Radiallager verschiebbar ist, somit das Radiallager bei einem Verschieben des Nockenstücks in axialer Richtung nicht mitbewegt werden muss, kann ein solches Nockenstück mit geringen Kräften in axialer Richtung verschoben werden. Auch diese Weiterbildung kommt daher einer gesteigerten Effizienz der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung zugute.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung entspricht die Breite des wenigstens einen Radiallagers derjenigen des zylindrischen Abschnitts des Nockenstücks, so dass jeder der mindestens drei Nocken durch ein axiales Verschieben des Nockenstücks sowie des wenigstens einen Radiallagers in seine Arbeitsstellung überführbar ist. Ein derartiges Radiallager kann daher in einer breiteren Form und damit sehr robust ausgeführt sein. Ein derartiges Lager weist üblicherweise eine höhere Tragfähigkeit und einen geringeren Verschleiß auf. Es kann weniger leicht zu Verkantungen zwischen dem Nockenstück und dem Radiallager bzw. zwischen dem Radiallager und dessen radial weiter außen liegender Aufnahmeeinrichtung kommen.
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Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine Radiallager in ein Ober- und ein Unterteil geteilt oder als einstückiger Lagerring ausgebildet. Insofern kann das wenigstens eine Radiallager der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, was einer flexibleren Handhabung des Lagers zugute kommt. Ein ungeteilter, das heißt einstückiger Lagerring kann zu einer effizienteren Montage der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung beitragen. Insgesamt gesehen kann dadurch eine geringere Anzahl von Teilen zum Einsatz kommen. Gegenüber einer geteilten Lagerstelle kann die Reibleistung bei einem einstückigen Lagerring geringer sein.
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Gemäß noch einer anderen Weiterbildung hat das wenigstens eine Radiallager einen Außendurchmesser, welcher größer als der Hüllkreis des den größten Nockenhub bewirkenden Nockens ist, so dass die gesamte Nockenwelle einschließlich ihres wenigstens einen Radiallagers in einen vorzugsweise einteilig ausgebildeten Haubenmodul einführbar ist. Ein einteilig ausgebildeter Haubenmodul ermöglicht eine weitere Reduzierung der benötigten Teile. Insbesondere wenn das wenigstens eine Radiallager als einstückiger Lagerring ausgebildet ist, kann auch der Haubenmodul einteilig ausgebildet sein. Bei dieser Weiterbildung können sich hinsichtlich des Montageaufwands Vorteile und damit Effizienzsteigerungen ergeben. Ein einteilig ausgebildeter Haubenmodul besitzt üblicherweise auch eine höhere Steifigkeit, was mit zu einer verbesserten Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung beitragen kann.
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Vorteilhafterweise ist das als Lagerring ausgebildete Radiallager im Haubenmodul verdrehsicher, jedoch axial verschiebbar gehalten. Dadurch kann sich der Lagerring bei einer Drehung der Nockenwelle und damit des Nockenstücks nicht selbst mitdrehen, was sich günstig auf die Anzahl der zu drehenden Teile und damit auf den Energiebedarf auswirken kann. Durch die doppelte Lagerung des Lagerrings, nämlich einmal am Nockenstück und zum anderen im Haubenmodul, kann die Kippneigung des jeweiligen Nockenstücks verringert sein.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Außendurchmesser des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts des Nockenstücks geringer als der Hüllkreis des den kleinsten Nockenhub bewirkenden Nockens. Insofern sind gemäß dieser Weiterbildung geringe Lagerdurchmesser realisierbar, wodurch die Reibung im Radiallager verringert werden kann. Auch diese Weiterbildung kann dadurch zu einer Effizienzsteigerung beitragen.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung ist der Außendurchmesser des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts des Nockenstücks größer als der Hüllkreis des den größten Nockenhub bewirkenden Nockens. Bei dieser Weiterbildung kann der zylindrische Abschnitt selbst als Radiallager dienen und ein axiales Hineinschieben der gesamten Nockenwelle einschließlich ihrer Nockenstücke in einen Haubenmodul ermöglichen. Der Haubenmodul kann vorteilhafterweise wiederum einteilig ausgebildet sein. Bei dieser Weiterbildung kann somit ein speziell ausgebildeter Lagerring entfallen. Die Tragfähigkeit eines derartigen Radiallagers ist deutlich erhöht. Die Lagerung selbst ist sehr stabil. Auch diese Weiterbildung trägt mit zu einer verringerten Anzahl von bei der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung benötigten Teilen bei. Sofern bei dieser Weiterbildung das Radiallager relativ breit ausgeführt ist, können dadurch auch Verkantungen und die Kippneigung des Lagers verringert sein.
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Vorteilhafterweise ist das wenigstens Radiallager ein Gleitlager oder ein Wälzlager. Insbesondere bei großen Lagerdurchmessern treten im Radiallager höhere Umfangsgeschwindigkeiten auf, die zu anderen tribologischen Bedingungen und zu erhöhten Reibverlusten führen können. Hier bietet die Ausbildung des Radiallagers als Wälzlager Vorteile, da bei letzterem die Reibung gegenüber einem Gleitkontakt verringert ist. Ferner ist beim Wälzlager keine Beölung wie beim Gleitlager erforderlich. Ein Teil des Nockenstücks kann als Wälzpartner, sogenannter Innenring, ausgeführt sein; es ist aber auch möglich, ein geeignetes Wälzlager samt Innenring auf das betreffende Nockenstück aufzubringen. Sofern das Wälzlager in einen zuvor erwähnten Haubenmodul eingeführt und in diesem angeordnet ist, benötigt dieser eine Lagerschale als Lauffläche für die Wälzkörper des Wälzlagers. Es ist klar, dass die Wälzkörper des Wälzlagers axial gehalten sein müssen.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung erfolgt die axiale Arretierung des Nockenstücks relativ zur Nockengrundwelle über eine Kugel-Feder-Anordnung. Auch durch diese Weiterbildung kann die Effizienz gesteigert sein, da eine axiale Arretierung des Nockenstücks in Form von Axiallagern beispielsweise an dem Haubenmodul nicht mehr erforderlich ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
- 1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ventiltriebvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ventiltriebvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 3 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht der Ventiltriebvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 4 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht der Ventiltriebvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
- 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ventiltriebvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
- 6 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Nockenstücks mit Radiallagern in Form von Wälzlagern.
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In den 1 bis 5 sind schematische, teilweise geschnittene Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung 1 in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt. Die Ventiltriebvorrichtung 1 für eine mehrzylindrige, nicht näher gezeigte Brennkraftmaschine hat eine Nockenwelle 2, welche ein axial auf einer Nockengrundwelle 3 verschiebbar angeordnetes Nockenstück 4 mit mindestens drei Nocken 5, 6, 7 zum Bereitstellen unterschiedlicher Nockenhübe aufweist.
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Das Nockenstück 4 ist, wie in den 1 bis 6 gezeigt, in Form eines Doppelnockenstücks ausgebildet. Vorzugsweise ist das Nockenstück einstückig hergestellt. Das in Form eines Doppelnockenstücks ausgebildete Nockenstück 4 ist zwei, in 1 lediglich gestrichelt angedeuteten benachbarten Zylindern 10, 11 der Brennkraftmaschine so zugeordnet, dass ein axiales Verschieben des Nockenstücks 4 in Richtung des Doppelpfeils A ein gleichzeitiges axiales Verschieben der Nocken der benachbarten Zylinder 10, 11 und damit ein gleichzeitiges Bereitstellen gewünschter Nockenhübe an den benachbarten Zylindern 10, 11 bewirkt.
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Das Nockenstück 4 hat in Bezug auf den Zylinder 11 gemäß 1 drei Nocken 5 bis 7, welche auch als Vollnocken, Teilnocken und Nullnocken bezeichnet werden können. In Bezug auf den Zylinder 10 weist das Nockenstück 4 gemäß 1 lediglich die Nocken 5 und 6 auf. Das Verschieben der Nockenstücke 4 in Richtung der Doppelpfeile A, nämlich einmal falls gewünscht dreistufig in Richtung des Doppelpfeils A in 1 nach links hin und, falls gewünscht, dreistufig in 1 nach rechts hin, erfolgt mit Hilfe einer Kulissenbahn 12 einer Schaltkulisse 13, in die ein lediglich schematisch angedeuteter Verstellpin 18 eines nicht näher gezeigten Aktuators eingreifen kann. Gemäß den 1 bis 4 ist die Kulissenbahn 12 in Form zweier S-Nuten ausgebildet. Die Kulissenbahn 12 kann aber auch andere Nutabwicklungen aufweisen.
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Das Nockenstück 4 ist mittels wenigstens eines Radiallagers 14 gelagert, wobei in den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen pro als Doppelnockenstück ausgebildetem Nockenstück 4 zwei Radiallager vorgesehen sind. Das Nockenstück 4 hat ferner wenigstens einen zylindrischen Abschnitt 15, wobei gemäß den dargestellten Ausführungsformen für jedes Radiallager ein zylindrischer Abschnitt 15 vorgesehen ist. Der zylindrische Abschnitt 15 bildet das Radiallager, wie dies beispielhaft in 4 gezeigt ist, oder ist von diesem zumindest teilweise umgeben, wie dies in den 1 bis 3 sowie 6 verdeutlicht ist.
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Wie in den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen dargestellt, ist die Breite des wenigstens einen Radiallagers 14 geringer als diejenige des zylindrischen Abschnitts 15 des Nockenstücks 4, wobei die Breite des Radiallagers so gewählt ist, dass jeder der mindestens drei Nocken 5 bis 7 durch ein axiales Verschieben Nockenstücks 4 relativ zum Radiallager 14 in seine jeweilige Arbeitsstellung überführbar ist. Daraus folgt, dass das Verhältnis der Breite des zylindrischen Abschnitts im Vergleich zu derjenigen des Radiallagers so gewählt ist, dass jeder der genannten Nocken in seine Arbeitsstellung überführt werden kann. Insofern ist bei den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen das Radiallager 14 im Vergleich zur Breite des zylindrischen Abschnitts 15 relativ schmal ausgebildet.
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Die in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen unterscheiden sich von denjenigen, welche in den 1 und 2 dargestellt sind, dadurch, dass die Breite des wenigstens einen Radiallagers 14 derjenigen des zylindrischen Abschnitts 15 des Nockenstücks 4 entspricht, so dass jeder der mindestens drei Nocken durch ein axiales Verschieben des Nockenstücks 4 sowie des wenigstens einen Radiallagers 14 in seine Arbeitsstellung überführbar ist. Bei den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen wird also das Radiallager 14 bei einem axialen Verschieben des Nockenstücks in der entsprechenden Axialrichtung mit verschoben, wobei die Verschiebebewegung wiederum in Richtung des Doppelpfeils A erfolgen kann.
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Mit Bezug auf 1 ist das jeweilige Radiallager in ein Oberteil 16 und ein Unterteil 17 geteilt. Gemäß den in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen ist das wenigstens eine Radiallager hingegen als einstückiger Lagerring 20 ausgebildet. Gemäß der zweiten, in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Lagerring wie im Falle der in 1 gezeigten Ausführungsform sehr schmal im Vergleich zur Breite des zylindrischen Abschnitts 15 ausgebildet. Das in den 1 und 2 gezeigte Radiallager 14 umgibt den zylindrischen Abschnitt 15 in axialer Richtung nur teilweise, in Umfangsrichtung hingegen vollständig. Der in 2 gezeigte Lagerring ist daher eher scheibenförmig ausgebildet.
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Im Gegensatz dazu hat der in 3 gezeigte Lagerring 20 eine Breite, welche derjenigen des zylindrischen Abschnitts 15 etwa entspricht. Der Lagerring gemäß 3 umgibt den zylindrischen Abschnitt 15 vollständig auch in axialer Richtung und hat einen etwa Doppel-T förmigen Querschnitt.
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Wie in den 2 bis 5 verdeutlicht hat das wenigstens eine Radiallager 14 einen Außendurchmesser 21, welcher größer als der Hüllkreis 22 des den größten Nockenhub bewirkenden Nockens 5 ist. Damit ist es bei den in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen möglich, die gesamte Nockenwelle 2 einschließlich ihres wenigstens einen Radiallagers 14 in einen vorzugsweise einteilig ausgebildeten Haubenmodul 23 einzuführen. Dieses Einführen der gesamten Nockenwelle erfolgt in axialer Richtung. Dieses axiale Einführen der gesamten Nockenwelle kann bei sämtlichen in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen durchgeführt werden.
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Das in 1 gezeigte Radiallager 14 und der in 2 dargestellte Lagerring 20 sind in axialer Richtung nicht verschiebbar. Der zylindrische Abschnitt 15 des Nockenstücks 4 ist im jeweiligen Radiallager drehbar, so dass in diesem Bereich ein sogenannter Lossitz realisiert ist. Hingegen ist der in 2 gezeigte Lagerring 20 in seinem radial außen liegenden Bereich mit einem sogenannten Festsitz mit dem Haubenmodul 23 verbunden. Der in 2 gezeigte Lagerring ist also nicht um die Nockengrundwelle 3 drehbar ausgebildet. Im Übrigen ist er, wie zuvor erwähnt, auch in axialer Richtung nicht verschiebbar. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist das als Lagerring 20 ausgebildete Radiallager 14 im Haubenmodul 23 zwar verdrehsicher, jedoch in axialer Richtung verschiebbar gehalten. Insofern sind die Gleitflächen bei diesem Lagerring sowohl in Bezug auf den zylindrischen Abschnitt 15 als auch in Bezug auf den Haubenmodul 23 als sogenannte Lossitze ausgebildet. Bei den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung ist der Außendurchmesser 24 des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts 15 des Nockenstücks 4 geringer als der Hüllkreis 25 des den kleinsten Nockenhub bewirkenden Nockens 7. Dadurch lassen sich bei den in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen geringe Lagerdurchmesser realisieren.
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Bei den in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist der Außendurchmesser 24 des wenigstens einen zylindrischen Abschnitts 15 des Nockenstücks 4 bzw. der Außendurchmesser des Radiallagers 14 größer als der Hüllkreis 22 des den größten Nockenhub bewirkenden Nockens 5. Das Nockenstück 4 ist bei diesen Ausführungsformen üblicherweise einstückig ausgebildet, spezielle Lagerringe, welche den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem zylindrischen Abschnitt 15 und dem Haubenmodul 23 überbrücken, sind hier nicht erforderlich. Das gesamte Nockenstück kann als starres, einstückiges Bauteil ausgebildet und gefertigt sein. Zwischen den Radiallagern 14 und dem Haubenmodul 23 besteht hier wiederum ein Lossitz, da das jeweilige Radiallager im Haubenmodul dreh- und in axialer Richtung verschiebbar ist.
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Das wenigstens eine Radiallager 14 ist ein Gleitlager 26, wie es in den in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen dargestellt ist, oder ein Wälzlager 27, wie dies in den 5 und 6 angedeutet ist. 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht, dass die Wälzkörper 30 des Wälzlagers 27 zwischen axialen, radial vorstehenden Rändern 31 angeordnet und gehalten sind. Form und Anordnung der Nocken 32 des in 6 gezeigten Nockenstücks entsprechen nicht denjenigen der in den 1 bis 4 gezeigten Nocken 5 bis 7.
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5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ventiltriebvorrichtung, wobei die einen Schnitt symbolisierenden Schraffuren der Einfachheit halber weggelassen sind. Wie dargestellt erfolgt die axiale Arretierung des Nockenstücks 4 relativ zur Grundnockenwelle 3 hier über eine Kugel-Feder-Anordnung 33. Die Feder 34 ist dabei vollständig in der Nockengrundwelle 3 angeordnet und drückt eine Kugel 35 radial nach außen, so dass ein radial außen liegender Teil der Kugel 35 in einer im Nockenstück 4 ausgebildeten Nut 36 mit etwa halbkugelförmigem Querschnitt einrasten kann. Die Anzahl der Nuten 36 entspricht dabei der Anzahl der am Nockenstück ausgebildeten Nocken; bei einer dreistufigen axialen Nockenstückverschiebung sind daher wie gezeigt in axialer Richtung nebeneinander drei Nuten 36 vorgesehen. Da das Nockenstück 4 mindestens drei Nocken aufweist, sind also im Nockenstück 4 auch drei Nuten 36 vorzusehen.
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Die Kugel-Feder-Anordnung 33 gestattet eine Relativbewegung, nämlich eine axiale Verschiebebewegung, zwischen der Nockengrundwelle 3 und dem Nockenstück 4, so dass bei einem axialen Verschieben des Nockenstücks 4 relativ zur Nockengrundwelle 3 die Kugel 35 in radialer Richtung gegen Druck der Feder 34 zurückspringen, das Nockenstück 4 axial verschoben und die Kugel 35 in die nächstfolgende Nut 36 einrasten kann. Eine derartige Verschiebebewegung kann, wie zuvor erwähnt, über einen lediglich in 1 angedeuteten Verstellpin 18 eines nicht näher gezeigten Aktuators erfolgen, welcher das Nockenstück mittels der Kulissenbahn 12 in axialer Richtung verschiebt. Derartige Kulissenbahnen sind in den 1 bis 4 und 6 beispielhaft angedeutet.
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Die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung 1 stellt also letztlich ein mehrstufiges Ventilhubumschaltsystem dar. Sie ermöglicht ein Baukastensystem, insbesondere einen einteilig ausgeführten Haubenmodul ohne geteilte Radiallager. Eine solche Ventiltriebvorrichtung ist leicht zu montieren und kann in Leichtbauweise ausgeführt sein und mit dazu beitragen, den CO2-Ausstoß zu verringern. Das Nockenstück kann einteilig ausgebildet sein; es ist aber auch möglich, die Nocken aus mehreren Teilen zu fertigen.
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Wie beispielsweise in den 1 bis 4 angedeutet, ist das Nockenstück zwischen einzelnen Nockengruppen und damit zwischen Lasteinleitungspunkten gelagert. Eine solche Lagerung ist sehr stabil und statisch bestimmt. Die Kipp-/Taumelneigung ist dadurch verringert. Der nicht näher gezeigte Aktuator ist bei der dargestellten dreistufigen Ventiltriebvorrichtung unter Verwendung der zuvor erwähnten Schaltkulisse in Form einer Y- oder bei zwei S-Nuten ein sogenannter Dreipinaktuator, bei Verwendung einer Doppel-S-Nut für eine dreistufige Vorrichtung ein sogenannter Zweipinaktuator.
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Die Wälzlagerringe des Wälzlagers können im Haubenmodul oder auf dem Nockenstück fest gehalten sein. Es ist auch möglich, für das Wälzlager eine Lagerschale im Haubenmodul vorzusehen. Ferner kann das Nockenstück auch als Lagerring dienen. Wie zuvor bereits angedeutet kann bei Verwendung von Wälzlagern die bei Gleitlagern erforderliche Druckbeölung entfallen, wodurch der Ölhaushalt der Brennkraftmaschine entlastet wird. Die Reibung bei Verwendung eines Wälzlagers ist üblicherweise geringer als diejenige eines Gleitlagers. Wie ebenfalls zuvor bereits angedeutet ist die Flüssigkeitsreibung im Gleitlager umso geringer, je kleiner der Durchmesser des Radiallagers ist. Ein einteiliger tunnelförmiger Haubenmodul ist relativ steif, weist weniger Dichtstellen auf und gestattet, die Nockenwelle vollständig außerhalb des Haubenmoduls zu fertigen. Die Fertigung der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung kann nach einem modularen Baukastenprinzip erfolgen; sie kann bei Otto- und Dieselmotoren mit variablen Ventiltrieben, das heißt als Schiebenockensystem, zur Anwendung kommen.
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Es ist eine Ventiltriebvorrichtung geschaffen, welche sehr effizient hergestellt werden und arbeiten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventiltriebvorrichtung
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Nockengrundwelle
- 4
- Nockenstück
- 5, 6, 7
- Nocken
- 10,11
- Zylinder
- 12
- Kulissenbahn
- 13
- Schaltkulisse
- 14
- Radiallager
- 15
- Zylindrischer Abschnitt
- 16
- Oberteil des Radiallagers
- 17
- Unterteil des Radiallagers
- 18
- Verstellpin
- 20
- Lagerring
- 21
- Außendurchmesser des Radiallagers
- 22
- Hüllkreis eines Nockens
- 23
- Haubenmodul
- 24
- Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts
- 25
- Hüllkreis eines anderen Nockens
- 26
- Gleitlager
- 27
- Wälzlager
- 30
- Wälzkörper
- 31
- Ränder
- 32
- Nocken
- 33
- Kugel-Feder-Anordnung
- 34
- Feder
- 35
- Kugel
- 36
- Nut
- Doppelpfeil A
- axiale Verschiebebewegung des Nockenstücks relativ zur Nockengrundwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011122451 A1 [0003]
- WO 2016/177480 A1 [0004]
