-
Die Erfindung betrifft eine Schaltkulisse, ein Schiebenockensystem, eine Nockenwelle und ein Verfahren zum Verschieben eines Schiebenockenelements.
-
Generell werden Schaltkulissen zum Verschieben bzw. Verstellen von Schiebennockenelementen in variablen Ventilsteuerungen eingesetzt. Schiebenockenelemente mit Schaltkulissen stellen daher einen wichtigen Bestandteil der variablen Ventilsteuerung in Brennkraftmaschinen dar. Im Wesentlichen können derartige Ventilsteuerungen die Ventilhubbewegungen der Einlass- und Auslassventile durch eine Änderung der Nockenprofile beeinflussen bzw. durch eine Änderung der Nockenprofile Ventile abschalten.
-
Zur axialen Verschiebung bzw. Verstellung des Schiebenockenelements weisen Schaltkulissen herkömmlicherweise Schaltnuten auf. Bekannte Ausbildungen von Schaltnuten sind beispielsweise S-Nuten, Y-Nuten und Doppel-S-Nuten. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Schaltkulissen mit Schaltnuten bekannt.
-
Aus der
DE 10 2012 112 038 A1 ist ein Schiebenocken mit einem Kulissenabschnitt bekannt, der an einer Mantelfläche eine Nut aufweist. In die Nut ist ein Betätigungsstift eines Aktuators einführbar. Die Nut ist dabei durch zwei Nutwände begrenzt und entspricht im Wesentlichen einer Y-Nut. Der Schiebenocken sowie der Kulissenabschnitt sind einstückig ausgebildet. Diese werden bei der Herstellung aus einem Vollmaterial gefräst.
-
Bei derartigen Schaltkulissen werden üblicherweise die Nuten bzw. Schaltnuten mit einem Fräswerkzeug, wie beispielsweise durch einen Schaftfräser, in die Schaltkulisse eingebracht. Der Schneidendurchmesser entspricht dabei im Wesentlichen dem Betätigungsstiftdurchmesser. Um die Nutenwände maßgenau herstellen zu können, ist es notwendig, die zugehörige Nutbahn in mehreren Zustellschritten auf die erforderliche Nuttiefe zu fräsen und anschließend die Nutwände zu schlichten. Hierbei ist nachteilig, dass zur Herstellung der Schaltkulisse eine hohe Anzahl an Bearbeitungsschritten mit kleinen Bearbeitungswerkzeugen erforderlich ist, woraus eine erhöhte Standzeit und Bearbeitungsdauer resultiert.
-
Ferner ist aus der
DE 10 2011 114 299 A1 eine Schaltkulisse mit zwei Kulissenbahnen bekannt. Die Schaltkulisse ist aus einem Trägerelement und zwei Anbauteilen zusammengesetzt. Die Schaltkulisse weist Nutwände auf, die die Kulissenbahnen axial begrenzen. Ferner weist die Schaltkulisse axial außenliegende, umlaufende Nutwände sowie Funktionsteile auf. Durch die bauraumsparende und gewichtsreduzierte Bauweise solcher Schaltkulissen weisen diese oftmals nachteilig an den Stirnseiten und zwischen den Nuten dünnwandige Flanken auf. Bei einer Wärmebehandlung, bspw. beim Härten, sind diese Flanken aufgrund der unterschiedlichen Wandstärken im Vergleich zur übrigen Schaltkulisse besonders zu berücksichtigen, woraus sich ein erhöhter Aufwand bei der Nachbearbeitung der Schaltkulissen ergibt. Insbesondere dadurch, dass die dünnwandigen Bereiche durch die Wärmebehandlung zum Verzug und Durchhärten neigen.
-
Ferner weisen die vorstehend beschriebenen Schaltkulissen nachteilig ein erhöhtes Gewicht auf.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltkulisse für ein Schiebenockensystem anzugeben, bei der durch eine verbesserte Geometrie Gewicht eingespart, eine Herstellung vereinfacht und somit Herstellungskosten reduziert werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Schiebenockensystem, eine Nockenwelle und ein Verfahren zum Verschieben eines Schiebenockenelements anzugeben.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Schaltkulisse durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Schiebenockensystems, der Nockenwelle und dem Verfahren zum Verschieben eines Schiebenockens wird die vorstehend genannte Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 6 (Schiebenockensystem), des Anspruchs 8 (Nockenwelle) und des Anspruchs 9 (Verfahren) gelöst.
-
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Schaltkulisse für ein Schiebenockensystem anzugeben. Die Schaltkulisse umfasst wenigstens einen Kulissenkörper und wenigstens einen V-förmigen Kulissensteg, der am Kulissenkörper radial außen angeordnet ist und wenigstens zwei Schaltflanken aufweist, die sich in Umfangsrichtung des Kulissenkörpers zumindest teilweise erstrecken. Der Kulissenkörper weist zwei axiale Enden auf, die ausgehend vom Kulissensteg in Richtung der Längsachse des Kulissenkörpers zumindest teilweise nach außen offen, insbesondere frei von radial umlaufenden Außenflanken, ausgebildet sind.
-
Die Erfindung hat verschiedene Vorteile. Durch den V-förmigen Kulissensteg erfolgt bei einem Zusammenwirken eines Aktuatorpins mit der jeweiligen Schaltflanke des Kulissenstegs eine axiale Verschiebung der Schaltkulisse bzw. eines mit der Schaltkulisse verbundenen Schiebenockenelements. Die Schaltflanken des V-förmigen Kulissenstegs sind dabei von den axialen Enden des Kulissenkörpers ausgehend innenliegend angeordnet. Somit entfallen vorteilhaft außenliegende Schaltflanken, wodurch ein Gewicht der Schaltkulisse und ein Fertigungsaufwand reduziert werden.
-
Die axialen Enden des Kulissenkörpers sind vorteilhaft ausgehend vom Kulissensteg zumindest teilweise axial nach außen offen ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Verwendung von größeren Bearbeitungswerkzeugen zur Bearbeitung der Schaltflanken sowie der Mantelfläche des Kulissenkörpers ermöglicht wird. Dadurch wird die Standzeit des Werkzeugs verbessert und somit die Bearbeitungsdauer sowie die Herstellungskosten reduziert. Ferner wird vorteilhaft durch die seitlich frei zugänglichen Schaltflanken eine partielle Härtung der Schaltflanken bzw. der Aktuatorstift-Kontaktzonen der Schaltflanken, bspw. durch Laserstrahlhärten, Elektronenstrahlhärten oder Induktionshärten, ermöglicht.
-
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltkulisse in Verbindung mit Schiebenockenelementen, bei denen eine Axialbewegung durch wenigstens ein geeignetes Mittel eingeschränkt, insbesondere begrenzt wird. Generell kann hierbei beispielsweise ein Überschwingen des Schiebenockenelements durch einen axialen Anschlag oder eine besondere Ausgestaltung einer Rastierung verhindert werden. Hierbei kann vorteilhaft auf ein Abbremsen des Schiebenockenelements durch einen Aktuatorpin an der der Schaltflanke gegenüberliegenden Flanke, insbesondere Bremsflanke, verzichtet werden. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Verschleiß am Aktuatorpin reduziert.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der V-förmige Kulissensteg eine Stegspitze auf, von der ausgehend sich die Schaltflanken in Umfangsrichtung erstrecken. Durch die Stegspitze wird vorteilhaft bei einer Drehbewegung der Schaltkulisse ein Einfahren des Aktuatorpins erleichtert. Ferner kann die Stegspitze einen weichen Übergang des Aktuatorpins auf die zugehörige Schaltflanke und somit ein stoßfreies bzw. ruckfreies Einfahren ermöglichen. Die Schaltflanken sind von der Stegspitze ausgehend in Umfangsrichtung V-förmig ausgebildet. Mit anderen Worten weisen die Schaltflanken von der Stegspitze ausgehend in Umfangsrichtung jeweils einen verlaufenden Flankenversatz in axialer Längsrichtung auf.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der V-förmige Kulissensteg wenigstens einen Einfahrbereich auf, der in Umfangsrichtung am Kulissensteg der Stegspitze gegenüber ausgebildet ist und in den ein Aktuatorpin vor einem Zusammenwirken mit der jeweiligen Schaltflanke eingleitet, insbesondere einfährt. Der Einfahrbereich weist vorzugsweise wenigstens eine, bevorzugt wenigstens zwei, Einfahrlaufflächen auf. Der Einfahrbereich kann auf einem gleichbleibenden Durchmesser verlaufen, der einem Grundkreisdurchmesser der Schaltkulisse entspricht. Der Einfahrbereich ist vorteilhaft hinreichend groß dimensioniert, so dass der Aktuatorpin vor einem Zusammenwirken mit einer der Schaltflanken entsprechend positionierbar ist.
-
Ferner dient der Einfahrbereich bzw. der ansteigende Verlauf des Einfahrbereichs vorteilhafterweise dazu, dass im Servicefall das Einschieben des Aktuatorpins bei einer Drehbewegung des Motors entgegen der Laufrichtung sichergestellt ist, falls der Aktuatorpin durch eine Fehlfunktion nicht in den Aktuator zurückgeschoben wurde.
-
Beim Einfahren kann der Aktuatorpin mit jeweils einer Einfahrlauffläche in Berührungskontakt stehen. Dabei ist jeweils eine Einfahrlauffläche einer Schaltflanke des Kulissenstegs zugeordnet. Mit anderen Worten kann der Aktuatorpin mit einer Stirnseite bei einer Drehbewegung der Schaltkulisse auf einer der beiden Einfahrlaufflächen abgleiten. Der Aktuatorpin kann je nach Motordrehzahl mit der Einfahrlauffläche in Kontakt stehen. Beispielsweise steht der Aktuatorpin bei einer niedrigen Motordrehzahl mit der Einfahrlauffläche in Kontakt. Bei einer hohen Motordrehzahl kann der Aktuatorpin mit der Einfahrlauffläche nicht in Kontakt stehen. In einem Übergangsbereich der jeweiligen Einfahrlauffläche zur zugeordneten Schaltflanke tritt der Aktuatorpin mit der Schaltflanke in Kontakt und gleitet mit einer Mantelfläche an der Schaltflanke entlang. Die Schaltflanke ist in axialer Längsrichtung nach außen ansteigend ausgebildet, sodass die Schaltkulisse bzw. ein mit der Schaltkulisse verbundenes Schiebenockenelement eine axiale Verschiebebewegung ausführt. Die Schaltkulisse bzw. das mit der Schaltkulisse verbundene Schiebenockenelement wird somit vorteilhaft in axialer Längsrichtung verschoben.
-
Vorzugsweise weist der Kulissenkörper wenigstens zwei Rampen auf, die jeweils eine Rampenlauffläche zur Rückführung, insbesondere zum Auswerfen, eines Aktuatorpins umfassen. Hierbei ist vorteilhaft, dass durch die Rampen der Aktuatorpin auf einfache konstruktive Weise nach Beendigung des Schaltvorgangs in den Aktuator einfahrbar ist.
-
Weiter vorzugsweise erstrecken sich die Rampen zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Kulissenkörpers. Ferner können die Rampen entgegen der Drehrichtung radial ansteigen, insbesondere sich radial vergrößern. Dies hat den Vorteil, dass der Aktuatorpin gleichmäßig, insbesondere stufenlos, in den Aktuator einfahrbar ist, wenn der Motor im Servicefall entgegen der Drehrichtung gedreht wird.
-
Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Schiebenockensystem mit wenigstens einem Schiebenockenelement und wenigstens einem Mehrfachpinaktuator, insbesondere einem Doppelpinaktuator, wobei das Schiebenockenelement wenigstens ein Trägerrohr und wenigstens einen Nocken umfasst. Ferner umfasst das Schiebenockenelement wenigstens eine Schaltkulisse der vorstehend genannten Art, die zum axialen Verschieben des Schiebennockenelements mit dem Mehrfachpinaktuator zusammenwirkt. Die Schaltkulisse kann am Schiebenockelement einstückig und/oder als separates Bauteil ausgebildet sein.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Schiebenockensystems umfasst der Mehrfachpinaktuator wenigstens zwei Aktuatorpins, die einen Abstand zueinander aufweisen, der zumindest einem doppelten Verschiebeweg des Schiebenockenelements in axialer Längsrichtung des Trägerrohres entspricht. Der Mehrfachpinaktuator ist hierbei an die baulichen Abmaße der Schaltkulisse angepasst. Der Mehrfachpinaktuator kann somit vorteilhaft mit der Schaltkulisse zum Verschieben des Schiebenockenelements optimal zusammenwirken.
-
Ein weiterer nebengeordneter Aspekt betrifft eine Nockenwelle mit wenigstens einer Schaltkulisse der vorstehend genannten Art und/oder wenigstens einem Schiebenockensystem der vorstehend genannten Art.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verschieben eines Schiebenockenelements umfasst das Schiebenockenelement wenigstens ein Trägerrohr, wenigstens einen Nocken und wenigstens eine Schaltkulisse mit wenigstens einem V-förmigen Kulissensteg, der wenigstens zwei Schaltflanken aufweist, die am V-förmigen Kulissensteg derart ausgebildet sind, dass bei einem Zusammenwirken der jeweiligen Schaltflanke, insbesondere axial innenliegenden Schaltflanke, mit einem Aktuatorpin eines Mehrfachpinaktuators, insbesondere Doppelpinaktuators, das Schiebenockenelement axial geschoben wird.
-
Zu den Vorteilen des Schiebenockensystems wird auf die im Zusammenhang mit der Schaltkulisse erläuterten Vorteile verwiesen. Ferner wird zu den Vorteilen der Nockenwelle auf die im Zusammenhang mit dem Schiebenockensystem und der Schaltkulisse erläuterten Vorteile verwiesen. Darüber hinaus können die Nockenwelle und das Verfahren alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer zuvor in Bezug auf die Schaltkulisse und das Schiebenockensystem genannte Merkmale aufweisen.
-
Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen stellen Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Schaltkulisse und das erfindungsgemäße Schiebenockensystem mit einer Schaltkulisse ausgestaltet sein können.
-
In der zeigen,
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Schaltkulisse nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Schiebenockenelements eines Schiebenockensystems nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Seitenansicht des Schiebenockenelements nach 2;
- 4 eine Querschnittansicht durch die Schaltkulisse des Schiebenockenelements nach 2 und 3;
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Schaltkulisse in einem vorbearbeiteten Zustand nach einem weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
- 6 eine perspektivische Ansicht der Schaltkulisse in einem Endzustand nach 5, und
- 7 eine perspektivische Ansicht der Schaltkulisse nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
-
In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schaltkulisse 10 nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Schaltkulisse 10 umfasst einen Kulissenkörper 11 und einen V-förmigen Kulissensteg 12, der am Kulissenkörper 11 radial außen angeordnet ist.
-
Der Kulissenkörper 11 ist hohlzylindrisch ausgebildet. Der Kulissenkörper 11 weist eine äußere Mantelfläche auf, die im Querschnitt einen Grundkreis des Kulissenkörpers 11 bildet. Der Kulissenkörper 11 umfasst ferner eine Längsachse. Der Kulissenkörper 11 weist zwei axiale Enden 14 mit jeweils einer Stirnseite auf. Die axialen Enden 14 des Kulissenkörpers 11 sind dabei frei von radial umlaufenden Außenflanken ausgebildet. Die axialen Enden 14 sind ausgehend vom Kulissensteg 12 in Richtung der Längsachse des Kulissenkörpers 11 teilweise nach außen offen ausgebildet. Die axialen Enden 14 können ausgehend vom Kulissensteg 12 in Richtung der Längsachse des Kulissenkörpers 11 auch vollständig nach außen offen ausgebildet sein.
-
Generell sind unter Außenflanken weitere nicht dargestellte Kulissenstege, insbesondere Nutwände, zu verstehen, die an den axialen Enden der Schaltkulissen radial umlaufend ausgebildet sind und eine Verschiebefunktion und/oder Bremsfunktion in Richtung der Längsachse des Kulissenkörpers aufweisen.
-
Des Weiteren umfasst der Kulissenkörper 11 zwei Rampen 17, die jeweils eine Rampenlauffläche 18 zur Rückführung, insbesondere zum Auswerfen, eines nicht dargestellten Aktuatorpins aufweisen. Die Rampen 17 erstrecken sich teilweise in Umfangsrichtung des Kulissenkörpers 11. Die Rampen 17 steigen dabei entgegen der Drehrichtung der Schaltkulisse 10 radial an. Mit anderen Worten vergrößern sich die Rampen 17 entgegen der Drehrichtung radial. Die Rampen 17 weisen ferner jeweils eine Rampenstufe 24 auf, die einen weiteren Einfahrbereich bilden kann. Die Rampenstufe 24 ist an einem Rampenende der jeweiligen Rampe 17 ausgebildet, das entgegen der Drehrichtung der Schaltkulisse 10 an der Rampe 17 ausgebildet ist.
-
Die jeweilige Rampenstufe 24 bildet einen fließenden, insbesondere einen weichen, Übergang auf die Mantelfläche des Kulissenkörper 11. Der Übergang kann derart ausgebildet sein, dass ein nicht dargestellter Aktuatorpin eines Aktuators, insbesondere Mehrfachpinaktuators, geräuschlos und/oder rucklos von der Rampe 17 auf die Mantelfläche des Kulissenkörpers 11 überführbar ist. Der Übergang kann hierbei einen stetigen, insbesondere kontinuierlich verlaufenden, Übergang von der Rampe 17 auf die Mantelfläche bilden. Die Rampenstufe 24 kann auch einen stufenförmigen, insbesondere harten, Übergang auf die Mantelfläche des Kulissenkörpers 11 bilden. Die Rampenstufe 24 kann fließenden und/oder einen stufenförmigen Übergang umfassen.
-
Die Rampen 17 sind an den axialen Enden 14 des Kulissenkörpers 11 angeordnet. Die Rampen 17 sind gegenüber dem V-förmigen Kulissensteg 12 in Umfangsrichtung versetzt, insbesondere verdreht ausgebildet. Die Rampen 17 sind dabei am Kulissenkörper 11 derart ausgebildet, dass die Rampen 17 zum V-förmigen Kulissensteg 12 in Umfangsrichtung teilweise nebeneinander, insbesondere überlappend, verlaufen.
-
Der V-förmige Kulissensteg 12 weist zwei Schaltflanken 13 auf, die sich in Umfangsrichtung des Kulissenkörpers 11 teilweise erstrecken. Der V-förmige Kulissensteg 12 umfasst des Weiteren eine Stegspitze 15, von der ausgehend sich die Schaltflanken 13 in Umfangsrichtung erstrecken. Die Schaltflanken 13 verlaufen dabei ausgehend von der Stegspitze 15 entgegen der Drehrichtung der Schaltkulisse 10. Mit anderen Worten ist der V-förmige Kulissensteg 12 mit der Stegspitze 15 in Drehrichtung der Schaltkulisse 10 am Kulissenkörper 11 ausgebildet. Der Kulissensteg 12 ist am Kulissenkörper 11 derart ausgebildet, dass bei einem Zusammenwirken der Schaltflanken 13 mit einem zugehörigen, nicht dargestellten, Aktuatorpin eines Mehrfachpinaktuators die Schaltkulisse 10 in beide Verschieberichtungen einen gleichen Verschiebeweg aufweist. Mit anderen Worten sind die Schaltflanken 13 gleich ansteigend ausgebildet, sodass beim Zusammenwirken der jeweiligen Schaltflanke 13 mit dem zugehörigen Aktuatorpin die Schaltkulisse 10 um den gleichen Abstand in beide Verschieberichtungen verschoben wird. Die Schaltflanken 13 können auch unterschiedlich ansteigend ausgebildet sein. Dabei ist denkbar, dass die Schaltkulisse 10 in beide Verschieberichtungen um einen unterschiedlichen Abstand verschoben wird. Die Verschieberichtung entspricht der Richtung der Längsachse des Kulissenkörpers 11. Je nach Zusammenwirken eines Aktuatorpins mit der zugehörigen Schaltflanke 13 wird die Schaltkulisse 10 bei einer Drehbewegung in eine erste Verschieberichtung bewegt oder in eine zweite, insbesondere entgegengesetzte, Verschieberichtung bewegt.
-
Der V-förmige Kulissensteg 12 ist am Kulissenkörper 11 um eine gedachte Querebene spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die Querebene ist dabei quer, insbesondere normal, zur Längsachse des Kulissenkörpers 11 ausgerichtet. Der V-förmige Kulissensteg 12 kann auch von einer symmetrischen Form abweichend ausgebildet sein.
-
Der V-förmige Kulissensteg 12 weist eine Materialausnehmung auf, die zwischen den beiden Schaltflanken 13 ausgebildet ist. Die Materialausnehmung ist von einer Stegoberfläche des V-förmigen Kulissenstegs 12 ausgehend radial nach innen ausgebildet. Der V-förmige Kulissensteg 12 kann auch mehrere Materialausnehmungen aufweisen. Ferner kann der V-förmige Kulissensteg 12 frei von einer Materialausnehmung ausgebildet sein. Der V-förmige Kulissensteg 12 ist am Kulissenkörper 11 in axialer Längsrichtung des Kulissenkörpers 11 mittig, insbesondere zentral angeordnet. Der V-förmige Kulissensteg 12 kann auch am Kulissenkörper 11 an einer beliebigen axialen Position, insbesondere axial außermittig, angeordnet sein.
-
Des Weiteren weist der V-förmige Kulissensteg 12 einen Einfahrbereich 16 auf, der in Umfangsrichtung am V-förmigen Kulissensteg 12 der Stegspitze 15 gegenüber ausgebildet ist. Der Einfahrbereich 16 weist zwei Einfahrlaufflächen 23 auf. Der Einfahrbereich 16 kann auch eine oder mehr als zwei Einfahrlaufflächen 23 aufweisen. Der Einfahrbereich 16 bildet am Kulissensteg 12 einen kontinuierlichen, insbesondere weichen, Übergang auf die Mantelfläche des Kulissenkörpers 11. Dabei ist jeweils eine Einfahrlauffläche 23 einer der beiden Schaltflanken 13 zugeordnet. Die jeweilige Einfahrlauffläche 23 verläuft in Umfangsrichtung vom Kulissensteg 12 bis zur zugeordneten Schaltflanke 13. Mit anderen Worten verläuft die jeweilige Einfahrlauffläche 23 in Umfangsrichtung von einem in Längsrichtung breiten Ende des Kulissenstegs 12 bis hin zur zugeordneten Schaltflanke 13.
-
Als Einfahrbereich 16 ist ein Bereich der Schaltkulisse 10 zu verstehen, in denen ein nicht dargestellter Aktuatorpin von einer in einen Aktuator, insbesondere Mehrfachpinaktuator, eingefahrenen Pinposition in eine aus dem Aktuator ausgefahrene Pinposition übergeht. Der Einfahrbereich 24 bildet einen Auswurfbereich für einen Aktuatorpin, wobei der Aktuatorpin durch den Auswurfbereich in den Aktuator zurückgeschoben wird.
-
2 und 3 zeigen ein Schiebenockenelement 20 eines Schiebenockensystems mit einer Schaltkulisse 10 gemäß 1, wobei das Schiebenockenelement 20 ferner ein Trägerrohr 21 und vier Nockenpaare 22 aufweist. Es ist auch denkbar, dass das Schiebenockenelement 20 weniger als vier oder mehr als vier Nockenpaare 22 aufweist. Die Nockenpaare 22 sind jeweils durch zwei Nocken gebildet, die unterschiedliche Nockenlaufflächen aufweisen. Dabei sind zwei der Nockenpaare 22 jeweils einem axialen Ende des Schiebenockenelements 20 angeordnet. Die Nocken eines Nockenpaares 22 können sich von den Nocken eines weiteren Nockenpaares 22 unterscheiden.
-
Es ist denkbar, dass die Schaltkulisse 10 an einer außermittigen Position, bspw. an einem axialen Ende, am Schiebenockenelement 20 angebracht ist. Ferner ist es denkbar, dass die Nocken direkt benachbart zur Schaltkulisse 10 auf dem Schiebenockenelement 20 positioniert sind.
-
Die Schaltkulisse 10 ist am Schiebenockenelement 20 in einer Längsrichtung mittig, insbesondere zentral, angeordnet. Die Nockenpaare 22 sind von der Schaltkulisse 10 beanstandet auf dem Trägerrohr 21 angeordnet. Die Schaltkulisse 10 ist mit dem Trägerrohr 21 einstückig ausgebildet. Die Schaltkulisse 10 kann auch als separates Bauteil am Schiebenockenelement 20 angeordnet sein. Dies entspricht einem gebauten Schiebenockenelement 20.
-
Zum axialen Verschieben des Schiebenockenelements 20 wirkt die Schaltkulisse 10 mit einem nicht dargestellten Aktuatorpin eines Mehrfachpinaktuators zusammen. Der Mehrfachpinaktuator kann wenigstens zwei Aktuatorpins umfassen, die einen Abstand zueinander aufweisen, der zumindest einem doppelten Verschiebeweg des Schiebenockenelements 20 in Verschieberichtung, insbesondere in axialer Längsrichtung des Trägerrohrs 21, entspricht. Der Mehrfachpinaktuator kann somit als Doppelpinaktuator ausgebildet sein. In der folgenden Beschreibung wird der Mehrfachpinaktuator als Doppelpinaktuator bezeichnet. Beim Zusammenwirken der jeweiligen Schaltflanke 13, insbesondere der axial innen liegenden Schaltflanke 13, mit dem zugehörigen Aktuatorpin wird das Schiebenockenelement 20 axial geschoben.
-
Die Verschiebung des Schiebenockenelements 20 bei der Ausführung einer Drehbewegung wird nachfolgend im Konkreten beschrieben. Dabei kann, je nach Motordrehzahl, beim Einfahren eines ersten der beiden Aktuatorpins des Doppelpinaktuators im Einfahrbereich 16 der erste Aktuatorpin mit einer der beiden Einfahrlauffläche 23 in Berührungskontakt stehen. Der erste Aktuatorpin fährt im Einfahrbereich 16 aus dem Doppelpinaktuator aus. Hierbei ist jeweils eine Einfahrlauffläche 23 einer Schaltflanke 13 des Kulissenstegs 12 zugeordnet. Mit anderen Worten kann der erste Aktuatorpin mit einer Stirnseite auf der zugehörigen Einfahrlaufflächen 23 abgleiten. Der zweite der beiden Aktuatorpins kann sich im diesem Fall auf einer der Rampen 17 befinden. Der zweite Aktuatorpin wird zeitlich parallel in den Doppelpinaktuator eingefahren oder ist zu diesem Zeitpunkt bereits in den Doppelpinaktuator eingefahren.
-
In einem Übergangsbereich der jeweiligen Einfahrlauffläche 23 zur zugeordneten Schaltflanke 13 tritt der erste Aktuatorpin mit der Schaltflanke 13 in Kontakt und gleitet an der Schaltflanke 13 entlang. Die Schaltflanke 13 ist in axialer Längsrichtung der Schaltkulisse 10 nach außen ansteigend ausgebildet, sodass die Schaltkulisse 10 bzw. das Schiebenockenelement 20 eine axiale Verschiebebewegung ausführt. Das Schiebenockenelement 20 wird somit in eine erste axiale Längsrichtung verschoben.
-
Bei einer weiteren Umdrehung des Schiebenockenelements 20 fährt der zweite der beiden Aktuatorpins des Doppelpinaktuators in den Einfahrtbereich 16 ein. Der zweite Aktuatorpin gleitet dabei auf einer weiteren der beiden Einfahrlaufflächen 23 ab. Im Übergangsbereich tritt der zweite Aktuatorpin mit der zugehörigen Schaltflanke 13 in Kontakt und gleitet an der Schaltflanke 13 entlang. Durch die in axialer Längsrichtung der Schaltkulisse 10 nach außen ansteigende Schaltflanke 13 wird das Schiebenockenelement 20 in eine zweite axiale Längsrichtung verschoben. Die Verschiebung des Schiebenockenelements 20 erfolgt hierbei ebenso durch Schieben
-
Wie in 4 gut erkennbar, weist die Schaltkulisse 10 innere Formschlusselemente auf, durch die die Schaltkulisse 10 mit einer nicht dargestellten Trägerwelle einer Nockenwelle drehfest verbindbar ist. Die Formschlusselemente bilden hierbei eine Innenverzahnung, insbesondere eine Kerbverzahnung. Es ist auch denkbar, dass die Schaltkulisse 10 in gebauter Bauweise des Schiebenockenelements 20 eine glatte Innenoberfläche der Durchgangsöffnung aufweist. In diesem Fall kann das Trägerrohr 21 Formschlusselemente zur drehfesten Verbindung mit der nicht dargestellten Trägerwelle der Nockenwelle umfassen.
-
Gemäß 5 und 6 ist eine Schaltkulisse 10 nach einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei die Schaltkulisse 10 in 5 in einem vorbearbeiteten Zustand und in 6 in einem Endzustand mit ausgebogenen Rampen 17 dargestellt ist. Im Unterschied zur Schaltkulisse 10 gemäß 1 ist der Kulissenkörper 11 der Schaltkulisse 10 gemäß 5 und 6 zwischen den axialen Enden 14 und dem V-förmige Kulissensteg 12 in Umfangsrichtung teilweise geschlitzt ausgebildet. Gemäß 5 ist der Kulissenkörper 11 an beiden axialen Enden 14 derart geschlitzt ausgebildet, dass die Rampen 17 durch Biegen herstellbar sind. Hierbei sind die Rampen 17 in einem ungebogenen Zustand gezeigt. Ferner ist der V-förmige Kulissensteg 12 der Schaltkulisse 10 gemäß 5 und 6 im Unterschied zum V-förmigen Kulissensteg 12 der Schaltkulisse 10 gemäß 1 ohne Materialausnehmung ausgebildet. Der V-förmige Kulissensteg 12 gemäß 5 und 6 kann auch eine oder mehrere Materialausnehmungen aufweisen.
-
6 zeigt die Schaltkulisse 10 gemäß 5 mit ausgebogenen Rampen 17. Die Rampen 17 weisen dabei ebenso wie die Schaltkulisse 10 gemäß 1 eine Rampenstufe 24 auf. Die Rampen 17 haben den Vorteil, dass die Rampen17 und die Rampenstufen 24, insbesondere Einfahrbereiche, federelastisch ausgebildet sind. Dabei wird durch die Nachgiebigkeit der Rampen 17 ein Rückstellstoß, insbesondere Einfahrstoß, des Aktuatorpins reduziert.
-
In Bezug auf die Ausgestaltung der Schaltkulisse 10 gemäß 5 und 6, die Anordnung an und/oder in einem Schiebenockenelement sowie das Zusammenwirken mit einem nicht dargestellten Aktuatorpin eines Mehrfachaktuators wird auf die vorstehende Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen.
-
In 7 ist eine Schaltkulisse 10 gemäß 5 und 6 ohne Rampen 17 gezeigt. Die nicht dargestellten Rampen 17 können als separates Bauteil ausgebildet sein und/oder an angrenzenden Nocken vorgesehen sein. In Bezug auf die Ausgestaltung der Schaltkulisse 10 gemäß 7, die Anordnung an und/oder in einem Schiebenockenelement sowie das Zusammenwirken mit einem nicht dargestellten Aktuatorpin eines Mehrfachaktuators wird auf die vorstehende Beschreibung der 1 bis 6 verwiesen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Schaltkulisse
- 11
- Kulissenkörper
- 12
- Kulissensteg
- 13
- Schaltflanke
- 14
- axiale Ende
- 15
- Stegspitze
- 16
- Einfahrbereich
- 17
- Rampen
- 18
- Rampenlauffläche
- 20
- Schiebenockenelement
- 21
- Trägerrohr
- 22
- Nocken
- 23
- Einfahrlauffläche
- 24
- Rampenstufe
-
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 102012112038 A1 [0004]
- DE 102011114299 A1 [0006]
