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NEUE BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einer Grundnockenwelle sowie wenigstens einem Nockenträger, der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet ist, mehrere Ventilbetätigungsnocken aufweist und über eine Schaltkulisse zur axialen Verlagerung bezüglich einer Drehachse der Grundnockenwelle mittels einer Stellvorrichtung verfügt, wobei die Stellvorrichtung mehrere in Richtung der Schaltkulisse ausschiebbare Mitnehmer aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine.
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Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift
DE 10 2017 121 949 A1 bekannt. Diese betrifft eine Stellvorrichtung aufweisend wenigstens eine Anschlussplatte mit einer ersten Ausnehmung und einer zweiten Ausnehmung, die parallel und beabstandet sind und eine erste Stößelanordnung und eine zweite Stößelanordnung, wobei die jeweilige Stößelanordnung einen Stößel und mindestens einen Führungszylinder umfasst, in dem der Stößel entlang einer Längsachse verschiebbar angeordnet ist, wobei die erste Stößelanordnung die erste Ausnehmung durchgreift und die zweite Stößelanordnung die zweite Ausnehmung durchgreift, und wobei zwischen mindestens einer der Ausnehmungen und einer Stößelanordnung ein Spiel vorgesehen ist.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die Druckschrift
DE 10 2016 006 491 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, die einen Ventiltrieb mit einer Grundnockenwelle aufweist, auf der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen verlagerbar mindestens ein zumindest einen Nocken aufweisender Nockenträger angeordnet ist, wobei der Nockenträger mittels eines elektro-mechanischen Aktuators verlagerbar ist, der zumindest eine elektrische Spule aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass eine in der elektrischen Spule induzierte elektrische Spannung erfasst wird, wenn sich ein Mitnehmer des Aktuators in seiner Ruheposition befindet, und anhand der Spannung eine Drehwinkelstellung der Grundnockenwelle ermittelt und/oder eine Diagnose des Ventiltriebs und/oder eines weiteren elektro-mechanischen Aktuators durchgeführt wird. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift
WO 2018/013464 A1 bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Ventiltrieben Vorteile aufweist, insbesondere äußerst flexibel einsetzbar ist und zum zuverlässigen Ausgleichen von Toleranzen vorgesehen und ausgebildet ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Mitnehmer in an einem Gehäuse der Stellvorrichtung in radialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse des jeweiligen Mitnehmers separat verlagerbar gelagerten Führungen zur Verlagerung in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse geführt sind, wobei die Mitnehmer in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse verlagerbar mit einer jeweiligen Betätigungseinrichtung zur Verlagerung des entsprechenden Mitnehmers in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse gekoppelt sind.
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Der Ventiltrieb ist der Brennkraftmaschine zugeordnet oder bildet einen Bestandteil desselben. Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Der Ventiltrieb weist die Grundnockenwelle auf, welche um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Auf der Grundnockenwelle ist der wenigstens eine Nockenträger drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar angeordnet. Der wenigstens eine Nockenträger kann insoweit wenigstens zwei voneinander verschiedene Axialpositionen bezüglich der Drehachse einnehmen.
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Der wenigstens eine Nockenträger ist drehfest bezüglich der Grundnockenwelle angeordnet, bei einer Drehbewegung der Grundnockenwelle beschreibt also auch der wenigstens eine Nockenträger eine Drehbewegung. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung von dem Nockenträger oder dem wenigstens einen Nockenträger gesprochen wird, so sind die Begrifflichkeiten zueinander äquivalent. Selbstverständlich können lediglich genau ein Nockenträger oder alternativ mehrere Nockenträger vorliegen. Im Falle der mehreren Nockenträger gelten die Ausführungen für den Nockenträger beziehungsweise den wenigstens einen Nockenträger vorzugsweise für jeden der mehreren Nockenträger.
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Der Nockenträger verfügt über mehrere Ventilbetätigungsnocken, die zumindest teilweise der Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils, vorzugsweise mehrerer Gaswechselventile, dienen. Der Ventiltrieb wird für eine Brennkraftmaschine eingesetzt, bei welcher das Arbeitsspiel von Gaswechselventilen einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften beeinflusst werden kann. Der Nockenträger kann auch als Nockenstück bezeichnet werden.
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Dem Nockenträger sind üblicherweise mehrere, also zumindest zwei, Ventilbetätigungsnocken zugeordnet. Jeder dieser Ventilbetätigungsnocken kann eine Exzentrizität aufweisen, welche der Betätigung des wenigstens einen Gaswechselventils der Brennkraftmaschine bei einem bestimmten Drehwinkel der Grundnockenwelle dient. Die Ventilbetätigungsnocken laufen demnach gemeinsam mit der Grundnockenwelle um, sodass das jeweilige Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zumindest einmal pro Umdrehung der Grundnockenwelle von dem zugeordneten Ventilbetätigungsnocken beziehungsweise dessen Exzentrizität betätigt wird.
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Der Ventilbetätigungsnocken wirkt dabei vorzugsweise mit einem Betätigungselement des Gaswechselventils zusammen, indem er mit diesem in Anlagekontakt tritt. Das Betätigungselement kann beispielsweise als Schlepphebel, insbesondere als Rollenschlepphebel, ausgestaltet sein. Wenigstens einer der Ventilbetätigungsnocken kann als sogenannter Nullhubnocken und insoweit ohne Exzentrizität ausgeführt sein. Ein derartiger Nullhubnocken kann beispielsweise für eine Zylinderabschaltung eingesetzt werden.
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Vorzugsweise weist der Nockenträger mehrere Ventilbetätigungsnocken auf, welche unterschiedlichen Nockengruppen zugeordnet sein können. Die Ventilbetätigungsnocken einer Nockengruppe unterscheiden sich beispielsweise hinsichtlich der Winkellage ihrer Exzentrizität und/oder der Erstreckung derselben in radialer Richtung (Höhe) und/oder in Umfangsrichtung (Länge), jeweils bezüglich der Drehachse der Grundnockenwelle. Durch das axiale Verlagern des Nockenträgers kann dieser in eine der wenigstens zwei Axialpositionen, beispielsweise in eine erste Axialposition oder eine zweite Axialposition, gebracht werden. In der ersten Axialposition wird das Gaswechselventil von einem der ersten der Ventilbetätigungsnocken und in der zweiten Axialposition von einem zweiten der Ventilbetätigungsnocken betätigt, welche derselben Nockengruppe zugeordnet sind.
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Die Ventilbetätigungsnocken, welche derselben Nockengruppe zugeordnet sind, sind in axialer Richtung gesehen vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet, liegen also beispielsweise aneinander an. Auch eine Beabstandung der Ventilbetätigungsnocken in axialer Richtung kann jedoch realisiert sein. Durch die Verlagerung des Nockenträgers können der Öffnungszeitpunkt, die Öffnungsdauer und/oder Hub des Gaswechselventils, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, ausgewählt und eingestellt werden. Somit kann eine hohe Effizienz der Brennkraftmaschine erzielt werden.
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Das Verschieben beziehungsweise Verlagern des Nockenträgers in axialer Richtung erfolgt mit Hilfe einer Stelleinrichtung, die die dem Nockenträger zugeordnete Schaltkulisse und einen ortsfest angeordneten Aktuator, üblicherweise ortsfest bezüglich eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine, umfasst. Der Aktuator verfügt über die mehreren Mitnehmer, die sich mit wenigstens einer beispielsweise schrauben- oder spiralförmigen Kulissenbahn der Schaltkulisse oder mehrerer Schaltkulissen in Eingriff bringen lassen. Die wenigstens eine Kulissenbahn ist an der Schaltkulisse vorgesehen beziehungsweise in dieser ausgebildet. Liegen mehrere Schaltkulissen vor, welche beispielsweise unterschiedlichen Nockenträgern zugeordnet sind, so verfügt jede der Schaltkulissen über eine derartige Kulissenbahn.
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Die Kulissenbahn liegt entlang eines Verlaufs einer vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise stetigen Kurvenbahn vor und weist eine bestimmte Breite auf, welche insbesondere auf die Breite des Mitnehmers des Aktuators abgestimmt ist. Üblicherweise ist die wenigstens eine Kulissenbahn geringfügig breiter als der Mitnehmer, sodass ein problemloses Durchlaufen der Kulissenbahn durch den Mitnehmer möglich ist. Die Kulissenbahn liegt beispielsweise als Radialnut vor, welche den Umfang der jeweiligen Schaltkulisse durchgreift, also randoffen in ihr ausgebildet ist. Die Kurvenbahn liegt beispielsweise zentral in der Kulissenbahn vor und ist eine Linie im mathematischen Sinn. Die Linie kann sich aus mehreren Linienabschnitten zusammensetzen. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Kulissenbahnen an oder in der Schaltkulisse ausgebildet sind. Die Kulissenbahnen verlaufen vorzugsweise wenigstens bereichsweise in axialer Richtung gegenläufig. Die Kulissenbahnen sind voneinander beabstandet, gehen also nicht unmittelbar ineinander über.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schaltkulisse der Verlagerung mehrerer Nockenträger dient, in anderen Worten also der gemeinsamen Verlagerung der mehreren Nockenträger. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mehrere Nockenträger auf der Grundnockenwelle angeordnet sind, die jeweils über eine Schaltkulisse verfügen. Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Mitnehmer jeweils mit derselben Schaltkulisse in Eingriff zur Verlagerung des jeweils zugeordneten wenigstens einen Nockenträgers vorgesehen und ausgebildet sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Mitnehmer derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass sie mit unterschiedlichen Schaltkulissen unterschiedlicher Nockenträger zu deren Verlagerungen in axialer Richtung zusammenwirken.
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Um eine zuverlässige Verlagerung des wenigstens einen Nockenträgers mittels der Stellvorrichtung zu ermöglichen, müssen die Mitnehmer bezüglich der wenigstens einen Schaltkulisse ausgerichtet werden. Dies erfolgt während einer Montage der Stellvorrichtung beziehungsweise des Aktuators an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, insbesondere an einem Gehäuse des Zylinderkopfs, an welchem vorzugsweise auch die Grundnockenwelle drehbar gelagert ist. Beispielsweise weist der Zylinderkopf beziehungsweise sein Gehäuse eine Aufnahmeöffnung auf, welche nach der Montage der Stellvorrichtung von dem Mitnehmer durchgriffen ist.
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Um eine zuverlässige Führung der Mitnehmer in radialer Richtung bezüglich der Drehachse der Grundnockenwelle beziehungsweise in axialer Richtung bezüglich der jeweiligen Längsmittelachse der Mitnehmer zu realisieren, weist die Stellvorrichtung beziehungsweise der Aktuator eine Führungseinrichtung auf, welche die Mitnehmer jeweils in Umfangsrichtung bezüglich ihrer Längsmittelachsen umgreift. Die Mitnehmer sind insoweit jeweils in axialer Richtung bezüglich ihrer jeweiligen Längsmittelachse in der Führungseinrichtung geführt. Bei der Montage der Stellvorrichtung wird die Führungseinrichtung in der Ausnehmung des Zylinderkopfs beziehungsweise des Gehäuses angeordnet.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung lediglich eine gemeinsame Führung für die mehreren Mitnehmer aufweist, sodass also die Mitnehmer im Querschnitt bezüglich ihrer Längsmittelachsen in radialer Richtung gegeneinander von der gemeinsamen Führung festgesetzt sind. Das bedeutet jedoch, dass die Mitnehmer in dem Zylinderkopf lediglich gemeinsam positionierbar sind. Zudem müssen die Mitnehmer nah beieinander angeordnet sein, um Abmessung der gemeinsamen Führung auf ein akzeptables Maß zu begrenzen. Sollen unterschiedliche Abstände der Mitnehmer voneinander realisiert sein, so müssten unterschiedliche gemeinsame Führungen eingesetzt werden. Dies erhöht die Anzahl der für unterschiedliche Ausgestaltungen der Stellvorrichtung vorzuhaltenden Teile.
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Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, dass die Mitnehmer in separaten Führungen gelagert sind, nämlich in axialer Richtung bezüglich ihrer jeweiligen Längsmittelachse. Diese Führungen sind jeweils an dem Gehäuse der Stellvorrichtung angeordnet und zumindest nach erfolgter Montage der Stellvorrichtung an diesem befestigt. Vor der Montage sind die Führungen hingegen separat bezüglich des Gehäuses verlagerbar, sodass auch die Mitnehmer bezüglich des Gehäuses verlagerbar sind, nämlich in radialer Richtung bezüglich ihrer jeweiligen Längsmittelachse.
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Eine derartige Ausgestaltung des Ventiltriebs ermöglicht eine separate Positionierung der Mitnehmer in dem Zylinderkopf beziehungsweise seinem Gehäuse, sodass eventuelle Toleranzen des Zylinderkopfes auf einfache Art und Weise während der Montage ausgeglichen werden können. Zudem sind mit den separat verlagerbaren Führungen auf einfache Art und Weise unterschiedliche Abstände der Mitnehmer voneinander realisierbar, sodass die Stellvorrichtung auf einfache Art und Weise, nämlich ohne einen Austausch der Führungen, auf unterschiedliche Brennkraftmaschinen beziehungsweis Ventiltriebe einstellbar ist, die sich hinsichtlich des Abstands der Mitnehmer unterscheiden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse ein Halteelement für die Führungen aufweist, das eine randgeschlossene Ausnehmung aufweist, in der die Führungen angeordnet sind, wobei die Führungen jeweils über einen Haltevorsprung zur formschlüssigen Anlage an einem die Ausnehmung begrenzenden Rand verfügen. Zur Befestigung der Führungen an dem Gehäuse verfügt das Gehäuse über das Halteelement. In dem Halteelement ist die randgeschlossene Ausnehmung ausgestaltet, welche insoweit einen durchgehenden, unterbrechungsfreien Rand aufweist. Die Führungen sind in der Ausnehmung angeordnet, durchgreifen diese also in axialer Richtung bezüglich ihrer jeweiligen Längsmittelachse.
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Zum Festsetzen der Führungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Mitnehmer greifen die Führungen an dem Halteelement, insbesondere an dem Rand der Ausnehmung, an. Hierzu weisen sie jeweils einen Haltevorsprung auf, der zumindest nach der Montage der Stellvorrichtung formschlüssig an dem Rand anliegt. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht ein verliersicheres Halten der Führungen bezüglich des Gehäuses, wobei gleichzeitig eine Verlagerung der Führungen und mithin der Mitnehmer in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachsen der Mitnehmer möglich bleibt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass für jede der Führungen der Haltevorsprung gemeinsam mit einem weiteren Haltevorsprung eine Halteaufnahme zur Aufnahme des Rands begrenzt, wobei nach einer Montage des Ventiltriebs der Rand einerseits an dem Haltevorsprung und andererseits an dem weiteren Haltevorsprung zur Festlegung der jeweiligen Führung in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse anliegt. Mit Hilfe des Haltevorsprungs und des weiteren Haltevorsprungs ist die jeweilige Führung in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse des entsprechenden Mitnehmers in entgegengesetzte Richtungen festgelegt. Hierzu schließen der Haltevorsprung und der weitere Haltevorsprung zwischen sich die Halteaufnahme ein, die zur Aufnahme des Rands vorgesehen und ausgebildet ist.
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Bevorzugt weist die Halteaufnahme Abmessungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Mitnehmer auf, die einer Dicke des Rands in dieselbe Richtung, insoweit also einer Materialstärke des Halteelements, entsprechen. Nach der Anordnung des Rands in der Halteaufnahme liegen bevorzugt der Haltevorsprung und der weitere Haltevorsprung von entgegengesetzten Seiten jeweils an dem Halteelement beziehungsweise dessen Rand an. Hierdurch wird ein zuverlässiges Festsetzen der Führungen bezüglich des Gehäuses realisiert. Es kann jedoch auch eine Ausgestaltung vorgesehen sein, bei welcher die Halteaufnahme in axialer Richtung größer ist als die Materialstärke des Halteelements, sodass der Rand des Halteelements die Halteaufnahme in axialer Richtung nur teilweise durchgreift. Hierdurch wird ein besonders guter Spielausgleich ermöglicht.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung einen Einbringbereich und wenigstens einen Haltebereich aufweist, wobei der Haltevorsprung und/oder der weitere Haltevorsprung in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse Abmessungen aufweisen, die kleiner sind als Abmessungen des Einbringbereichs und größer als Abmessungen des Haltebereichs, jeweils in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse, sodass die Führungen in dem Einbringbereich in die Ausnehmung einbringbar und in dem Haltebereich in der Ausnehmung gehalten sind. Beispielsweise sind der Einbringbereich und der Haltebereich jeweils bezüglich einer Mittelachse der Ausnehmung symmetrisch ausgestaltet.
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Die Abmessungen des Einbringbereichs und des Haltebereichs liegen jeweils senkrecht zu dieser Mittelachse vor, wobei die Abmessungen des Haltebereichs in dieser Richtung kleiner sind als die Abmessungen des Einbringbereichs. Der Einbringbereich weist insoweit eine größere Breite auf als der Haltebereich, sodass die Führungen in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachsen der Mitnehmer auf einfache Art und Weise in den Einbringbereich einbringbar sind. Nach dem Anordnen der Führungen in dem Einbringbereich sind sie jeweils in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachsen verlagerbar und durch ein solches Verlagern aus dem Einbringbereich in den Haltebereich bewegbar.
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Aufgrund der kleineren Abmessungen des Haltebereichs im Vergleich zu dem Einbringbereich liegen der Haltevorsprung und/oder der weitere Haltevorsprung nach Anordnung der jeweiligen Führung in dem Haltebereich an dem Halteelement beziehungsweise dem Rand der Ausnehmung an, sodass die jeweilige Führung in der Ausnehmung zuverlässig gehalten ist. Hierdurch ist eine besonders verliersichere Anordnung der Führungen an dem Gehäuse realisiert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ausnehmung mehrere Haltebereiche aufweist, zwischen denen der Einbringbereich angeordnet ist. Beispielsweise liegen die Haltebereiche auf gegenüberliegenden Seiten des Einbringbereichs vor. Insoweit ist lediglich ein einziger Einbringbereich zwischen den mehreren Haltebereichen angeordnet, wobei die Führungen durch den Einbringbereich in die unterschiedlichen Haltebereiche eingebracht werden. Vorzugsweise ist für jede der Führungen ein separater Haltebereich vorgesehen und ausgebildet. Besonders bevorzugt sind auf die vorstehend beschriebene Art und Weise sowohl der Einbringbereich als auch die mehreren Haltebereiche jeweils symmetrisch bezüglich der Mittelachse ausgestaltet. Besonders bevorzugt ist die Ausnehmung insgesamt bezüglich der Mittelachse symmetrisch. Hierdurch wird eine besonders gute Anpassbarkeit der Stellvorrichtung realisiert.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass nach der Montage ein Abstandshalter zwischen den Haltebereichen angeordnet ist, der in den Haltebereichen angeordnete Führungen voneinander beabstandet und in dem jeweiligen Haltebereich hält. Der Abstandshalter verhindert insoweit, dass die Führungen aus dem jeweiligen Haltebereich herausgelangen und in den Einbringbereich eintreten können. Mit Hilfe des Abstandshalters werden also die Führungen zuverlässig an dem Halteelement gehalten, indem er ein Herausnehmen der Führungen aus der Ausnehmung verhindert. Hierzu ist es vorgesehen, zunächst die Führungen durch den Einbringbereich in die Ausnehmung einzubringen und in dem jeweiligen Haltebereich anzuordnen. Nachfolgend wird der Abstandshalter zwischen den Haltebereichen angeordnet, nämlich derart, dass er die Führungen in dem jeweiligen Haltebereich hält. Somit ist eine verliersichere Befestigung der Führungen in der Ausnehmung sichergestellt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Abstandshalter zusammen mit dem Halteelement eine von der Ausnehmung gebildete Entlüftungsöffnung begrenzt. Während eines Betriebs der Stellvorrichtung beziehungsweise des Aktuators kann durch eine Verlagerung der Mitnehmer eine Druckdifferenz zwischen einem in dem Gehäuse vorliegenden Innendruck und einem außerhalb des Gehäuses vorliegenden Außendruck auftreten. Über die Entlüftungsöffnung kann diese Druckdifferenz abgebaut werden. Das bedeutet, dass durch die Entlüftungsöffnung entweder Luft aus dem Gehäuse ausströmen oder durch sie in das Gehäuse einströmen kann. Der Abstandshalter ist zur Ausbildung der Entlüftungsöffnung derart ausgestaltet, dass er den von den Führungen nicht verschlossenen Bereich der Ausnehmung lediglich teilweise abdeckt. Der Abstandshalter ist dabei derart ausgestaltet, dass er in jeder möglichen Stellung der Führungen die Entlüftungsöffnung freigibt, sodass stets eine zuverlässige Entlüftung beziehungsweise Belüftung des Gehäuses möglich ist. Hierdurch wird ein besonders zuverlässiger Betrieb des Ventiltriebs erzielt.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Mitnehmer in radialer Richtung verlagerbar mit einer jeweiligen Betätigungseinrichtung zur Verlagerung des entsprechenden Mitnehmers in axialer Richtung gekoppelt sind. Die Betätigungseinrichtung dient der Verlagerung wenigstens eines der Mitnehmer oder mehrerer der Mitnehmer, insbesondere aller Mitnehmer. Es kann vorgesehen sein, dass jedem der Mitnehmer eine separate Betätigungseinrichtung zugeordnet ist. Besonders bevorzugt dient die Betätigungseinrichtung jedoch dem gemeinsamen Verlagern der Mitnehmer in axialer Richtung bezüglich ihrer Längsmittelachse. Um die Verstellbarkeit der Mitnehmer zu realisieren, sind sie in radialer Richtung nicht starr mit der Betätigungseinrichtung gekoppelt, sondern liegen vielmehr in radialer Richtung verlagerbar zu dieser vor. Beispielsweise liegen sie stirnseitig an der Betätigungseinrichtung an. Hierdurch wird eine besonders hohe Flexibilität des Ventiltriebs erzielt.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung als Magnetbetätigungseinrichtung ausgebildet ist und die Mitnehmer stirnseitig an einem Magnetanker der Magnetbetätigungseinrichtung anliegen. Die Stellvorrichtung liegt insoweit als elektromagnetisch betätigte Stellvorrichtung vor. Die Betätigungseinrichtung weist zusätzlich zu dem Magnetanker wenigstens eine elektrische Spule auf, mittels welcher bei Bestromung ein elektromagnetisches Feld erzeugbar ist, welches eine Verlagerung des Magnetankers in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachsen der Mitnehmer erzielt. Durch das stirnseitige Anliegen der Mitnehmer an dem Magnetanker ist die Verstellbarkeit der Mitnehmer in radialer Richtung bezüglich ihrer Längsmittelachse sichergestellt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ventiltriebs gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei der Ventiltrieb eine Grundnockenwelle sowie wenigstens einen Nockenträger aufweist, der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet ist, mehrere Ventilbetätigungsnocken aufweist und über eine Schaltkulisse zur axialen Verlagerung bezüglich einer Drehachse der Grundnockenwelle mittels einer Stellvorrichtung verfügt, wobei die Stellvorrichtung mehrere in Richtung der Schaltkulisse ausschiebbare Mitnehmer aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Mitnehmer in an einem Gehäuse der Stellvorrichtung separat in radialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse des jeweiligen Mitnehmers verlagerbar gelagerten Führungen zur Verlagerung in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse geführt sind, wobei die Führungen bei dem Montieren des Ventiltriebs in eine Ausnehmung eines Halteelements eingebracht und dabei zum Toleranzausgleich gegeneinander verlagert werden, wobei die Mitnehmer in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse verlagerbar mit einer jeweiligen Betätigungseinrichtung zur Verlagerung des entsprechenden Mitnehmers in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse gekoppelt sind.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Ventiltriebs beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl der Ventiltrieb als auch das Verfahren zu seinem Montieren können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Das Gegeneinanderverlagern der Führungen erfolgt vorzugsweise in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachsen der Mitnehmer. Auf diese Art und Weise sind die Mitnehmer auf unterschiedliche Brennkraftmaschinen einstellbar, insbesondere zum Toleranzausgleich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Bereichs eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine, nämlich eine Stellvorrichtung zur Verlagerung wenigstens eines Nockenträgers auf einer Grundnockenwelle,
- 2 eine schematische Darstellung eines ersten Zusammensetzschritts eines Aktuators der Stellvorrichtung,
- 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Zusammensetzschritts des Aktuators,
- 4 eine schematische Darstellung eines dritten Zusammensetzschritts des Aktuators, sowie
- 5 eine schematische Darstellung des Aktuators nach seinen Zusammensetzen.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs einer Brennkraftmaschine 1, nämlich eines Bereichs eines Ventiltriebs 2 der Brennkraftmaschine, welcher eine hier nicht dargestellte Grundnockenwelle sowie wenigstens einen Nockenträger aufweist, der drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet ist. Der Nockenträger weist mehrere Ventilbetätigungsnocken auf, welche der Betätigung eines ebenfalls nicht dargestellten Gaswechselventils der Brennkraftmaschine 1 dienen.
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Mit dem Nockenträger ist eine Schaltkulisse gekoppelt, welche zur axialen Verlagerung des Nockenträgers mittels einer Stellvorrichtung 3 dient. Die Stellvorrichtung 3 verfügt zum Verlagern des Nockenträgers über mehrere Mitnehmer 4, die in der hier dargestellten Ausgangsform stiftförmig sind und in Richtung der Schaltkulisse aus einem Gehäuse 5 der Stellvorrichtung 3 ausschiebbar sind, nämlich in axialer Richtung bezüglich einer jeweiligen Längsmittelachse 6 der Mitnehmer 4 beziehungsweise in radialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Grundnockenwelle. Die Mitnehmer 4 liegen zu ihrer Verlagerung in axialer Richtung jeweils an einer Betätigungseinrichtung 7 an, welche als Magnetbetätigungseinrichtung 7 ausgestaltet ist. Die Betätigungseinrichtungen 7 verfügen insoweit jeweils über einen Magnetanker 8 und wenigstens eine elektrische Spule 9. In der hier dargestellten Ausführungsform verfügt die Betätigungseinrichtung 7 über ein tellerartiges Kopplungselement 10, das mit dem Magnetanker 8 starr gekoppelt ist und an welchem jeweils eine der Mitnehmer 4 stirnseitig anliegt. Die Mitnehmer 4 sind nicht starr mit dem jeweiligen Kopplungselement 10 verbunden, sondern insbesondere in radialer Richtung bezüglich ihrer jeweiligen Längsmittelachse 6 angebunden, insbesondere durch bloßes Anliegen.
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Jeder der Mitnehmer 4 ist in einer von mehreren Führungen 11 in axialer Richtung verlagerbar gelagert, wobei die Führungen 11 separat voneinander vorliegen. Die Führungen 11 sind in einer randgeschlossenen Ausnehmung 12 angeordnet, welche in einem Halteelement 13 des Gehäuses 5 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 12 ist von einem durchgehenden Rand 14 begrenzt. Die Führungen 11 weisen jeweils eine Halteaufnahme 15 auf, die einerseits von einem Haltevorsprung 16 und andererseits von einem weiteren Haltevorsprung 17 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 6 begrenzt ist.
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Die Halteaufnahme 15 ist bevorzugt zur Aufnahme des Rands 14 vorgesehen und ausgebildet, nämlich derart, dass nach einer Anordnung des Rands 14 in der Halteaufnahme 15 der Haltevorsprung 16 einerseits und der Haltevorsprung 17 andererseits an den Halteelement 13 beziehungsweise dessen Rand 14 anliegt. Zumindest nehmen der Haltevorsprung 16 und der Haltevorsprung 17 den Rand 14 zwischen sich auf. Zwischen den Führungen 11 ist ein Abstandshalter 18 angeordnet, der die Führungen 11 derart anordnet, dass der Rand 14 in die Halteaufnahmen 15 eingreift, sodass mit Hilfe des Abstandshalters 18 die Führungen 11 verliersicher in der Ausnehmung 12 angeordnet sind.
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An dem Gehäuse 5, insbesondere an dem Halteelement 13, ist eine umlaufende Dichtung 19 angeordnet, welche nach einer Montage der Stellvorrichtung 3 an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1, insbesondere an einem Gehäuse des Zylinderkopfs, dichtend anliegt. Es ist erkennbar, dass der weitere Haltevorsprung 17 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachsen 6 über das Halteelement 13 übersteht. Während einer Montage gelangt der Haltevorsprung 17 in Anlagekontakt mit dem Zylinderkopf beziehungsweise dessen Gehäuse, sodass der Haltevorsprung 17 in Richtung des Halteelements 13 gedrängt wird, nämlich insbesondere bei einer Befestigung der Stellvorrichtung 3 an dem Zylinderkopf mittels wenigstens einer Schraube. Hierdurch wird eine kraftschlüssige Befestigung der Führungen 11 an dem Gehäuse 5, insbesondere an dem Halteelement 13, erzielt.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung der Stellvorrichtung 3 während eines ersten Zusammensetzschritts. Es ist erkennbar, dass die Ausnehmung 12 einen Einbringbereich 20 sowie mehrere Haltebereiche 21 aufweist, insbesondere einen Haltebereich 21 für jede der Führungen 11. Bezüglich einer Mittelachse 22 der Ausnehmung 12 sind die Haltebereiche 21 auf gegenüberliegenden Seiten des Einbringbereichs 20 angeordnet. Vorzugsweise ist die Ausnehmung 12 bezüglich der Mittelachse 22 symmetrisch ausgebildet.
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Während einer Montage der Stellvorrichtung 3 werden die Führungen 11 zunächst in den Einbringbereich 20 eingebracht, vorzugsweise nacheinander. Aus dem Einbringbereich 20 werden die Führungen 11 anschließend in den jeweiligen der Haltebereiche 21 verlagert. Der Einbringbereich 20 ist insoweit derart ausgestaltet, dass ein einfaches Einbringen der Führungen 11 in die Ausnehmung 12 möglich ist. Die Haltebereiche 21 sind hingegen derart ausgestaltet, dass nach Anordnung der Führungen 11 in den Haltebereichen 21, der Rand 14 in die Halteaufnahmen 15 der Führungen 11 eingreift und diese in axialer Richtung bezüglich ihrer jeweiligen Längsmittelachse 6 fixiert.
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Nach dem Einbringen der Führungen 11 in den Haltebereich 21 wird der Abstandshalter 18 eingesetzt. Dieser weist senkrecht zu der Mittelachse 22 Abmessungen auf, die größer sind als die Abmessung des Einbringbereichs 20, sodass er verliersicher in dem Gehäuse 5 gehalten ist. Anschließend werden die Mitnehmer 4 in die Führungen 11 eingesetzt und das Halteelement 13 an einem Kappenelement 23, in welchem die Betätigungseinrichtungen 7 angeordnet sind, befestigt. Nachfolgend sind der Abstandshalter 18 und die Führungen 11 verliersicher in dem Gehäuse gehalten.
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Die 3 zeigt die Stellvorrichtung 3 in einem zweiten Zusammensetzschritt. In diesem sind - wie bereits erläutert - die Führungen 11 in den Haltebereichen 21 angeordnet. Zudem wird der Abstandshalter 18 eingesetzt.
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Die 4 zeigt die Stellvorrichtung 3 in einem dritten Zusammensetzschritt. In diesem sind die Führungen 11 in den Haltebereichen 21 angeordnet. Zudem liegt der Abstandshalter 18 an dem Rand 14 an. Es wird nunmehr das Kappenelement 23 an dem Halteelement 13 befestigt beziehungsweise umgekehrt. Es ist erkennbar, dass der Abstandshalter 18 zusammen mit dem Halteelement 13 wenigstens eine Entlüftungsöffnung 24, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Entlüftungsöffnungen 24, begrenzt. Die Entlüftungsöffnung 24 liegt insoweit zwischen dem Abstandshalter 18 und dem Rand 14 vor. Sie dient einer zuverlässigen Entlüftung beziehungsweise Belüftung der Stellvorrichtung 3 während ihres Betriebs.
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Die 5 zeigt eine schematische Darstellung der Stellvorrichtung 3 nach ihrem Zusammensetzen. Es ist erkennbar, dass die Dichtung 19 eine Anlagefläche 25 des Halteelements 13 umgreift. Die Anlagefläche 25 wird bei einer Montage der Stellvorrichtung 3 derart angeordnet, dass sie an einer Gegenanlagefläche des Zylinderkopfs beziehungsweise dessen Gehäuses anliegt. Während der Montage wird die Dichtung 19 komprimiert, sodass eine zuverlässige Abdichtung der Stellvorrichtung 3 gegenüber einer Außenumgehung gegeben ist. Während des Komprimierens der Dichtung 19 werden zudem die Haltevorsprünge 17 der Führungen 11, welche ebenfalls an dem Zylinderkopf beziehungsweise dem Gehäuse anliegen, in Richtung des Halteelements 13 getrennt, sodass schlussendlich die Führungen 11 kraftschlüssig an diesem gehalten sind.
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Die beschriebene Ausgestaltung der Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise des Ventiltriebs 2 ermöglicht eine besonders einfache Anpassung der Stellvorrichtung 3 an unterschiedliche Brennkraftmaschinen 1 beziehungsweise an Toleranzen derselben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Ventiltrieb
- 3
- Stellvorrichtung
- 4
- Mitnehmer
- 5
- Gehäuse
- 6
- Längsmittelachse
- 7
- Betätigungseinrichtung
- 8
- Magnetanker
- 9
- Spule
- 10
- Kopplungselement
- 11
- Führung
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Halteelement
- 14
- Rand
- 15
- Halteaufnahme
- 16
- Haltevorsprung
- 17
- Haltevorsprung
- 18
- Abstandshalter
- 19
- Dichtung
- 20
- Einbringbereich
- 21
- Haltebereich
- 22
- Mittelachse
- 23
- Kappenelement
- 24
- Entlüftungsöffnung
- 25
- Anlagefläche
