DE102019107626A1

DE102019107626A1 - Schiebenockensystem und Motor

Info

Publication number: DE102019107626A1
Application number: DE102019107626.9A
Authority: DE
Inventors: Marcel Weidauer; Jens Schirmer
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN113728152A; WO2020193560A1; US20220186640A1; EP3947927A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle (10) umfassend eine Trägerwelle (11) mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen (12a, 12b), die jeweils eine Schaltkulisse (13) mit wenigstens einer Schaltnut (14) umfassen, wobei die Schiebenockenelemente (12a, 12b) durch wenigstens einen Aktuator-Pin (15) axial zur Trägerwelle (11) verschiebbar sind und wenigstens ein Verstellelement (16) parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle (11) angeordnet ist, wobei das Verstellelement (16) in Richtung der Längsachse der Trägerwelle (11) axial verschiebbar ist. Das Schiebenockensystem zeichnet sich dadurch aus, dass das Verstellelement (16) wenigstens zwei Kopplungs-Pins (17a, 17b) aufweist, wobei ein erster Kopplungs-Pin (17a) im Bereich des ersten Schiebenockenelements (12a) angeordnet ist und ein zweiter Kopplungs-Pin (17b) im Bereich des zweiten Schiebenockenelements (12b) angeordnet ist und die Kopplungs-Pins (17a, 17b) jeweils mit einer Schaltkulisse (13) des jeweils zugehörigen Schiebenockenelements (12a, 12b) zusammenwirken derart, dass durch das Verstellelement (16) eine durch den Aktuator-Pin (15) eingeleitete Bewegung des ersten Schiebenockenelements (12a) auf das zweite Schiebenockenelement (12b) übertragbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiebenockensystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Motor mit einem solchen Schiebenockensystem.
Ein Schiebenockensystem oben genannter Art ist beispielsweise aus DE 10 2011 054 218 A1 bekannt.
Bei dem bekannten Schiebenockensystem ist eine drehbar gelagerte Nockenwelle vorgesehen. Die Nockenwelle umfasst mehrere Schiebenocken. Die Schiebenocken sind axial beweglich. Die axiale Bewegung der Schiebenocken wird durch einen Aktuator eingeleitet.
Dazu ist eine Kopplungsstange über eine Schaltgabel fest mit einem Schiebenocken verbunden, der durch den Aktuator unmittelbar axial bewegt wird. Bei einer axialen Bewegung des Schiebenockens bewegt sich die Kopplungsstange mit dem Schiebenocken.
Die Kopplungsstange umfasst Kulissen. Die Kulissen sind fest mit der Kopplungsstange verbunden. Die Kulissen sind jeweils einem weiteren Schiebenocken zugeordnet. Die weiteren Schiebenocken weisen Stifte auf, die mit den jeweils zugeordneten Kulissen derart zusammenwirken, dass die weiteren Schiebenocken entsprechend der Bewegung des mit der Kopplungsstange fest verbundenen Schiebenockens verschoben werden.
Das vorhergehend beschriebene Schiebenockensystem weist folgende Nachteile auf.
Bei der Konstruktion und Fertigung von Motoren ist es notwendig, dass der vorhandene Bauraum effizient genutzt wird. Die Kopplungsstange mit Kulissen benötigt konstruktionsbedingt viel Platz. Ferner ist der Fertigungs- und der Kostenaufwand, den eine solche Kopplungsstange verursacht, vergleichsweise hoch.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Schiebenockensystem der eingangs genannten Art anzugeben, durch das Bauraum eingespart werden kann und das mit einem geringen Produktions- und Kostenaufwand realisierbar ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde einen Motor mit einem solchen Schiebenockensystem anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Blick auf

- das Schiebenockensystem durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und
- den Motor durch den Gegenstand des Anspruchs 16

Konkret wird die Aufgabe durch ein Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle umfassend eine Trägerwelle mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen gelöst. Die Schiebenockenelemente umfassen jeweils eine Schaltkulisse mit wenigstens einer Schaltnut, wobei die Schiebenockenelemente durch wenigstens einen Aktuator-Pin axial zur Trägerwelle verschiebbar sind. Parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle ist wenigstens ein Verstellelement angeordnet, wobei das Verstellelement in Richtung der Längsachse der Trägerwelle axial verschiebbar ist. Mit anderen Worten ist das Verstellelement entlang der Längsachse der Trägerwelle axial verschiebbar. Das Verstellelement weist wenigstens zwei Kopplungs-Pins auf, wobei ein erster Kopplungs-Pin im Bereich des ersten Schiebenockenelements angeordnet ist und ein zweiter Kopplungs-Pin im Bereich des zweiten Schiebenockenelements angeordnet ist. Die Kopplungs-Pins wirken jeweils mit einer Schaltkulisse des jeweils zugehörigen Schiebenockenelements zusammen derart, dass durch das Verstellelement eine durch den Aktuator-Pin eingeleitete Bewegung des ersten Schiebenockenelements auf das zweite Schiebenockenelement übertragbar ist.
Das erfindungsgemäße Schiebenockensystem erlaubt das Übertragen einer axialen Bewegung eines konventionell geschalteten Schiebenockenelements auf wenigstens ein weiteres Schiebenockenelement.
Konventionell geschaltet bedeutet, dass die axiale Bewegung durch einen Aktuator, insbesondere durch einen Aktuator-Pin, eingeleitet wird.
Der Aktuator-Pin greift, um das erste Schiebenockenelement in eine axiale Richtung zu bewegen, in eine erste Schaltnut der Schaltkulisse des ersten Schiebenockenelements ein. Der Aktuator-Pin ist nicht in die axiale Richtung der Trägerwelle beweglich. Der Aktuator-Pin ist abschnittsweise in der Schaltnut geführt und von wenigstens einer Flanke der Schaltnut begrenzt. Durch den Verlauf der Schaltnut ist das Schiebenockenelement in eine axiale Richtung verschiebbar. Der Aktuator-Pin ist nur während dem Verschiebevorgang in der Schaltnut angeordnet.
Der erste Kopplungs-Pin greift in eine zweite Schaltnut ein. Der erste Kopplungs-Pin ist dauerhaft in der zweiten Schaltnut angeordnet. Bei einer Verschiebung des ersten Schiebenockenelements wirkt der erste Kopplungs-Pin derart mit der zweiten Schaltnut zusammen, dass die axiale Bewegung des Schiebenockenelements auf das Verstellelement übertragen wird.
Bei einer möglichen Ausführungsform erfolgt die Übertragung der Bewegung durch den Winkelversatz des Aktuator-Pins zu dem Verstellelement zeitlich versetzt. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst das erste Schiebenockenelement eine Ringnut, in die der erste Kopplungs-Pin dauerhaft eingreift und so ein zeitlich gleichzeitiges Verschieben des Verstellelements ermöglicht.
Der zweite Kopplungs-Pin ist am Verstellelement in axialer Richtung der Trägerwelle vom ersten Kopplungs-Pin versetzt angeordnet. Der zweite Kopplungs-Pin wirkt mit einem zweiten Schiebenockenelement zusammen. Genauer greift der zweite Kopplungs-Pin in eine Schaltnut der Schaltkulisse des zweiten Schiebenockenelements ein. Durch die axiale Bewegung des Verstellelements ist der zweite Kopplungs-Pin an einer Flanke der Schaltnut des zweiten Schiebenockenelements angeordnet. Der zweite Kopplungs-Pin beaufschlagt die Flanke der Schaltnut des zweiten Schiebenockenelements mit einer Kraft, die das zweite Schiebenockenelement entsprechend der Bewegung des ersten Schiebenockenelements axial bewegt. Es ist denkbar, dass das Verstellelement mehrere Kopplungs-Pins umfasst, die mit weiteren Schiebenockenelementen zusammenwirken.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Schiebnockensystems liegt darin, dass das Verstellelement einen einfachen und platzsparenden Aufbau aufweist. Da die Kopplungs-Pins des Verstellelements in die Kulissen der Schiebenockenelemente eingreifen, kann das Verstellelement näher an der Trägerwelle angeordnet werden, wodurch weniger Bauraum von der Nockenwelle beansprucht wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Verstellelement ist parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle angeordnet. Dadurch ist eine Bewegung in axialer Richtung der Trägerwelle einfach realisierbar. Es denkbar, dass das Verstellelement dazu an einer Schiene angeordnet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verstellelement wenigstens ein Aufnahmeelement und die Trägerwelle wenigstens ein Arretierelement, die im Betrieb miteinander zusammenwirken derart, dass das Verstellelement zwischen zwei Positionsänderungen arretiert ist. Der Vorteil bildet sich darin, dass so das Verstellelement arretiert ist und das Schiebenockenelement keine unerwünschten Bewegungen, bspw. durch Stöße oder Vibrationen ausgelöst, ausführt.
In einer weiteren Ausführungsform bildet das Arretierelement ein Widerlager für das Aufnahmeelement, so dass das Arretierelement wenigstens teilweise mit den bei der Positionsänderung des wenigstens zweiten Schiebenockenelements wirkenden Kräften beaufschlagt ist.
Dazu sind an der Trägerwelle beispielsweise eine Kreisscheibe und an dem Verstellelement Fortsätze angeordnet. Die Kreisscheibe ist im Betrieb zwischen den Fortsätzen angeordnet. Die Fortsätze begrenzen die Kreisscheibe in axialer Richtung. Die Kreisscheibe bildet ein Widerlager für die Fortsätze des Verstellelements. Mit anderen Worten stützt sich das Verstellelement mit einem Fortsatz gegen die Kreisscheibe ab. Die Kreisscheibe nimmt so die Schaltkräfte des zweiten Schiebenockenelements auf. Die Kreisscheibe umfasst eine Aussparung, die derart auf einem Drehwinkel der Kreisscheibe ausgebildet ist, dass bei einer axialen Positionsänderung des Verstellelements die Kreisscheibe mit keinem Fortsatz kollidiert.
Vorteilhafterweise umfasst das Verstellelement eine Feder-Kugel Arretierung. Dadurch ist das Verstellelement zusätzlich axial gesichert. So ist eine axiale Bewegung des Verstellelements im Bereich der Aussparung der Kreisscheibe nur möglich, wenn die axiale Bewegung von dem ersten Schiebenockenelement eingeleitet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der wenigstens eine Aktuator-Pin und die wenigstens zwei Kopplungs-Pins in einer Umfangsrichtung der Trägerwelle versetzt, insbesondere in einer Umfangsrichtung der Trägerwelle um 90° versetzt. Genauer sind der Aktuator-Pin und der Kopplungs-Pin in Umfangsrichtung voneinander versetzt. Dadurch ist ein versetztes Schalten der Schiebenockenelemente möglich. Alternativ sind andere Winkelversätze, bspw. größer 90° oder kleiner 90°, denkbar.
Besonders bevorzugt umfasst die Schaltkulisse des ersten Schiebenockenelements eine erste Schaltnut und wenigstens eine zweite Schaltnut, wobei die erste Schaltnut zur Aufnahme des wenigstens einen Aktuator-Pins und die zweite Schaltnut zu Aufnahme des ersten Kopplungs-Pins vorgesehen ist.
Durch die voneinander getrennten Schaltnuten ist vorteilhafterweise ein phasenverschobenes Bewegen des Verstellelements bzw. der Schiebenockenelemente möglich.
Weiter besonders bevorzugt weisen die erste Schaltnut und die zweite Schaltnut den gleichen Drehwinkel auf, wobei der Radius der ersten Schaltnut größer ist als der Radius der zweiten Schaltnut. Dadurch ist ein versetztes Schalten der Schiebenockenelemente möglich. Alternativ sind andere Versetzungsgrade denkbar.
Es ist vorteilhaft, wenn die erste und zweite Schaltnut des ersten Schiebenockenelements wenigstens abschnittsweise ein V-förmiges Profil aufweisen. Durch die Änderung der Nutbreite in axialer Richtung der Trägerwelle ist eine stufenlose Verschiebung des Schiebenockenelements realisierbar. Andere Formen, beispielsweise S-förmige, sind denkbar.
Besonders vorteilhafterweise weist die erste Schaltnut des ersten Schiebenockenelements wenigstens abschnittsweise ein V-förmiges Profil auf. Dadurch ist es möglich, dass das erste Schiebenockenelement eine zweite Schaltnut für den ersten Kopplungs-Pin umfasst, die derart angeordnet ist, dass der zweite Schiebenocken unmittelbar verschiebbar ist.
Besonders bevorzugt ist die zweite Schaltnut für den ersten Kopplungs-Pin wenigstens abschnittsweise mittig in der Y-förmigen ersten Schaltnut angeordnet. Dadurch ist eine unmittelbare Verschiebung des zweiten Schiebenockenelements möglich.
Weiter vorteilhaft ist die zweite Schaltnut als eine sich über den Umfang erstreckende Nut mit einem konstanten Radius ausgebildet, in die der erste Kopplungs-Pin dauerhaft angeordnet ist derart, dass eine axiale Verschiebung des ersten Schiebenockenelements unmittelbar auf das Verstellelement übertragbar ist. Genauer ist es so möglich, dass lediglich von der Schaltkulisse des wenigstens zweiten Schiebenockenelements eine zeitversetzte bzw. phasenverschobene axiale Bewegung des wenigstens zweiten Schiebenockelements abhängig ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste Schaltnut des ersten Schiebenockenelements Bereiche mit verschiedenen Radien auf, die jeweils einem Bereich des ersten Schiebenockenelements, insbesondere einem Einfahrbereich, einem Verschiebebereich und einem Auswurfbereich, zugeordnet sind. Das hat ein weiches Ein- und Ausfahren des Aktuator-Pins sowie ein im Wesentlichen stufenloses Verschieben des ersten Schiebenockenelements zur Folge.
Es ist vorteilhaft, wenn die Schaltkulisse des zweiten Schiebenockenelements wenigstens abschnittsweise ein V-förmiges Profil aufweist. Das V-förmige Profil ist einfach realisierbar, beispielsweise durch Fräsen.
Vorteilhafterweise umfasst die Trägerwelle wenigstens ein drittes, insbesondere wenigstens ein viertes, Schiebenockenelement. Dadurch ist das Schiebenockensystem in größeren Brennkraftmaschinen einsetzbar. Es ist denkbar, dass das Schiebenockensystem mehrere Nockenwellen umfasst.
Im Rahmen der Erfindung wird ferner ein Motor mit einem solchen Schiebenockensystem offenbart und beansprucht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems;
2 eine weitere perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems;
3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems;
4 eine weitere Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems;
5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems.

Die 1 bis 4 zeigen dasselbe Ausführungsbeispiel eines Schiebenockensystems aus unterschiedlichen Perspektiven.
Das Schiebenockensystem umfasst eine Trägerwelle 11. Auf der Trägerwelle 11 sind ein erstes und ein zweites Schiebenockenelement 12a, 12b axial beweglich zu einer Längsachse der Trägerwelle 11 angeordnet. Es ist denkbar, dass mehr als zwei Schiebenockenelemente auf der Trägerwelle 11 angeordnet sind. Die Trägerwelle 11 umfasst drei Wälzlager 20. Jeweils ein Wälzlager 20 ist an den axialen Enden der Trägerwelle 11 und ein weiteres Wälzlager 20 ist zwischen den Schiebenockenelementen 12a, 12b angeordnet. Die Wälzlager 20 sind durch Halteringe 21 arretiert. Die Anzahl der Wälzlager 20 und der Halteringe 21 sowie die Positionen der Lagerstellen sind variabel. Die Schiebenockenelemente 12a, 12b umfassen eine Schaltkulisse 13 und eine Nockenkontur 22.
Die Schaltkulisse 13 des erstens Schiebenockenelements 12a umfasst eine erste und eine zweite Schaltnut 14a, 14b. Die Schaltnuten 14a, 14b sind wenigstens abschnittsweise V-förmig. Mit anderen Worten ist die Breite der beiden Schaltnuten 14a,14b nicht konstant. Unter der Breite ist der Abstand der Flanken der Schaltnuten 14a,14b in axialer Richtung zur Trägerwelle 11 zu verstehen. Die Flanken der Schaltnuten 14a, 14b nähern sich im V-förmigen Abschnitt aneinander an.
Die beiden Schaltnuten 14a, 14b sind auf dem gleichen Drehwinkel angeordnet. Die erste Schaltnut 14a weist einen größeren Radius als die zweite Schaltnut 14b auf.
Unter Radius ist der Betrag des Abstands der Nutgrundfläche der ersten oder der zweiten Schaltnut 14a, 14b von der Mittellängsachse der Trägerwelle 11 zu verstehen. Somit bestimmen der Außendurchmesser der Schaltkulisse 13 und der Radius der Nutgrundfläche die Nuttiefe.
Die erste Schaltnut 14a umfasst eine Stufe. Mit anderen Worten ist die erste Schaltnut 14a als ein Vorsprung bzw. ein Absatz ausgebildet. Die erste Schaltnut 14a weist einen variierenden Radius auf. D.h. die erste Schaltnut 14a weist abschnittsweise Bereiche mit einem größeren Radius und einem kleineren Radius auf. Die Änderung des Radius erfolgt stufenlos. Die Bereiche sind jeweils einem Einfahrbereich, einem Ausfahrbereich oder einem Verschiebebereich zugeordnet.
Die zweite Schaltnut 14b weist einen konstanten Radius auf. Die Breite der zweiten Schaltnut 14b ist kleiner als die Breite der ersten Schaltnut 14a.
An der Trägerwelle 11 sind zwei Aktuator-Pins 15 angeordnet. Die Aktuator-Pins 15 sind im Wesentlichen lediglich in eine Richtung orthogonal zur Mittellängsachse der Trägerwelle 11 beweglich. Die Aktuator-Pins 15 sind der ersten Schaltnut 14a zugeordnet. D.h. die Aktuator-Pins wirken nur mit der ersten Schaltnut 14a zusammen. Die Aktuator-Pins 15 sind in axialer Richtung der Trägerwelle 11 voneinander beabstandet. Dadurch ist abhängig von der Position des ersten Schiebnockenelements einer der beiden Aktuator-Pins 15 in die erste Schaltnut 14a einführbar. Durch das Einführen der Aktuator-Pins 15 ist eine axiale Bewegung des ersten Schiebenockenelements 14a einleitbar.
Dazu wird ein Aktuator-Pin 15 in die erste Schaltnut 14a eingeführt. Durch die Verkleinerung der Nutbreite wirkt der eingeführte Aktuator-Pin 15 mit einer Flanke der ersten Schaltnut 14a zusammen. Genauer beaufschlagt der eingeführte Aktuator-Pin 15 eine Flanke der ersten Schaltnut 14a mit einer der Flanke entgegen gerichteten Kraft. Dadurch erfolgt die axiale Verschiebung des ersten Schiebenockenelements 12a. Die Richtung der Verschiebung hängt somit von der Flanke ab, mit der der eingeführte Aktuator-Pin 15 zusammenwirkt. Jeder Flanke der ersten Schaltnut 14a ist ein Aktuator-Pin 15 zugeordnet.
Parallel zur Trägerwelle 11 ist ein Verstellelement 16 angeordnet. Das Verstellelement 16 ist axial beweglich. Das Verstellelement ist um 90° zu den Aktuator-Pins 15 versetzt. Alternativ sind andere Winkelversatze denkbar. Das Verstellelement 16 umfasst einen ersten und einen zweiten Kopplungs-Pin 17a, 17b und ein Aufnahmeelement 18. Der erste und der zweite Kopplungs-Pin 17a, 17b sind jeweils an einem axialen Ende des Verstellelements 16 angeordnet. Das Aufnahmeelement 18 umfasst drei Fortsätze und ist zwischen den axialen Enden des Verstellelements 16 angeordnet. Die Kopplungs-Pins 17a, 17b und das Aufnahmeelement 18 erstrecken sich orthogonal zur Mittellängsachse der Trägerwelle 11.
Der erste Kopplungs-Pin 17a ist der zweiten Schaltnut 14b des ersten Schiebenockenelements 12a zugeordnet. Der erste und der zweite Kopplungs-Pin 17a, 17b sind im Wesentlichen drehbar an dem Verstellelement 16 angeordnet. Der erste Kopplungs-Pin 17a steht dauerhaft in Eingriff mit der zweiten Schaltnut 14b des ersten Schiebenockenelements 12a.
Der erste Kopplungs-Pin 17a wird von einer Flanke der zweiten Schaltnut 14b mit einer Kraft beaufschlagt. Das Verstellelement 16 wird in Wirkrichtung der Kraft verschoben. Da das Verstellelement 16 und somit die Kopplungs-Pins 17a, 17b um 90° in Umfangsrichtung voneinander versetzt sind und die erste und die zweite Schaltnut 14a, 14b im gleichen Drehwinkel angeordnet sind, erfolgt die Verschiebung des Verstellelements 16 entsprechend zeitlich versetzt bzw. phasenverschoben.
Der zweite Kopplungs-Pin 17b ist im Bereich des zweiten Schiebenockenelements 12b angeordnet. Das zweite Schiebenockenelement 12b umfasst eine Schaltnut 14. Die Schaltnut 14 weist einen V-förmigen Abschnitt auf. Der zweite Kopplungs-Pin 17b steht dauerhaft mit der Schaltnut 14 in Eingriff. Die Schaltnut 14 des zweiten Schiebenockenelements 12b ist derart angeordnet, dass ein zum ersten Schiebenockenelements 12a zeitversetztes Schalten des zweiten Schiebenockenelements 12b realisierbar ist.
Durch das Verschieben des Verstellelements 16 wird der zweite Kopplungs-Pin 17b in der Schaltnut 14 axial bewegt. Genauer wird der zweite Kopplungs-Pin 17b zu einer der Flanken der Schaltnut 14 bewegt. Der zweite Kopplungs-Pin 17b wirkt im Wesentlichen auf die gleiche Art mit der Schaltnut 14 zusammen wie die Aktuator-Pins 15 mit der ersten Schaltnut 14a des ersten Schiebenockenelements 12a.
Die Trägerwelle 11 umfasst ein kreisscheibenförmiges Arretierelement 19. Alternativ sind andere Geometrien denkbar. Das Arretierelement 19 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Schiebenockenelement 12a, 12b angeordnet. Das Arretierelement 19 ist von dem Aufnahmeelement 18 axial begrenzt. Das Arretierelement 19 weist eine Abstützfunktion auf. Das Arretierelement 19 bildet ein Widerlager für das Aufnahmeelement 18. Das Arretierelement 19 nimmt die Kräfte während des Schaltvorgangs auf und ermöglicht so ein Festlegen des Verstellelements 16. Ferner verhindert das Zusammenwirken von dem Aufnahmeelement 18 und dem Arretierelement 19, dass das erste Schiebenockenelement 12a ungewollt verschoben wird. Das Aufnahmeelement 18 umfasst zwei Aufnahmen für das Arretierelement 19. Das Arretierelement 19 umfasst eine Aussparung. Dadurch ist ein Verschieben des Verstellelements durch die Kreisscheibe möglich. Dazu ist die Aussparung in dem Bereich des entsprechenden Drehwinkels angeordnet. Die Aussparung ist derart in der Kreisscheibe angeordnet, dass bei einer axialen Bewegung das Verstellelement 16 durch die Aussparung hindurchbewegt wird. Es ist denkbar, dass das Verstellelement 16 zusätzlich eine Feder-Kugel Arretierung (nicht dargestellt) umfasst.
Zusammengefasst ermöglicht das vorhergehend beschriebene Schiebenockensystem durch das Verstellelement 16 ein phasenversetztes Schalten der Schiebenockenelemente 12a, 12b unter Verwendung eines einzigen Aktuators. Dadurch ist die gesamte Anzahl der Aktuatoren im Schiebenockensystem deutlich reduzierbar.
5 beschreibt eine weitere Ausführungsform eines Schiebenockensystems. Das Schiebenockensystem entspricht im Wesentlichen dem Schiebenockensystem gemäß den 1 bis 4. Das dargestellte Schiebenockensystem umfasst im Gegensatz zu dem oben beschriebenen System ein drittes Schiebenockenelement 12c und das erste Schiebenockenelement 12a weist eine andersförmige Schaltkulisse auf.
Die Trägerwelle 11 umfasst wie im Ausführungsbeispiel oben Wälzlager 20 und Halteringe 21. Die Wälzlager 20 und Halteringe 21 sind an den axialen Enden der Trägerwelle 11 und zwischen den Schiebenockenelementen 12a, 12b, 12c angeordnet.
Parallel zur Trägerwelle 11 ist das Verstellelement 16 angeordnet. Das Verstellelement 16 ist in einer Schiene geführt und um 45° bis 60° in Umfangsrichtung zu den Aktuator-Pins versetzt. Die Versetzung kann alternativ beispielsweise 90° betragen. Das Verstellelement 16 umfasst einen dritten Kopplungs-Pin 17c, der im Bereich des dritten Schiebenockenelements 12c angeordnet ist.
Im Bereich des ersten Schiebenockenelements 12a ist ein Aktuator 23 mit den Aktuator-Pins 15 angeordnet. Das erste Schiebenockenelement 12a weist eine Y-förmige erste Schaltnut 14a auf.
Die zweite Schaltnut 14b ist als eine sich auf dem gesamten Umfang des ersten Schiebenockenelements 12a erstreckende Nut, insbesondere als eine Ringnut, ausgebildet. Der Radius der zweiten Schaltnut 14b ist kleiner als der Radius der ersten Schaltnut 14a. Die erste und die zweite Schaltnut 14a, 14b weisen somit unterschiedliche Drehwinkel auf.
Der erste Kopplungs-Pin 17a steht wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit der zweiten Schaltnut 14b dauerhaft in Eingriff.
Die durchgehende zweite Schaltnut 14b ermöglicht ein unmittelbares Verschieben des Verstellelements 16 ohne Zeitversetzung, d.h. Verstellelement 16 und das erste Schiebenockenelement 12a bewegen sich im Wesentlichen gleichzeitig.
Die Schaltnuten 14 des zweiten und dritten Schiebenockenelements 12b, 12c sind derart auf der Außenumfangsfläche angeordnet, dass die Schiebenockenelemente 12b, 12c zeitversetzt schaltbar sind. Der zweite und der dritte Kopplungs-Pin 17b, 17c wirken wie zu den 1 bis 4 bereits beschrieben mit den Schaltnuten 14 auf bekannte Art und Weise zusammen.
Zwischen dem zweiten und dem dritten Schiebenockenelement 12b, 12c ist ein Arretierelement 19 angeordnet. Das Arretierelement 19 umfasst eine Kreisscheibe mit einer Aussparung. Im Bereich der Kreisscheibe ist am Verstellelement 16 ein Fortsatz angeordnet. Die Kreisscheibe bildet ein Widerlager für den Fortsatz. Die Kreisscheibe wirkt mit dem Fortsatz bei einem Verschiebevorgang zusammen derart, dass der erste Kopplungs-Pin bei dem Verschiebevorgang entlastet ist. Mit anderen Worten stützt sich der Fortsatz gegen die Kreisscheibe ab. Die Aussparung ist auf dem Drehwinkel angeordnet, bei dem die Verschiebung des ersten Verstellelements 16 erfolgt.
Bezugszeichenliste

10: Nockenwelle
11: Trägerwelle
12a: erstes Schiebenockenelement
12b: zweites Schiebenockenelement
12c: drittes Schiebenockenelement
13: Schaltkulisse
14: Schaltnut
14a: erste Schaltnut
14b: zweite Schaltnut
15: Aktuator-Pin
16: Verstellelement
17a: erster Kopplungs-Pin
17b: zweiter Kopplungs-Pin
17c: dritter Kopplungs-Pin
18: Aufnahmeelement
19: Arretierelement
20: Wälzlager
21: Halteringe
22: Nockenkontur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011054218 A1 [0002]

Claims

Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle (10) umfassend eine Trägerwelle (11) mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen (12a, 12b), die jeweils eine Schaltkulisse (13) mit wenigstens einer Schaltnut (14) umfassen, wobei die Schiebenockenelemente (12a, 12b) durch wenigstens einen Aktuator-Pin (15) axial zur Trägerwelle (11) verschiebbar sind und wenigstens ein Verstellelement (16) parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle (11) angeordnet ist, wobei das Verstellelement (16) in Richtung der Längsachse der Trägerwelle (11) axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass, das Verstellelement (16) wenigstens zwei Kopplungs-Pins (17a, 17b) aufweist, wobei ein erster Kopplungs-Pin (17a) im Bereich des ersten Schiebenockenelements (12a) angeordnet ist und ein zweiter Kopplungs-Pin (17b) im Bereich des zweiten Schiebenockenelements (12b) angeordnet ist und die Kopplungs-Pins (17a, 17b) jeweils mit einer Schaltkulisse (13) des jeweils zugehörigen Schiebenockenelements (12a, 12b) zusammenwirken derart, dass durch das Verstellelement (16) eine durch den Aktuator-Pin (15) eingeleitete Bewegung des ersten Schiebenockenelements (12a) auf das zweite Schiebenockenelement (12b) übertragbar ist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (16) wenigstens ein Aufnahmeelement (18) und die Trägerwelle (11) wenigstens ein Arretierelement (19) umfasst, die im Betrieb miteinander zusammenwirken derart, dass das Verstellelement (16) zwischen zwei Positionsänderungen arretiert ist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (19) ein Widerlager für das Aufnahmeelement (18) bildet, so dass das Arretierelement wenigstens teilweise mit den bei der Positionsänderung des wenigstens zweiten Schiebenockenelements (12b) wirkenden Kräften beaufschlagbar ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellelement (16) eine Feder-Kugel Arretierung umfasst.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktuator-Pin (15) und die wenigstens zwei Kopplungs-Pins (17a, 17b) in einer Umfangsrichtung der Trägerwelle (11), insbesondere um 90°, versetzt sind.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkulisse (13) des ersten Schiebenockenelements (12a) wenigstens eine erste Schaltnut (14a) und wenigstens eine zweite Schaltnut (14b) umfasst, wobei die erste Schaltnut (14a) zur Aufnahme des wenigstens einen Aktuator-Pins (15) und die zweite Schaltnut (14b) zu Aufnahme des ersten Kopplungs-Pins (17a) vorgesehen ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, dass, die erste Schaltnut (14a) und die zweite Schaltnut (14b) den gleichen Drehwinkel aufweisen, wobei der Radius der ersten Schaltnut (14a) größer ist als der Radius der zweiten Schaltnut (14b).
Schiebenockensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Schaltnut (14a, 14b) des ersten Schiebenockenelements (12a) wenigstens abschnittsweise ein V-förmiges Profil aufweisen.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltnut (14a) des ersten Schiebenockenelements (12a) wenigstens abschnittsweise ein V-förmiges Profil aufweist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schiebenockenelement (12a) eine zweite Schaltnut (14b) für den ersten Kopplungs-Pin (17a) umfasst, die derart angeordnet ist, dass das Verstellelement (16) unmittelbar verschiebbar ist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltnut (14b) für den ersten Kopplungs-Pin (17a) wenigstens abschnittsweise mittig in der Y-förmigen ersten Schaltnut (12a) angeordnet ist und die zweite Schaltnut (14b) sich im Wesentlichen auf dem gesamten Umfang erstreckt.
Schiebenockensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltnut (14b) als eine sich über den Umfang erstreckende Nut, insbesondere eine Ringnut, mit einem konstanten Radius ausgebildet ist, in der der erste Kopplungs-Pin (17a) dauerhaft angeordnet ist derart, dass eine axiale Verschiebung des ersten Schiebenockenelements (12a) unmittelbar auf das Verstellelement (16) übertragbar ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltnut (14a) des ersten Schiebenockenelements (12a) Bereiche mit verschiedenen Radien aufweist, die jeweils wenigstens einem Bereich des ersten Schiebenockenelements 12a, insbesondere einem Einfahrbereich, einem Verschiebebereich und einem Auswurfbereich, zugeordnet sind.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkulisse (13) des zweiten Schiebenockenelements (12b) wenigstens abschnittsweise ein V-förmiges Profil aufweist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerwelle (11) wenigstens ein drittes, insbesondere wenigstens ein viertes, Schiebenockenelement umfasst.
Motor mit einem Schiebenockensystem nach Anspruch 1.