DE102019203430A1

DE102019203430A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102019203430A1
Application number: DE102019203430.6A
Authority: DE
Inventors: Patrick Altherr; Thorsten Ihne; Rolf Kirschner; Mario Mohler; Markus Walch
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2020-09-17
Also published as: CN111691938A; US11041416B2; US20200291831A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1),- mit einer Nockenwelle (3) mit einem ersten Nocken (4) und einem zweiten Nocken (6),- mit einem zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen (8), auf welchem zumindest eine Nockenrolle (9) axial fest und drehbar gelagert ist,- mit einer Führungskontur (11) mit einer ersten Führungsspur (12) und einer zweiten Führungsspur (13), die sich in einem Kreuzungsbereich (20) kreuzen,- mit einem Schaltstift (14), der wahlweise in die erste oder die zweite Führungsspur (12,13) eingreift,- wobei die zumindest eine Nockenrolle (9) in einer ersten Stellung mit dem ersten Nocken (4) und in einer zweiten Stellung mit dem zweiten Nocken (6) zusammenwirkt,- wobei an dem Verschiebebolzen (8) eine erste Rastausnehmung (15) und eine axial benachbart dazu angeordnete zweite Rastausnehmung (16) vorgesehen sind, zwischen denen eine dritte Rastausnehmung (18) angeordnet ist,- wobei ein vorgespanntes Rastelement (19) vorgesehen ist, das den Verschiebebolzen (8) in der ersten oder zweiten Stellung fixiert und im Kreuzungsbereich (20) in die dritte Rastausnehmung (18) eingreift.Hierdurch kann ein bauraumoptimierter und reibungsreduzierter Ventiltrieb (1) geschaffen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle mit einem ersten Nocken und einem axial benachbart dazu angeordneten zweiten Nocken sowie mit einer Kipphebelbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Verschiebebolzen für einen solchen Ventiltrieb.
Gattungsgemäße Ventiltriebe einer Brennkraftmaschine sind bekannt, die auf einer Nockenwelle zumindest einen ersten sowie zumindest einen axial dazu benachbart angeordneten zweiten Nocken für eine Ventilsteuerung aufweisen. Ebenfalls vorgesehen ist eine Kipphebelbaugruppe mit einem in Axialrichtung zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen, auf welchem zumindest eine Nockenrolle axial fest und zugleich drehbar gelagert ist. Der Verschiebebolzen ist dabei in zugehörigen Lageraugen der Kipphebelbaugruppe gelagert, wobei die Nockenrollen ein Nockenprofil des ersten oder zweiten Nockens abgreifen. Auf der Nockenwelle selbst ist eine Führungskontur mit einer ersten Führungsspur und einer zweiten Führungsspur angeordnet, wobei ein Verschieben des Verschiebebolzens über einen Schaltstift erfolgt, der in dem Verschiebebolzen angeordnet ist und wahlweise in die erste oder zweite Führungsspur eingreift und dadurch den Verschiebebolzen zwischen seinen beiden Stellungen, in welchen die zugehörige Nockenrolle entweder mit dem ersten Nocken oder dem zweiten Nocken zusammenwirkt, verstellt. Die Nockenrolle wirkt somit in einer ersten Stellung des Verschiebebolzen mit dem ersten Nocken, das heißt einem ersten Nockenprofil desselben, und in einer zweiten Stellung des Verschiebebolzens mit dem zweiten Nocken zusammen. An dem Verschiebebolzen ist zudem üblicherweise eine erste Rastausnehmung und eine in Axialrichtung des Verschiebebolzens axial benachbart dazu angeordnete zweite Rastausnehmung vorgesehen, wobei der Verschiebebolzen in der ersten oder der zweiten Stellung fixiert wird, indem eine Rasteinrichtung mit einem in die erste oder die zweite Rastausnehmung vorgespannten Rastelement eingreift.
Die beiden Führungsspuren der Führungskontur können dabei unabhängig voneinander verlaufen, wobei in diesem Fall üblicherweise eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen ist, welche den Schaltstift oder die Schaltstifte am Verschiebebolzen betätigt und damit in die erste Führungsspur oder die zweite Führungsspur eindrückt.
Möglich wären auch Führungskonturen mit zwei Führungsspuren, die sich in einem Kreuzungsbereich kreuzen und dadurch als x-Führungskontur bezeichnet werden. Hierüber ließe sich ein erhebliches Optimierungspotential gegenüber Verstellsystemen mit getrennten Führungsspuren, insbesondere im Hinblick auf einen Bauraum und eine Kostenoptimierung durch eine Reduzierung der Bauteilanzahl, verbunden mit den damit reduzierbaren Lage-, Logistik- und Montagekosten, erreichen. Derartige x-Führungskonturen werden jedoch in der Praxis üblicherweise nicht eingesetzt, da im Kreuzungsbereich der beiden Führungsspuren ein Bereich ohne Führung durch eine jeweils zugehörige Nutflanke besteht und es somit zu einer Kollision mit dem die Führungsspurzweige trennenden Steg oder einem Einfädeln des Schaltstifts in die falsche Führungsspur kommen kann. Im ersten Fall droht dabei die Beschädigung oder Zerstörung des Schaltstifts, während im zweiten Fall ein Wechsel des Betriebsmodus nicht möglich ist.
Da der Schaltstift in diesem Fall im Kreuzungsbereich nicht geführt ist, ist neben einer Motordrehzahl (bestimmte Anfangsgeschwindigkeit) die Reibung der bewegten Bauteile (Nockenhülse bzw. Verschiebebolzen) ein Haupteinflussfaktor für eine erfolgreiche Verstellung. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten variablen Ventiltriebsystemen wird hierzu die zu verschiebende Baugruppe, das heißt beispielsweise ein axial verstellbarer Verschiebebolzen oder eine Nockenhülse, über federbeaufschlagte Rastelemente, beispielsweise Kugeln, in zugehörigen Rastausnehmungen, beispielsweise Nuten, gehalten, welche formschlüssig die Endlagen definieren und dort das jeweilige verstellbare Element, das heißt beispielsweise die Nockenhülse oder den Verschiebebolzen, halten. Zwischen den Rastausnehmungen befindet sich dabei ein zylindrischer Bereich, in welchem die das Rastelement in die zugehörigen Rastausnehmungen vorspannende Feder am stärksten gespannt wird, woraus eine hohe Reibung bei der Verstellung resultiert, die insbesondere ein Schalten mittels X-Nut zumindest erschwert.
Nachteilig bei den bekannten variablen Ventiltriebsystemen sind somit eine hohe Reibung beim Verstellen des Verschiebebolzens, ein hoher Bauraumbedarf sowie daraus resultierende hohe Kosten.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Ventiltrieb der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Rastkontur an einem Verschiebebolzen nicht nur mit zwei axial zueinander benachbarten Rastausnehmungen auszubilden, sondern zwischen diesen beiden Rastausnehmungen eine dritte Rastausnehmung vorzusehen, wodurch einerseits die Reibung bei der Verstellung minimiert werden kann, ohne dabei den Festsitz der bewegten Bauteile, das heißt im vorliegenden Fall des Verschiebebolzens in seinen jeweiligen Stellungen zu gefährden. Die dritte Rastausnehmung wird dabei in Axialrichtung durch einen ersten und einen zweiten Rasthöcker begrenzt, wodurch ein Rastelement zuverlässig zwischen den Flanken der dritten Rastausnehmung gehalten und im geführten Führungsspurbereich über den jeweiligen Rasthöcker gezogen wird. Bei der fallenden Flanke des Rasthöckers erfährt der Schaltstift zudem eine zusätzliche Beschleunigung durch den in x-Richtung (Axialrichtung des Verschiebebolzen) wirkenden Anteil der Federkraft. Des Weiteren vorgesehen ist eine Führungskontur mit sich in einem Kreuzungsbereich kreuzenden Führungsspuren, wobei in diesem Kreuzungsbereich das Rastelement in die dritte Rastausnehmung eingreift und dadurch das das Rastelement in die dritte Rastausnehmung vorspannende Federelement eine geringere Kraft ausübt, wodurch wiederum die Reibung reduziert werden kann. Im Kreuzungsbereich der beiden Führungsspuren ist somit die Federvorspannung minimal, wobei erst nach Passieren des Kreuzungsbereiches der zweite Rasthöcker überwunden wird. Durch die x-Führungskontur kann zudem eine Bauraumoptimierung erreicht werden, wodurch sich zusätzlich Montage- und Kostenvorteile realisieren lassen. Der erfindungsgemäße Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine besitzt eine Nockenwelle mit zumindest einem ersten Nocken und zumindest einem axial benachbart dazu angeordneten zweiten Nocken. Darüber hinaus besitzt der Ventiltrieb eine Kipphebelbaugruppe mit einem in Axialrichtung (bezogen auf eine Achse eines Verschiebebolzens) zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen, auf welchem zumindest eine Nockenrolle axial fest und drehbar gelagert ist. Der Verschiebebolzen ist dabei in den zugehörigen Lageraugen der Kipphebelbaugruppe gelagert bzw. geführt. Auf der Nockenwelle ist nun die zuvor beschriebene x-förmige Führungskontur mit einer ersten und einer zweiten Führungsspur angeordnet, die sich in einem Kreuzungsbereich kreuzen. In dem Verschiebebolzen ist ein Schaltstift angeordnet, der wahlweise in die erste oder die zweite Führungsspur eingreift und dadurch den Verschiebebolzen zwischen seinen beiden Endstellungen verstellt. In der ersten Endstellung wirkt die zumindest eine Nockenrolle des Verschiebebolzens mit dem Nockenprofil des ersten Nockens und in einer zweiten Endstellung des Verschiebebolzens mit dem Nockenprofil des zweiten Nockens zusammen. An dem Verschiebebolzen selbst ist nun eine erste Rastausnehmung und eine axial dazu benachbarte zweite Rastausnehmung vorgesehen, wobei ein federvorgespanntes Rastelement einer Rasteinrichtung in die erste oder die zweite Rastausnehmung eingreift und dadurch den Verschiebebolzen in einer ersten oder zweiten (End-)Stellung fixiert. Erfindungsgemäß ist nun zwischen der ersten Rastausnehmung und der axial benachbart dazu angeordneten zweiten Rastausnehmung die zuvor beschriebene dritte Rastausnehmung vorgesehen, wobei zwischen der ersten und der dritten Rastausnehmung ein erster Rasthöcker und zwischen der zweiten und der dritten Rastausnehmung ein zweiter Rasthöcker angeordnet sind, und wobei das Rastelement im Kreuzungsbereich der beiden Führungsspuren in die dritte Rastausnehmung eingreift und darüber den Schaltstift zuverlässig über den Kreuzungsbereich führt, ohne dass befürchtet werden muss, dass dieser mit einem die beiden Führungsspuren trennenden Steg kollidiert oder in die falsche Führungsspur einfädelt. Mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb können somit mehrere Vorteil im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten variablen Ventiltriebsystemen erreicht werden, wozu insbesondere eine Reduzierung der Bauteilanzahl und damit verbunden eine Reduzierung der Lager- und Logistikkosten, eine Reduzierung des Montageaufwands sowie eine Bauraumoptimierung und eine Reduzierung der Reibung zählen. Dabei wird im vorliegenden Absatz der Ventiltrieb stets mit einem Verschiebebolzen beschrieben, mit welchem zugehörige Nockenrollen verschoben werden, wobei selbstverständlich auch klar ist, dass das beschriebene System analog auch axial feststehende Nockenrollen sowie eine axial verschiebbare Führungskontur auf der Nockenwelle zusammen mit axial verstellbaren Nocken auf der Nockenwelle, insbesondere in der Art einer Nockenhülse, aufweisen kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weisen der erste Rasthöcker und/oder der zweiten Rasthöcker eine abgerundete oder eine spitze Kuppe auf. Der Vorteil einer abgerundeten Kuppe liegt beispielsweise in einem sanfteren Übergang und in einer im Vergleich zu einer spitzen Kuppe grö-ßeren Kontaktfläche, wodurch die Flächenpressung am Rastelement verringert und damit ein Verschleiß reduziert werden können. Durch eine spitze Kuppe ist jedoch ein schneller und unmittelbarer Übergang zwischen der dritten Rastausnehmung und der ersten oder der zweiten Rastausnehmung oder umgekehrt möglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist eine zur dritten Rastausnehmung abfallende Flanke des ersten Rasthöckers ein größeres Gefälle auf als eine zur ersten Rastausnehmung abfallende Flanke. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass eine zur dritten Rastausnehmung abfallende Flanke des zweiten Rasthöckers ein größeres Gefälle aufweist als eine zur zweiten Rastausnehmung abfallende Flanke. Hierdurch kann nach dem Überwinden des ersten oder des zweiten Rasthöckers aus Richtung der ersten oder zweiten Rastausnehmung ein axiales Verschieben des Verschiebebolzens unterstützt und damit der Schaltstift zuverlässig im Kreuzungsbereich der beiden Führungsspuren geführt werden.
Zweckmäßig weist die Rastausnehmung eine lageraugenseitig angeordnete und in die erste, die zweite oder die dritte Rastausnehmung federvorgespannte Kugel auf. Eine derartige Kugel ermöglicht einerseits ein reibungsarmes Verstellen des Verschiebebolzens und zugleich auch einen leichtgängigen Übergang zwischen den einzelnen Rastausnehmungen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die dritte Rastausnehmung eine größere axiale Länge L auf als die erste Rastausnehmung und die zweite Rastausnehmung. Hierdurch ist es möglich, den Schaltstift im Kreuzungsbereich der beiden Führungsspuren problemlos zu führen und zugleich durch die in Axialrichtung kürzere erste und zweite Rastausnehmung den Verschiebebolzen und damit die zugehörigen Nockenrollen zuverlässig in ihren mit dem jeweiligen Nockenprofil des ersten oder zweiten Nockens zusammenwirkenden Stellung zu fixieren.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine radiale Höhe H des ersten und/oder zweiten Rasthöckers kleiner als ein Radius R des Verschiebebolzens. Hierdurch ist zum Überwinden des ersten und/oder zweiten Rasthöckers eine deutlich geringere Federvorspannung am Rastelement erforderlich, wodurch die Verstellbewegung erleichtert und der Verschleiß verringert werden können. Zugleich ist jedoch die radiale Höhe H des ersten und/oder zweiten Rasthöckers so bemessen, dass ein zuverlässiges Führen des Rastelements in der jeweiligen Rastausnehmung ermöglicht und ein unbeabsichtigtes Wechseln zwischen zwei benachbarten Rastausnehmungen vermieden werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Verschiebebolzen für den zuvor beschriebenen Ventiltrieb bzw. eines solchen Ventiltriebs derart zu verbessern, dass dieser nicht nur wie bisher eine erste Rastausnehmung und eine axial dazu benachbarte zweite Rastausnehmung aufweist, sondern zwischen diesen beiden Rastausnehmungen zusätzlich eine dritte Rastausnehmung, die über einen ersten Rasthöcker zur ersten Rastausnehmung und über einen zweiten Rasthöcker zur zweiten Rastausnehmung getrennt ist. Mittels eines derartigen Verschiebebolzens ist eine Führungskontur für einen Schaltstift mit sich in einem Kreuzungsbereich x-förmig kreuzenden Führungsspuren möglich, wodurch ein derartiger Verschiebebolzen Grundlage für den zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Ventiltrieb ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verschiebebolzens weisen der erste Rasthöcker und/oder der zweiten Rasthöcker eine abgerundete oder eine spitze Kuppe auf. Der Vorteil einer abgerundeten Kuppe liegt in einem sanfteren Übergang und in einer im Vergleich zu einer spitzen Kuppe größeren Kontaktfläche, wodurch die Flächenpressung am Rastelement verringert und damit ein Verschleiß reduziert werden können. Durch eine spitze Kuppe ist jedoch ein schneller und unmittelbarer Übergang zwischen der dritten Rastausnehmung und der ersten oder der zweiten Rastausnehmung oder umgekehrt möglich.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschiebebolzens weist die Rastausnehmung eine lageraugenseitig angeordnete und in die erste, die zweite oder die dritte Rastausnehmung federvorgespannte Kugel auf. Eine derartige Kugel ermöglicht einerseits ein reibungsarmes Verstellen des Verschiebebolzens und zugleich auch einen leichtgängigen Übergang zwischen den einzelnen Rastausnehmungen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verschiebebolzens ist eine radiale Höhe H des ersten und/oder zweiten Rasthöckers kleiner als ein Radius R des Verschiebebolzens. Hierdurch ist zum Überwinden des ersten und/oder zweiten Rasthöckers eine deutlich geringere Federvorspannung am Rastelement erforderlich, wodurch die Verstellbewegung erleichtert und der Verschleiß verringert werden können.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch

1 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb,
2 eine Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Verschiebebolzen,
3 eine Detaildarstellung A aus 2,
4 eine Detaildarstellung des erfindungsgemäßen Verschiebebolzens mit einer separat hergestellten Rasteinrichtung.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb 1 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine 2 eine Nockenwelle 3 mit einem ersten Nocken 4 und einem in Axialrichtung 5 dazu benachbarten zweiten Nocken 6 auf. Ebenfalls vorgesehen ist eine Kipphebelbaugruppe 7 mit einem in Axialrichtung 5 zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen 8 (vergleiche auch die 2 und 3), auf welchem zumindest eine Nockenrolle 9, hier zwei Nockenrollen 9, axial fest und drehbar gelagert sind. Der Verschiebebolzen 8 ist dabei in zugehörigen Lageraugen 10 der Kipphebelbaugruppe 7 gelagert. Auf der Nockenwelle 3 ist eine Führungskontur 11 mit einer ersten Führungsspur 12 und einer zweiten Führungsspur 13 angeordnet. In dem Verschiebebolzen 8 ist zudem ein Schaltstift 14 angeordnet, der wahlweise in die erste oder die zweite Führungsspur 12, 13 (gemäß der 1 in die zweite Führungsspur 13) eingreift und dadurch den Verschiebebolzen 8 zwischen seinen beiden Stellungen verstellt. Die Nockenrolle 9 bzw. die Nockenrollen 9 wirken dabei in einer ersten Stellung des Verschiebebolzens 8 mit dem ersten Nocken 4 (vergleiche 1) und in einer zweiten Stellung des Verschiebebolzens 8 mit dem zweiten Nocken 6 zusammen. Hierdurch können beispielsweise unterschiedliche Ventilöffnungszeiten oder auch eine Zylinderabschaltung realisiert werden.
An dem Verschiebebolzen 8 ist nun eine erste Rastausnehmung 15 sowie eine in Axialrichtung 5 benachbart dazu angeordnete zweite Rastausnehmung 16 vorgesehen (vergleiche die 2 und 3). Des Weiteren vorgesehen ist eine Rasteinrichtung 17 mit einem in die erste, die zweite oder eine dritte Rastausnehmung 18 federvorgespannten Rastelement 19, das den Verschiebebolzen 8 und darüber die zumindest eine Nockenrolle 9 in der ersten Stellung oder der zweiten Stellung fixiert, sofern das Rastelement 19 in die erste oder zweite Rastausnehmung 15, 16 eingreift.
Betrachtet man die 1 weiter, so kann man erkennen, dass sich die Führungsspuren 12, 13 in einem Kreuzungsbereich 20 x-förmig kreuzen. Zwischen der ersten Rastausnehmung 15 und der axial benachbart dazu angeordneten zweiten Rastausnehmung 16 ist gemäß den 2 und 3 am Verschiebebolzen 8 die zuvor erwähnte dritte Rastausnehmung 18 vorgesehen, wobei zwischen der ersten und der dritten Rastausnehmung 15, 18 ein erster Rasthöcker 21 und zwischen der zweiten und der dritten Rastausnehmung 16, 18 ein zweiter Rasthöcker 22 angeordnet sind, wodurch das Rastelement 19 im Kreuzungsbereich 20 in die dritte Rastausnehmung 18 eingreift und in dieser geführt wird und dadurch den Schaltstift 14 zuverlässig über den Kreuzungsbereich 20 führt, ohne dass dieser mit einem die beiden Führungsspuren 12, 13 trennenden Steg 23 kollidiert oder in die falsche Führungsspur 12, 13 einfädelt und dadurch ein Umschalten nicht möglich ist. Mit der erfindungsgemäßen dritten Rastausnehmung 18, ist es somit möglich, eine bauraumoptimierte Führungskontur 11 mit zwei sich kreuzenden Führungsspuren 12, 13 einzusetzen und dadurch nicht nur einen bauraumoptimierten, sondern auch einen montagefreundlichen und kostengünstigen Ventiltrieb 1 zu schaffen.
Betrachtet man die 2 bis 4, so kann man erkennen, dass der erste Rasthöcker 21 und/oder der zweite Rasthöcker 22 eine abgerundete Kuppe 24 aufweisen. Hierdurch ist ein leichtgängiger Übergang zwischen den einzelnen Rastausnehmungen 15, 18, 16 möglich. Alternativ kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass die Kuppen 24 spitz ausgebildet sind, wodurch ein schnelles Überwinden der Kuppe 24 ermöglicht und eine Axialkraftunterstützung zum Verschieben des Verschiebebolzens 8 in Axialrichtung 5 bereitgestellt werden kann, sofern die Kuppe 24 überwunden ist.
Die zur dritten Rastausnehmung 18 abfallende Flanke des ersten Rasthöckers 21 besitzt dabei gemäß den 2 und 3 ein größeres Gefälle als eine zur ersten Rastausnehmung 15 abfallenden Flanke, wodurch eine höhere in Axialrichtung 5 wirkende Unterstützungskraft zum Verschieben des Verschiebebolzens 8 in Axialrichtung 5 bereitgestellt werden kann. In gleicher Weise besitzt auch die zur dritten Rastausnehmung 18 abfallende Flanke des zweiten Rasthöckers 22 ein größeres Gefälle als die zur zweiten Rastausnehmung 16 abfallende Flanke. Betrachtet man die einzelnen Rastausnehmungen 15, 18, 16 gemäß den 2 und 3 weiter, so kann man erkennen, dass die dritte Rastausnehmung 18 eine größere axiale Länge L aufweist als die erste Rastausnehmung 15 und die zweite Rastausnehmung 16, wodurch ein leichtgängiges Verstellen des Verschiebebolzens 8 im Kreuzungsbereich 20 und zugleich ein zuverlässiges Führen des Schaltstifts 14 im Kreuzungsbereich 20 ermöglicht wird. Durch die deutlich geringere axiale Länge der ersten und zweiten Rastausnehmung 16 wird hier ein enges axiales Führen des Rastelements 19 und damit ein zuverlässiges Führen der Nockenrollen 9 am jeweiligen Nockenprofil des ersten oder zweiten Nockens 4, 6 erzwungen. Eine radiale Höhe H des ersten und/oder zweiten Rasthöckers 21, 22 ist dabei kleiner als ein Radius R des Verschiebebolzens 8, wodurch der Schaltvorgang und das Verschieben des Verschiebebolzens 8 erleichtert werden können. Die zur dritten Rastausnehmung 18 abfallenden Flanken am ersten oder zweiten Rasthöcker 21, 22 können dabei, wie eingezeichnet, linear ausgebildet sein oder aber konkav und damit ohne Knick in einen Boden 25 der dritten Rastausnehmung 18 übergehen.
Neben dem gesamten Ventiltrieb 1 soll auch der erfindungsgemäße Verschiebebolzen 8 für einen solchen Ventiltrieb 1 unter Schutz gestellt sein, wobei dieser gemäß der 2 die zuvor beschriebene erste Rastausnehmung 15 sowie die axial dazu benachbart angeordnete zweite Rastausnehmung 16 und eine in Axialrichtung 5 dazwischen angeordnete dritte Rastausnehmung 18 aufweist. Zwischen der ersten und der dritten Rastausnehmung 15, 18 ist dabei ein erster Rasthöcker 21 angeordnet, während zwischen der zweiten und der dritten Rastausnehmung 16, 18 ein zweiter Rasthöcker 22 angeordnet ist. Die erste, zweite und dritte Rastausnehmung 15, 16, 18 ist in diesem Fall als Freischliff ausgebildet. Die Rasteinrichtung 17 ist somit einstückig mit dem Verschiebebolzen 8 ausgebildet.
Alternativ ist auch denkbar, dass die Rastausnehmungen 15, 16, 18 und die ersten und zweiten Rasthöcker 21,22 Bestandteil eines separaten Rastelements 26 sind, welches aus einem anderen Werkstoff als der restliche Verschiebebolzen 8 besteht. In diesem Fall kann somit das Rastelement 26 als Einlegeteil ausgebildet sein, das in eine entsprechende Ausnehmung an dem Verschiebebolzen 8 eingreift. Das Rastelement 26 kann dabei kraft-, form- und/oder insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten, Kleben oder Schweißen, mit dem Verschiebebolzen 8 verbunden sein.
Das Rastelement 26 kann auch aus einem keramischen Werkstoff oder einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff, vorzugsweise Hartmetall, bestehen oder einen solchen aufweisen, wodurch dessen Verschleißbeständigkeit deutlich verbessert werden kann. Das Rastelement 26 kann auch ohne Nachbearbeitung auf Endkontur durch Sintern hergestellt sein, wodurch ebenfalls ein verschleißbeständiges Bauteil geschaffen werden kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verschiebebolzen 8 ist es erstmals möglich, eine bauraumoptimierte Führungskontur 11 mit zwei sich in einem Kreuzungsbereich 20 kreuzenden Führungsspuren 12, 13 zu verwenden, ohne dass hierbei befürchtet werden muss, dass bei einem Verstellen des Verschiebebolzens 8 von seiner ersten in seine zweite Stellung und damit von einem Abgriffswechsel der zumindest eine Nockenrolle 9 vom ersten zum zweiten Nocken 4, 6 oder umgekehrt ein Einfädeln in die falsche Führungsspur 12, 13 oder eine Kollision mit einem die beiden Führungsspuren 12, 13 trennenden Steg befürchtet werden muss.
Bei dem erfindungsgemäßen Verschiebebolzen 8 weisen der erste Rasthöcker 21 und/oder der zweite Rasthöcker 22 eine abgerundete Kuppe 24 auf, wodurch ein leichtgängiger Übergang zwischen den einzelnen Rastausnehmungen 15, 18, 16 ermöglicht wird. Der erste und/oder zweite Rasthöcker 21, 22 kann/können darüber hinaus gehärtet, wärmebehandelt und/oder beschichtet sein. Durch ein Härten kann insbesondere die Verschleißbeständigkeit erhöht werden, ebenso wie mittels einer Beschichtung, beispielsweise einer DLC-Beschichtung.

Claims

Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine (2), - mit einer Nockenwelle (3) mit einem ersten Nocken (4) und einem benachbart dazu angeordneten zweiten Nocken (6), - mit einer Kipphebelbaugruppe (7) mit einem in Axialrichtung (5) zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen (8), auf welchem zumindest eine Nockenrolle (9) axial fest und drehbar gelagert ist, wobei der Verschiebebolzen (8) in zugehörigen Lageraugen (10) der Kipphebelbaugruppe (7) gelagert ist, - mit einer auf der Nockenwelle (3) angeordneten Führungskontur (11) mit einer ersten Führungsspur (12) und einer zweiten Führungsspur (13), - mit einem in dem Verschiebebolzen (8) angeordneten Schaltstift (14), der wahlweise in die erste oder die zweite Führungsspur (12,13) eingreift und dadurch den Verschiebebolzen (8) zwischen seinen beiden Stellungen verstellt, - wobei die zumindest eine Nockenrolle (9) in einer ersten Stellung des Verschiebebolzens (8) mit dem ersten Nocken (4) und in einer zweiten Stellung des Verschiebebolzens (8) mit dem zweiten Nocken (6) zusammenwirkt, - wobei an dem Verschiebebolzen (8) eine erste Rastausnehmung (15) und eine axial benachbart dazu angeordnete zweite Rastausnehmung (16) vorgesehen sind, - wobei eine Rasteinrichtung (17) mit einem in die erste oder die zweite Rastausnehmung (15, 16) vorgespannten Rastelement (19) vorgesehen ist, die den Verschiebebolzen (8) in der ersten oder zweiten Stellung fixiert, dadurch gekennzeichnet, - dass sich die Führungsspuren (12, 13) in einem Kreuzungsbereich (20) kreuzen, - dass zwischen der ersten Rastausnehmung (15) und der axial benachbart dazu angeordneten zweiten Rastausnehmung (16) eine dritte Rastausnehmung (18) vorgesehen ist, wobei zwischen der ersten und der dritten Rastausnehmung (15, 18) ein erster Rasthöcker (21) und zwischen der zweiten und der dritten Rastausnehmung (16, 18) ein zweiter Rasthöcker (22) angeordnet sind, wobei das Rastelement (19) im Kreuzungsbereich (20) in die dritte Rastausnehmung (18) eingreift.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rasthöcker (21) und/oder der zweite Rasthöcker (22) eine abgerundete oder eine spitze Kuppe (24) aufweisen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass eine zur dritten Rastausnehmung (18) abfallende Flanke des ersten Rasthöckers (21) ein größeres Gefälle aufweist als eine zur ersten Rastausnehmung (15) abfallenden Flanke, und/oder - dass eine zur dritten Rastausnehmung (18) abfallende Flanke des zweiten Rasthöckers (22) ein größeres Gefälle aufweist als eine zur zweiten Rastausnehmung (16) abfallenden Flanke.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (19) als Kugel ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die dritte Rastausnehmung (18) eine größere axiale Länge L aufweist als die erste Rastausnehmung (15) und die zweite Rastausnehmung (16), und/oder - dass eine radiale Höhe H des ersten und/oder zweiten Rasthöckers (21, 22) kleiner ist als ein Radius R des Verschiebebolzens (8).
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste und/oder zweite Rasthöcker (21, 22) gehärtet, wärmebehandelt und/oder beschichtet sind/ist.
Verschiebebolzen (8) für einen Ventiltrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine erste Rastausnehmung (15) und eine axial benachbart dazu angeordnete zweite Rastausnehmung (16) aufweist, wobei zwischen der ersten Rastausnehmung (15) und der zweiten Rastausnehmung (16) eine dritte Rastausnehmung (18) vorgesehen ist, wobei zwischen der ersten und der dritten Rastausnehmung (15, 18) ein erster Rasthöcker (21) und zwischen der zweiten und der dritten Rastausnehmung (16, 18) ein zweiter Rasthöcker (22) angeordnet sind.
Verschiebebolzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Rasthöcker (21) und/oder der zweite Rasthöcker (22) eine abgerundete oder eine spitze Kuppe (24) aufweisen.
Verschiebebolzen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, - dass eine zur dritten Rastausnehmung (18) abfallende Flanke des ersten Rasthöckers (21) ein größeres Gefälle aufweist als eine zur ersten Rastausnehmung (15) abfallenden Flanke und/oder - dass eine zur dritten Rastausnehmung (18) abfallende Flanke des zweiten Rasthöckers (22) ein größeres Gefälle aufweist als eine zur zweiten Rastausnehmung (16) abfallenden Flanke.
Verschiebebolzen nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die dritte Rastausnehmung (18) eine größere axiale Länge L aufweist als die erste Rastausnehmung (15) und die zweite Rastausnehmung (16), und/oder - dass eine radiale Höhe H des ersten und/oder zweiten Rasthöckers (21, 22) kleiner ist als ein Radius R des Verschiebebolzens (8).
Verschiebebolzen nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste und/oder zweite Rasthöcker (21, 22) gehärtet, wärmebehandelt und/oder beschichtet sind/ist.
Verschiebebolzen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastausnehmungen (15, 16, 18) mit den ersten und zweiten Rasthöckern (21,22) Bestandteil eines separaten Rastelements (26) sind, welches aus einem anderen Werkstoff als der restliche Verschiebebolzen (8) besteht.
Verschiebebolzen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (26) kraft-, form- und/oder insbesondere stoffschlüssig mit dem Verschiebebolzen (8) verbunden ist.
Verschiebebolzen nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (26) aus einem keramischen Werkstoff oder einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff, vorzugsweise Hartmetall, besteht.
Verschiebebolzen nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (26) ohne Nachbearbeitung auf Endkontur durch Sintern hergestellt ist.