DE102020131705A1

DE102020131705A1 - Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Schalten einer Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102020131705A1
Application number: DE102020131705.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Schirmer; Marcel Weidauer
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta Ilsenburg GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Dynamic Components GmbH
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2022-06-02
Also published as: WO2022112525A1

Abstract

Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine erste Schiebenockenwelle (1) und eine zweite Schiebenockenwelle (2), wobei die erste Schiebenockenwelle (1) eine Tragwelle (11) und mindestens einen Schiebenocken (12) umfasst, wobei der Schiebenocken (12) eine Schaltkulisse (125) und mindestens ein erstes Nockenpaket (121) und insbesondere ein zweites Nockenpaket (122) umfasst, wobei die zweite Schiebenockenwelle (2) eine Tragwelle (21) und mindestens einen Schiebenocken (22) umfasst, wobei der Schiebenocken (22) eine Schaltkulisse (225) und mindestens ein erstes Nockenpaket (221) und insbesondere ein zweites Nockenpaket (222) umfasst, wobei die erste Schiebenockenwelle (1) und die zweite Schiebenockenwelle (2) parallel zueinander angeordnet sind und der Schiebenocken (12) der ersten Schiebenockenwelle (1) und der Schiebenocken (22) der zweiten Schiebenockenwelle (2) axial verschiebbar und drehfest auf der jeweiligen Tragwelle (11 bzw. 12) angeordnet sind, wobei ein Übertragungsmittel (4), zur Übertragung des Schaltzustandes des Schiebenockens (12) der ersten Schiebenockenwelle (1) auf den Schiebenocken (22) der zweiten Schiebenockenwelle (2), zwischen der erste Schiebenockenwelle (1) und der zweite Schiebenockenwelle (2) angeordnet ist, wobei das Übertragungsmittel (4) ein Betätigungselement (43) und eine erste Schaltstange (41) und eine zweite Schaltstange (42) umfasst, wobei das Betätigungselement (43) in einer dauerhaften Wirkverbindung mit der ersten Schaltstange (41), der zweiten Schaltstange (42) sowie mit der ersten Schiebenockenwelle (1), insbesondere dem Schiebenocken (12) der ersten Schiebenockenwelle (1), steht, sowie Verfahren zum Schalten der erfindungsgemäßen Schiebenockenwellenanordnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Schalten einer Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 16.
Eine Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine umfasst im Wesentlichen eine erste Schiebenockenwelle und eine zweite Schiebenockenwelle. Die erste Schiebenockenwelle umfasst eine Tragwelle und mindestens einen Schiebenocken. Der Schiebenocken als Solches umfasst ein erstes Nockenpaket, welches mindestens zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist, eine Schaltkulisse und bevorzugt ein zweites Nockenpaket, welches mindestens zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist. Die zweite Schiebenockenwelle umfasst eine Tragwelle und mindestens einen Schiebenocken. Der Schiebenocken als Solches umfasst ein erstes Nockenpaket, welches mindestens zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist, eine Schaltkulisse und bevorzugt ein zweites Nockenpaket, welches mindestens zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen aufweist. Der Schiebenocken wird zumeist von einem aktiv angesteuerten Aktuator verschoben, in dem ein Aktuatorpin in die Schaltkulisse eingefahren wird, wodurch der Schiebenocken in die gewünschte axiale Position verfahren wird, so dass der gewünschte Teilnocken für die Schiebenockenwellenanordnung zum Einsatz gebracht werden kann. Dem Fachmann sind derartige Schiebenockenwellenanordnungen hinreichend bekannt. Sie dienen im Wesentlichen der Optimierung von Gaswechselvorgängen in Verbrennungsmotoren bzw. Brennkraftmaschinen.
Gemäß dem Stand der Technik wird jeder Schiebenocken von einem zugeordneten aktiv angesteuerten Aktuator angesteuert. Dies führt zu erhöhtem Gewicht, Kosten und Steuerungsaufwand.
Aus der DE 10 2016 225 049 A1 ist eine Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine erste Nockenwelle und eine zweite Nockenwelle bekannt geworden, wobei eine jeweilige Nockenwelle ein drehfest und axialverschieblich angeordnetes Nockenstück aufweist wobei die jeweilig an den Nockenstücken ausgeformten Nocken zumindest zwei verschieden und axial aufeinanderfolgend ausgebildete Teilnocken mit Nockenkonturen aufweisen und die axiale Verschiebung der Nockenstücke über zumindest ein Stellglied erfolgt, wobei das auf der ersten Nockenwelle angeordnete, erste Nockenstück mit dem auf der zweiten Nockenwelle angeordneten, zweiten Nockenstück in einem Verbindungsabschnitt der jeweiligen Nockenstücke über einen Koppelmechanismus axialverschieblich wirkverbunden ist. Der Koppelmechanismus umfasst dabei ein axialverschiebliches, d.h. in axialer Nockenwellenrichtung verschiebliches, Verbindungselement oder umlaufende Ausformung.
Weiterhin ist aus der zum Zeitpunkt dieser Anmeldung unveröffentlichten DE102020210267A1 eine Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine bekannt geworden. Hier ist eine Schiebenockenwellenanordnung beschrieben, wobei das Übertragungsmittel eine erste Schaltstange, eine zweite Schaltstange, sowie ein erstes Betätigungselement für die erste Schaltstange und ein zweites Betätigungselement für die zweite Schaltstange umfasst. Hier wird eine Schiebenockenwellenanordnung bereitgestellt, die ohne axialverschiebliches Verbindungselement auskommt, wobei durch die Verwendung zweier Schaltstangen beide Axialbewegungen des Schiebenockens der zweiten Schiebenockenwelle dargestellt werden können, wodurch eine zeitlich sequenzielle Schaltung zweier gegenüberliegende Schiebenockenwellen dargestellt werden kann. Die Schaltstangen können quer verschieblich im Hinblick auf die axialen Längsachsen der Nockenwellen ausgestaltet sein.
Wenngleich hierdurch bereits eine vorteilhafte Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen wird, können dennoch Verbesserungen vorgenommen werden, insbesondere im Hinblick auf das Übertragungsmittel und dessen Aktivierung. So müssen beispielsweise alle vier Enden der Schaltstangen mit den jeweiligen Schaltkulissen in Eingriff gebracht werden. Hier ist eine präzise Ausrichtung notwendig. Auch ist der Schaltvorgang dahingehend versetzt, als dass das Übertragungsmittel nur in bestimmten Drehwinkelstellungen der ersten Schiebenockenwelle angesteuert werden kann. Mit anderen Worten es kann eine gewisse Latenz zwischen dem Schalten des Schiebenockens der ersten Schiebenockenwelle und Ansteuern des Übertragungsmittels und damit dem Schalten des Schiebenockens der zweiten Schiebenockenwelle liegen. Es wird eine Arretierung benötigt um das Übertragungsmittel in Position zu halten.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe eine verbesserte Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die insbesondere mit einem fertigungstechnisch vereinfachten Übertragungsmittel ausgestaltet ist und bei welcher die Latenz der Schaltvorgänge zumindest verkürzt, vorzugsweise sogar ausgeschlossen werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schiebenockenwellenanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Dadurch, dass das Übertragungsmittel ein Betätigungselement und eine erste Schaltstange und eine zweite Schaltstange umfasst, wobei das Betätigungselement in einer dauerhaften Wirkverbindung mit der ersten Schaltstange, der zweiten Schaltstange sowie mit der ersten Schiebenockenwelle, insbesondere dem Schiebenocken der ersten Schiebenockenwelle, steht, kann eine verbesserte Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, die mit einem fertigungstechnisch vereinfachten Übertragungsmittel ausgestattet ist, da beispielsweise die Schaltstangen nur noch mit einem Ende mit der Schaltkulisse des Schiebenockens der zweiten Schiebenockenwelle in Berührung kommen. Zudem wird die Latenz des Übertragungsmittels durch die dauerhafte Wirkverbindung der oben genannten Komponenten deutlich reduziert bzw. ist theoretisch ausgeschlossen.
Mit anderen Worten, weist die erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung ein Übertragungsmittel auf, welches eine erste Schaltstange, eine zweite Schaltstange, sowie ein Betätigungselement für die erste und die zweite Schaltstange umfasst, wodurch eine Schiebenockenwellenanordnung, bestehend aus einer ersten Schiebenockenwelle und einer zweiten Schiebnockenwelle, bereitgestellt werden kann, wodurch während/zeitgleich des axialen Verschiebevorganges des Schiebenockens der ersten Schiebennockenwelle eine Hubbewegung der Schaltstangen des Übertragungselements initiiert werden kann.
Das nur eine Betätigungselement ist vorzugsweise als ein dreiarmiges Element in T-förmiger Gestalt ausgestaltet und steht in einer dauerhaften Wirkverbindung mit vorzugsweise einer umlaufenden Nut sowie der ersten und der zweiten Schaltstange. Die umlaufende Nut ist vorzugsweise an einer axialen Position am jeweiligen Schiebenocken der erste Schiebenockenwelle, vorzugsweise als Mittelnut an der Schaltkulisse des/der jeweiligen Schiebenocken, ausgestaltet. Vorteilhafterweise ergeben sich weniger Bauteile des Übertragungselementes bzw. eine einfachere Herstellung des Übertragungselements. Durch die dauerhafte Wirkverbindung ist auch beispielsweise keine Rastierung der Schaltstangen erforderlich.
Durch die dauerhafte Wirkverbindung von Betätigungselement, umlaufender Nut oder dem radial nach außen gerichteten umlaufenden Bereich, sowie der ersten und der zweiten Schaltstange wird während/zeitgleich des axialen Verschiebevorganges des/der jeweiligen Schiebenocken der erste Schiebenockenwelle eine Hubbewegung der Schaltstangen des Übertragungselements vorzugsweise quer/senkrecht zur Längsachse der erste Schiebenockenwelle initiiert. Vorteilhafterweise kann die axiale Verschiebung des/der Schiebeelemente der zweiten Schiebenockenwelle direkt nach Beendigung des Schaltvorganges des/der Schiebeelemente der ersten Schiebenockenwelle beginnen.
Es wird entsprechend nur ein Betätigungselement zur Übertragung/Umlenkung der axialen Verschiebebewegung eines Schiebenockens, welcher auf einer ersten Schiebenockenwelle - auch Primärschiebenockenwelle genannt - axial verschieblich angeordnet ist, auf den jeweils korrespondierenden Schiebenocken, welcher auf einer zweiten Schiebenockenwelle - auch Sekundärschiebenockenwelle genannt - axial verschieblich angeordnet ist, benötigt. Ein Vorteil liegt insbesondere in einer einfacheren Herstellung des Übertragungsmittels bzw. der Schiebenockenwellenanordnung. Vorteilhafterweise ergibt sich eine vereinfachte Ausgestaltung und einfachere Herstellbarkeit des Betätigungselements, wodurch sich ein kostensparender, bauraumreduzierender, gewichtsreduzierender und/oder weniger komplexer Aufbau des Übertragungsmittels darstellen lässt. Vorteilhafterweise sind auch weniger Bauteile zur Herstellung des Übertragungsmittels erforderlich. Auch kann ein Rastmechanismus am Übertragungsmittel entfallen, welcher beispielsweise bei der Schiebenockenwellenanordnung gemäß der DE102020210267A1 das Übertragungsmittel gegen ein ungewolltes Zurückschalten sichert. Eine axiale Verschiebung des/der Schiebeelemente der zweiten Schiebenockenwelle kann vorzugsweise direkt nach Beendigung des Schaltvorganges des/der Schiebeelemente der ersten Schiebenockenwelle beginnen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schiebenocken der ersten Schiebenockenwelle mit einer umlaufenden Nut ausgestattet ist, wobei das Betätigungselement einen ersten Hebelarm umfasst, wobei der erste Hebelarm in einer dauerhaften Wirkverbindung mit der umlaufenden Nut steht. Eine derartige Nut kann beispielsweise in bzw. an der Schaltkulisse des Schiebenockens der ersten Schiebenockenwelle angeordnet sein. Herstellungstechnisch vorteilhaft ist die umlaufende Nut in die Schaltkulisse integriert bzw. einzeilig mit ihr ausgeformt. Der Eingriff des ersten Hebelarms in die umlaufende Nut stellt eine erste Variante der Wirkverbindung dar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement einen ersten Hebelarm umfasst, wobei der erste Hebelarm endseitig als Clip ausgestaltet ist, wobei der Clip in einer dauerhaften Wirkverbindung mit dem Schiebenocken der ersten Schiebenockenwelle, insbesondere der Schaltkulisse des Schiebenockens der ersten Schiebenockenwelle, steht. Der Clip kann beispielsweise an einem Randbereich der Schaltkulisse des Schiebenockens der ersten Schiebenockenwelle angreifen und so die Wirkverbindung eingehen. Ein Clip eignet sich insbesondere für eine nachträgliche bzw. gesonderte Montage statt einer in die Schaltkulisse integrierten umlaufenden Nut.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement drehbar gelagert ist, insbesondere um eine Drehachse, die senkrecht zur Längsrichtung der ersten Schiebenockenwelle ausgerichtet ist. Entsprechend kann das Betätigungselement verdreht werden, wenn eine axiale Verschiebung des Schiebenockens der ersten Schiebenockenwelle stattfindet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement als dreiarmiges Element, vorzugsweise in T-förmiger Gestalt, Y-förmiger, sternförmiger oder dreieckförmiger Gestalt ausgebildet ist. Derartige Ausgestaltungen sind fertigungstechnisch leicht herstellbar und vorteilhaft für den angegebenen Zweck einsetzbar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement neben dem ersten Hebelarm, einen zweiten Hebelarm und einen dritten Hebelarm umfasst. Der zweite bzw. dritte Hebelarm kann beispielsweise zur dauerhaften Wirkverbindung, insbesondere gelenkigen Verbindung, mit der jeweiligen Schaltstange eingerichtet sein, beispielsweise durch Ausgestaltung geeigneter gelenkiger Verbindungen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Hebelarm bzw. der dritte Hebelarm gelenkig mit der ersten Schaltstange bzw. der zweiten Schaltstange, insbesondere einem ersten Ende der ersten Schaltstange bzw. einem ersten Ende der zweiten Schaltstange, verbunden sind, insbesondere gelenkig verbunden sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zweite Hebelarm und der dritte Hebelarm des Betätigungselements gabelförmig ausgestaltet sind. Eine derartige gabelförmige Ausgestaltung eignet sich in vorteilhafter Weise für eine gelenkige Verbindung zwischen Hebelarm und Schaltstange, beispielsweise durch korrespondierende Aussparungen in dem Schaltstangenende, welches in dem gabelförmigen Ende des jeweiligen Hebelarms aufgenommen sein kann. Es ermöglicht die notwendige Drehbewegung der Schaltstange, sobald das Schiebenockenelement der zweiten Schiebenockenwelle geschaltet wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der gabelförmige Hebelarm auf seiner Innenseite kalottenförmige Aushöhlungen aufweist. Hierzu korrespondierend wäre beispielsweise denkbar, dass das Ende des jeweiligen Hebelarms kugelförmige oder kugelabschnittsförmig ausgestaltet ist, so dass hier eine einfach fügbare gelenkige Verbindung hergestellt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in dem Betätigungselement, insbesondere in dem zweiten Hebelarm bzw. dem dritten Hebelarm aufgenommene Schaltstange, insbesondere das in dem zweiten Hebelarm bzw. dem dritten Hebelarm aufgenommene erste Ende der ersten Schaltstange bzw. erste Ende der zweiten Schaltstange, nutförmig ausgestaltet sind. Auch eine derartige Ausgestaltung eignet sich vorteilhaft für eine leicht herstellbare Verbindung zwischen dem Betätigungselement und den Schaltstangen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberflächen der Wirkflächen des Betätigungselements gehärtet und/oder beschichtet sind. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Standzeit des Übertragungsmittels erhöht bzw. Eigenschaften vorteilhaft eingestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Übertragungsmittel eine Montageeinheit zur Halterung, insbesondere beweglichen Halterung, der ersten und zweiten Schaltstange und des Betätigungselements umfasst. Hierdurch kann das Übertragungsmittel vorteilhafterweise als kompakte, vorgefertigte Einheit verbaut werden, wodurch der Fertigungsaufwand der Schiebenockenwellenanordnung nochmals reduziert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Montageeinheit eine erste und zweite Schaltstange sowie das Betätigungselement teilumschließende oder vollumschließende Ausgestaltung aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schaltstangen parallel zueinander sowie quer/senkrecht zur Längsachse der parallel zueinander angeordneten Schiebenockenwellen angeordnet sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schiebenockenwellenanordnung dazu eingerichtet ist, dass der Schiebenocken der ersten Schiebenockenwelle aktiv durch einen Aktuator oder passiv durch eine Schubstange axial verschoben werden kann. Entsprechend flexibel kann der mit dem Übertragungsmittel gekoppelte Schiebenocken der ersten Schiebenockenwelle aktiv, also unmittelbar durch den Aktuator, oder passiv, also mittelbar durch den Aktuator, angesteuert werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein vorteilhaftes Verfahren zum Schalten einer Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ausgestaltungen vorzuschlagen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Verschieben des Schiebenockens der ersten Schiebenockenwelle, wodurch
b) das Betätigungselement unmittelbar betätigt, insbesondere gedreht wird, so dass die Schaltstangen verschoben werden, derart, dass eine der Schaltstangen in die Schaltkulisse des Schiebenockens der zweiten Schiebenockens eingreift und eine axiale Verschiebung initiiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

1 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine in einer perspektivischen Darstellung mit den Schiebenocken in einer ersten axialen Position;
2 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine in einer weiteren perspektivischen Darstellung mit den Schiebenocken in einer ersten axialen Position;
3 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine in einer Ansicht von unten mit den Schiebenocken in einer ersten axialen Position;
4 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine in einer perspektivischen Darstellung mit den Schiebenocken in einer zweiten axialen Position;
5 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine in einer Ansicht von unten mit den Schiebenocken in einer zweiten axialen Position;
6 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine ohne Aktuator in einer perspektivischen Darstellung in einem Haubenmodul mit vollumschließender Montageeinheit;
7 eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine ohne Aktuator in einer perspektivischen Darstellung in einem Haubenmodul - zu illustrativen Zwecken ohne Montageeinheit;
8 eine Ausführungsform eines Übertragungsmittels für eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung in einer perspektivischen Darstellung mit vollumschließender Montageeinheit;
9 eine Ausführungsform eines Übertragungsmittels für eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung in einer perspektivischen Darstellung mit teilumschließender Montageeinheit;
10 eine Ausführungsform eines Übertragungsmittels für eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung in einer perspektivischen Darstellung mit teilumschließender Montageeinheit;
11 eine Ausführungsform eines Übertragungsmittels für eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung in einer perspektivischen Darstellung ohne Montageeinheit;
12 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockenwellenanordnung (Außenflankenauslegung Schiebekulisse der zweite Schiebenockenwelle) für eine Brennkraftmaschine in einer perspektivischen Ansicht;
13 eine weitere Ausführungsform (Außenflankenauslegung Schiebekulisse der zweite Schiebenockenwelle) der erfindungsgemäßen Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine in einer Draufsicht;
14 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockenwellenanordnung mit Außenflankensteuerung in einer perspektivischen Ansicht;
15 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schiebenockenwellenanordnung mit Außenflankensteuerung in einer Draufsicht;
16/16a eine weitere Ausführungsform eines Betätigungselementes, insbesondere Y-förmiges Betätigungselement, in einer Draufsicht / perspektivischen Ansicht;
17/17a eine weitere Ausführungsform eines Betätigungselementes, insbesondere sternförmiges Betätigungselement, in einer Draufsicht / perspektivischen Ansicht;
18/18a eine weitere Ausführungsform eines Betätigungselementes, insbesondere dreieckförmiges Betätigungselement, in einer Draufsicht / perspektivischen Ansicht;
19 eine erste Schiebenockenwelle einer erfindungsgemäßen Schiebenockenwellenanordnung mit einem aktiv mindestens einem passiv aktiven axial verschiebbaren Schiebenockenelement.

Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:

L1, L2: Längsachsen der Schiebenockenwellen
H: Haubenmodul
1: Schiebenockenwelle
2: Schiebenockenwelle
3: Aktuator
4: Übertragungsmittel
5: Schubelement
11: Tragwelle
12: Schiebenocken
21: Tragwelle
22: Schiebenocken
31: Aktuatorpin
41: erste Schaltstange
42: zweite Schaltstange
43: Betätigungselement
44: Montageeinheit
121: erstes Nockenpaket
121a: erster Teilnocken
121b: zweiter Teilnocken
122: zweites Nockenpaket
122a: erster Teilnocken
122b: zweiter Teilnocken
123: drittes Nockenpaket
123a: erster Teilnocken
123b: zweiter Teilnocken
124: viertes Nockenpaket
124a: erster Teilnocken
124b: zweiter Teilnocken
125: Schaltkulisse
126: Schiebenockenhülse
127: umlaufende Nut
221: erstes Nockenpaket
221a: erster Teilnocken
221b: zweiter Teilnocken
222: zweites Nockenpaket
222a: erster Teilnocken
222b: zweiter Teilnocken
223: drittes Nockenpaket
223a: erster Teilnocken
223b: zweiter Teilnocken
224: viertes Nockenpaket
224a: erster Teilnocken
224b: zweiter Teilnocken
225: Schaltkulisse
226: Schiebenockenhülse
411: erstes Ende (der ersten Schaltstange)
412: zweites Ende (der ersten Schaltstange)
421: erstes Ende (der zweiten Schaltstange)
422: zweites Ende (der zweiten Schaltstange)
431: erster Hebelarm
431a: Abschnitt des ersten Hebelarms
431b: Clip
432: zweiter Hebelarm
433: dritter Hebelarm
434: Aussparung zur drehbaren Lagerung
435: Drehachse

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.
Eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine umfasst mindestens eine erste Schiebenockenwelle 1 und eine zweite Schiebenockenwelle 2.
Die erste Schiebenockenwelle 1 umfasst eine Tragwelle 11 und mindestens einen Schiebenocken 12. Der Schiebenocken 12 als Solches umfasst ein erstes Nockenpaket 121, und mindestens ein zweites Nockenpaket 122, sowie vorzugsweise weitere Nockenpakete, insbesondere ein drittes Nockenpaket 123 und ein viertes Nockenpaket 124. Die Nockenpakete zeichnen sich durch jeweils mindestens zwei Teilnocken 121a, 121b bzw. 122a, 122b bzw. 123a, 123b bzw. 124a, 124b aus, wobei die Teilnocken pro Nockenpaket jeweils unterschiedliche Nockenkonturen aufweisen. Der Schiebenocken weist ferner eine Schaltkulisse 125 auf. Die Nockenpakete bzw. Schaltkulisse sind vorzugsweise auf einer Schiebehülse 126 angebracht bzw. einteilig mit dieser ausgebildet.
Die zweite Schiebenockenwelle 2 umfasst eine Tragwelle 21 und mindestens einen Schiebenocken 22. Der Schiebenocken 22 als Solches umfasst ein erstes Nockenpaket 221, und mindestens ein zweites Nockenpaket 222, sowie vorzugsweise weitere Nockenpakete, insbesondere ein drittes Nockenpaket 223 und ein viertes Nockenpaket 224. Die Nockenpakete zeichnen sich durch jeweils mindestens zwei Teilnocken 221a, 221b bzw. 222a, 222b bzw. 223a, 223b bzw. 224a, 224b aus, wobei die Teilnocken pro Nockenpaket jeweils unterschiedliche Nockenkonturen aufweisen. Der Schiebenocken 22 weist ferner eine Schaltkulisse 225 auf. Die Nockenpakete bzw. Schaltkulisse sind vorzugsweise auf einer Schiebehülse 226 angebracht bzw. einteilig mit dieser ausgebildet.
Die erste Schiebenockenwelle 1 und die zweite Schiebenockenwelle 2 sind parallel zueinander angeordnet.
Die Schiebenocken 12 bzw. 22 bzw. Schiebehülsen 126 bzw. 226 sind drehfest, aber axial verschiebbar auf der Tragwelle 11 bzw. 21 angeordnet. Zur Orientierung ist die Längsrichtung L1 bzw. L2 der Schiebenockenwelle 1 bzw. 2 eingezeichnet. Durch die Teilnocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen können unterschiedliche Steuerzeiten für die Ventile einer Brennkraftmaschine dargestellt werden.
Die Schiebenockenwellenanordnung ist so ausgelegt, dass sie die Schaltung verschieden ausgestalteter Schiebenocken ermöglicht, wie beispielsweise

- Schiebenocken als Baueinheit, die jeweils nur die Einlass- oder Auslassventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine schalten;
- Schiebenocken als Baueinheit, die jeweils die Einlass- oder Auslassventile zweier Zylinders einer Brennkraftmaschine schalten (Doppelschiebenocken).

Die Schiebenocken können hierbei unterschiedliche Nockenkonturen in verschiedenen Kombinationen aufweisen, wie beispielsweise

- Nullhub- Vollhubkontur
- Nullhub- Teilhub- Vollhubkontur
- Teilhub- Vollhubkontur

Die Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine ist darüber hinaus mit einem Aktuator 3 ausgestattet, der vorzugsweise aktiv mit der Schaltkulisse 125 der ersten Schiebenockenwelle 1 zusammenwirkt. Dabei greift der Aktuatorpin 31 je nach gewünschtem Schaltzustand in die Schaltkulisse 125 des Schiebenockens 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 ein und verschiebt dabei den Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 in die gewünschte axiale Position, so dass wiederum die ersten Teilnocken 121a, 122a, 123a, 124a oder die zweiten Teilnocken 121b, 122b, 123b, 124b der Nockenpakete 121, 122, 123, 124 die jeweiligen Ventile (nicht dargestellt) ansteuern. Das Wirkprinzip einer Schiebenockenwelle ist dem Fachmann hinreichend bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden soll. Die Schiebenockenwellenanordnung ist in einem Zylinderkopf, vorzugsweise in einem Haubenmodul H verbaut und kann auch als Ventiltrieb angesprochen werden bzw. Teil eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine sein. Das Haubenmodul wird zu einem Zylinderkopf komplettiert und in einer Brennkraftmaschine verbaut.
Ein Schiebennocken 12 auf der ersten Schiebenockenwelle 1 kann alternativ von einem Schubelement 5 passiv axial verschoben werden. Hierbei wird das Schubelement 5 mit Hilfe eines elektrisch betätigten Aktuators 3 gesteuert. Ein solches Schubelement 5 ist beispielsweise aus der zum Zeitpunkt dieser Anmeldung unveröffentlichten Patentanmeldung DE102020210267A1 sowie der parallelen PCT/EP2020/058182 bekannt geworden. Ein Beispiel für eine Schiebenockenwelle die mit einem Schubelement zur passiven axialen Verschiebung ausgestattet ist, ist in der 19 dargestellt.
Es sind auch Mischformen denkbar, d.h. aktive Ansteuerung eines Schiebenockens einer Schiebenockenwellen und passive Ansteuerung der weiteren Schiebenocken der Nockenwelle durch ein Schubelement, wobei das Schubelement wiederum von dem aktiv angesteuerten Schiebenocken angesteuert wird.
Ferner ist ein Übertragungsmittel 4 zwischen der ersten Schiebenockenwelle 1, insbesondere dem Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1, und der zweiten Schiebenockenwelle 2, insbesondere dem Schiebenocken 22 der zweiten Schiebenockenwelle 2, angeordnet. Mit anderen Worten, der Schiebenocken 22 der zweiten Schiebenockenwelle 2 wird über das Übertragungsmittel 4 und damit mittelbar auch durch den Aktuator 3 der ersten Schiebenockenwelle 1 und nicht durch einen zweiten Aktuator betätigt. Im Ergebnis kann ein Aktuator, sprich ein Aktuator für die zweite Schiebenockenwelle 2, insbesondere den Schiebenocken 22 der zweiten Schiebenockenwelle 2, eingespart werden.
Dementsprechend kann die erste Schiebenockenwelle 1 auch als Primärschiebenockenwelle angesprochen werden. Als erste Schiebenockenwelle 1 bzw. Primärschiebenockenwelle wird im Sinne der erfinderischen Idee entsprechend vorzugsweise die Schiebenockenwelle verstanden, bei welcher der Schiebenocken aktiv von einem elektrisch betätigten Aktuator oder passiv mittels eines Schubelementes geschalten wird.
Auch kann die zweite Schiebenockenwelle als Sekundärschiebenockenwelle angesprochen werden. Als zweite Schiebenockenwelle bzw. Sekundärschiebenockenwelle wird im Sinne der erfinderischen Idee vorzugsweise die Schiebenockenwelle verstanden, bei welcher die Schiebenocken mittelbar über das Übertragungsmittel 4 geschalten werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Übertragungsmittel 4 ein einziges Betätigungselement 43 und zwei Schaltstangen 41, 42 umfasst, wobei das Betätigungselement 43 in einer dauerhaften Wirkverbindung mit der ersten und der zweiten Schaltstange 41 bzw. 42, sowie mit der ersten Schiebenockenwelle 1, insbesondere dem Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1, steht.
Als Übertragungsmittel 4 wird im Sinne der erfinderischen Idee vorzugsweise eine Bauteileeinheit verstanden, welche im Wesentlichen aus der ersten Schaltstange 41, der zweiten Schaltstange 42, dem mit den beiden Schaltstangen beweglich angelegten Betätigungselement 43 sowie vorzugsweise einer Montageeinheit 44 zur beweglichen Halterung der Schaltstangen 41, 42 und des Betätigungselements 43 besteht. Ein Übertragungsmittel 4 für eine erfindungsgemäße Schiebenockenwellenanordnung ist insbesondere in den 8 bis 11 dargestellt.
Als Schaltstange 41 bzw. 42 wird im Sinne der erfinderischen Idee ein vorzugsweise aus Vollmaterial bestehendes einteiliges Stangenelement als ein Bauteil des Übertragungselements verstanden, wobei ein Endbereich der Schaltstangen 41, 42 vorzugsweise dergestalt bearbeitet wurde, dass eine stabile dauerhafte Anlenkung an das Betätigungselement 43 erzielt wird, vorzugsweise ist der Mittelbereich des Endbereiches mit einem kleineren Außendurchmesser gegenüber dem oberen und unteren Endbereich ausgestaltet.
Es besteht vorzugsweise eine dauerhafte Wirkverbindung zwischen den Schaltstangen 41, 42 und dem Betätigungselement 43, bei welcher Zug und Druckkräfte vom Betätigungselement 43 zu den jeweiligen Schaltstangen 41 bzw. 42 übertragen werden.
Die Schaltstangen 41, 42 sind vorzugsweise auf der Montageeinheit 44 des Übertragungsmittels 4, insbesondere quer/senkrecht zur Längsachse L₁ der erste Schiebenockenwelle 1 angebracht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltstange 41 bzw. 42 kann vorgesehen sein, dass der Endbereich der Schaltstange kugelförmig ausgestaltet ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltstange 41 bzw. 42 kann vorgesehen sein, dass das Stangenelement als ein mehrteilig gebautes Element, insbesondere aus einer Hülse und weiteren Teilen bestehend, ausgestaltet ist.
Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Komponenten des Übertragungsmittels 4 in einer Montageeinheit 44 aufgenommen sind.
Die Montageeinheit 44 bildet im Wesentlichen eine Halterung- und Positionierungsplattform der Schaltstangen 41, 42 und des Betätigungselements 43 und dient somit als Ganzes, der Fixierung des Übertragungsmittels 4 an der jeweiligen Position zwischen den zu schaltenden Schiebenockenwellen im Zylinderkopf, vorzugsweise in einem Haubenmodul H.
Es kann vorgesehen sein, dass die Montageeinheit 44 des Übertragungsmittels 4 in einer die Montageteile teilumschließenden Ausgestaltung ausgeführt ist. Hier erfolgt die Gegenlagerung des Betätigungselements 43 im Zylinderkopf, vorzugsweise in der Modulhaube H.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Montageeinheit 44 des Übertragungsmittels 4 in einer die Montageteile vollumschließenden Ausgestaltung ausgeführt ist.
Als Betätigungselement 43 wird im Sinne der erfinderischen Idee vorzugsweise ein Bauteil des Übertragungsmittels 4 verstanden, welches in dauerhafter Wirkverbindung mit der ersten und der zweiten Schaltstange 41 bzw. 42, sowie mit der ersten Schiebenockenwelle 1, insbesondere dem Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1, steht.
Das Betätigungselement 43 ist vorzugsweise als ein dreiarmiges Element, vorzugsweise in T-förmiger Gestalt, ausgebildet und umfasst drei Hebelarme, insbesondere einen ersten Hebelarm 431, einen zweiten Hebelarm 432 und einen dritten Hebelarm 433, welche vorzugsweise T-förmig zueinander angeordnet sind. Einzeldarstellungen von Betätigungselementvariationen sind in den 16 bis 18 dargestellt. Den einzelnen Hebelarmen können Funktionen innerhalb des Übertragungsmittels zugewiesen werden. Vorzugsweise können die Hebelarme entsprechend angepasste Form, Härte, Beschichtung etc. aufweisen.
Vorzugsweise sind der erste Hebelarm 431 und der zweite bzw. dritte Hebelarm 432 bzw. 433 in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet.
Die freien Enden der zweiten bzw. dritten Hebelarme 432 bzw. 433 stehen vorzugsweise in dauerhafter Wirkverbindung mit der jeweils zugeordneten Schaltstange 41 bzw. 42. In der Mittelebene des Betätigungselements ist vorzugsweise eine Aussparung 434 zur drehbaren Lagerung des Betätigungselements auf der Montageeinheit eingebracht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Betätigungselements kann vorgesehen sein, dass die freien Enden der zweiten bzw. dritten Hebelarme 432 bzw. 433 gabelförmig ausgestaltet sind, damit die Schaltstangen 41 bzw. 42 drehbar aufgenommen werden können. Hierdurch wird ein Fixierungsbereich für die jeweilige Schaltstange bereitgestellt. Vorzugsweise sind die Schaltstangen 41, 42 in einem Mittelbereich des Endbereiches mit einem kleineren Außendurchmesser gegenüber dem oberen und unteren Endbereich ausgestaltet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Betätigungselements kann vorgesehen sein, dass die Innenseiten des gabelförmigen Endbereiches des zweiten bzw. dritten Hebelarms 432 bzw. 433, welcher den Fixierungsbereich für die jeweilige Schaltstange 41 bzw. 42 bildet, eine kalottenförmige Aushöhlung, zur Aufnahme des Schaltstangenendes aufweist. Die Schaltstangenenden sind vorzugsweise kugelförmig ausgestaltet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Betätigungselements kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Endbereiche des zweiten bzw. dritten Hebelarms 432 bzw. 433 mit einer Nut ausgestaltet sind. Hierdurch wird ein Fixierungsbereich für die Schaltstange bereitgestellt.
In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des Betätigungselements kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement 43 Y-förmig, sternförmig oder dreieckförmig ausgestaltet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Betätigungselements 43 kann vorgesehen sein, dass an der Schaltkulisse 125 zugewandten Seite des Betätigungselements 43, also an dem ersten Hebelarm 431, ein drehbar gelagertes Gabelsegment ausgestaltet ist, wobei das Gabelsegment in einer dauerhaften Wirkverbindung mit einem radial nach außen gerichteten umlaufenden Bereich an dem Schiebennocken der erste Schiebenockenwelle steht. Vorteilhafterweise kann dadurch der/die Schiebenocken der erste Schiebenockenwelle unverändert bleiben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Betätigungselements 43 kann vorgesehen sein, dass an der Schaltkulisse 125 zugewandten Seite des Betätigungselements 43, also an dem ersten Hebelarm 431, ein Gabelsegment ausgestaltet ist, wobei das Gabelsegment in einer dauerhaften Wirkverbindung mit einem radial nach außen gerichteten umlaufenden Bereich an dem Schiebennocken der erste Schiebenockenwelle steht. Vorteilhafterweise kann dadurch der/die Schiebenocken der erste Schiebenockenwelle unverändert bleiben
Vorzugsweise ist das Betätigungselement 43 um eine Drehachse 435 gelagert ist, die insbesondere senkrecht zur Längsrichtung L₁ der ersten Schiebenockenwelle 1 ausgerichtet ist.
Der Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 12 kann mit einer umlaufenden Nut 127 ausgestattet sein.
Als umlaufende Nut 127 wird im Sinne der erfinderischen Idee, eine Nut verstanden, welche vorzugsweise an der Schaltkulisse 125 eines Schiebenockens 12 der erste Schiebenockenwelle 1 ausgestaltet ist. Vorzugsweise ist diese Nut als Mittelnut zwischen den jeweiligen Verschiebnuten angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfinderischen Idee kann vorgesehen sein, dass sich die umlaufende Nut 127 an einer anderen axialen Position am Schiebenocken 12 der erste Schiebennockenwelle 1 befindet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfinderischen Idee kann vorgesehen sein, dass die umlaufende Nut 127 als ein separates Bauteil an einer anderen axialen Position auf der ersten Schiebennockenwelle 1 angeordnet ist und durch ein Schubelement 5 axial verschiebbar mit dem Schiebenocken verbunden ist. Ein solches Schubelement 5 ist aus der nichtveröffentlichten DPMA Anmeldung DE102020210267.8 , der parallelen PCT/EP2020/058182 sowie DE102020210260.0 der Anmelderin bekannt.
Die dauerhafte Wirkverbindung des Übertragungsmittels 4 mit der ersten Schiebenockenwelle 1, insbesondere dem Schiebenocken 12, kann über die umlaufende Nut stattfinden, indem der erste Hebelarm 431 in dauerhafter Wirkverbindung mit der umlaufenden Nut 127 steht, insbesondere indem das freie Ende des ersten Hebelarms 431 in die umlaufende Nut 127 eingreift.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der erste Hebelarm abschnittsweise als Clip 431b ausgestaltet ist bzw. dass der erste Hebelarm 431 einen Hebelarmabschnitt 431a und einen Clip 431b umfasst. Der Hebelarmabschnitt 431a und der Clip 431b sind vorzugsweise gelenkig miteinander verbunden.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schiebenockenwelle mit einem derartigen Clip 431b ist in der 12 und 13 dargestellt. Zu illustrativen Zwecken wurde nur die Schiebenockenwelle der ersten Schiebenockenwelle 1, der Clip 431b und das Übertragungsmittel 4, bzw. in der 12 der Aktuator dargestellt. Der Clip 431b kann als separates Teil, aber auch einteilig mit dem Betätigungselement 43 ausgestaltet sein. Der Clip 431b kann dazu eingerichtet sein, eine dauerhafte Wirkverbindung mit dem Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1, insbesondere der Schaltkulisse 125 des Schiebenockens 12 der ersten Schiebenockenwelle 1, herzustellen. Vorzugsweise ist der Clip 431b derart ausgestaltet, dass er die Ränder der Schaltkulisse 125 ergreifen kann. In dieser Variante kann die umlaufende Nut entsprechend wegfallen und es kann grundsätzlich eine bestehende Schaltkulisse 125 verwendet werden.
Die Schiebenockenwellenanordnung kann vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass die Schaltkulisse 225 des Schiebenockens 22 auf der zweiten Schiebenockenwelle 2 mit Innen- oder mit Außenflankensteuerung ausgestaltet sind. Eine Innenflankensteuerung ist beispielsweise in der 6 und 7 dargestellt. Im Gegensatz hierzu ist eine Außenflankensteuerung beispielsweise in den 14 und 15 dargestellt.
Abhängig von der jeweiligen Auslegung der Schaltkulisse 225 des auf der zweiten Schiebenockenwelle 2 angeordneten Schiebenockens 22, ist die jeweilige Verschieberichtung gleich oder entgegengesetzt der Verschieberichtung der auf der ersten Schiebennockenwelle 1 angeordneten Schiebenocken 12. Bei einer Innenflankenauslegung ergibt sich vorzugsweise eine entgegengesetzte Verschieberichtung. Bei einer Außenflankenauslegung ergibt sich vorzugsweise eine gleiche Verschieberichtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Betätigungselements können die Kontaktflächen zum Schiebenocken und/oder zur Schaltstange, insbesondere die Wirkflächen des Betätigungselements, gehärtet und/oder beschichtet ausgestaltet sein.
Bei dem Übertragungsmittel 4 handelt es sich vorzugsweise um eine rein mechanische Einrichtung.
Weitere Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich insbesondere aus der Beschreibung eines Schaltvorgangs der erfindungsgemäßen Schiebenockenwellenanordnung.
Ausgangspunkt ist die Situation gemäß 1 bis 3. Es ist selbstverständlich, dass sich die Nockenwellen während des Schaltvorganges drehen. Nachfolgend wird die Variante mit umlaufender Nut 127 näher beschrieben. Die nachfolgend beschriebenen Funktionen lassen sich ohne Weiteres auf die Variante mit Clip übertragen.
Der Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 und der Schiebenocken 22 der zweiten Schiebenockenwelle 2 sind in einer ersten axialen Position. Das erste Ende 421 der zweiten Schaltstange 42 ist nah der ersten Schiebenockenwelle 1, das erste Ende 411 der ersten Schaltstange 41 ist weiter von der ersten Schiebenockenwelle 1 entfernt. Entsprechend ist das zweite Ende 422 der zweiten Schaltstange 42 fern der zweiten Schiebenockenwelle 2 und das zweite Ende 412 der ersten Schaltstange 41 nah der zweiten Schiebenockenwelle 2. Dies entspricht einem ersten Schaltzustand der Schiebenockenwellenanordnung, insbesondere der Schiebenocken.
Der Schaltvorgang wird nunmehr durch den Aktuator 3 eingeleitet und der Aktuatorpin 31 des Aktuators 3 fährt in die Schaltkulisse des Schiebenockens 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 ein. In Folge dessen, wird der Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 axial verschoben. Dieser Vorgang ist dem Fachmann hinreichend bekannt und bedarf keiner weiteren Erläuterung.
Gleichermaßen wird aber nunmehr das Betätigungselement 43 des Übertragungsmittels 4 um seine Drehachse 435 gedreht, da der erste Hebelarm 431 des Betätigungselement 43 in der umlaufenden Nut 127 des Schiebenockens 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 angeordnet ist. Dies entspricht einer zweiten Schaltstellung des Übertragungsmittels 4.
Hierdurch wird das zweite Ende 422 der zweiten Schaltstange 42 in Richtung der zweiten Schiebenockenwelle 2 verschoben und das erste Ende 411 der ersten Schaltstange 41 in Richtung der ersten Schiebnockenwelle 1 verschoben. Im Ergebnis ist das zweite Ende 422 der zweiten Schaltstange 42 der zweiten Schiebenockenwelle 2 näher und das zweite Ende 412 der ersten Schaltstange 41 der zweiten Schiebenockenwelle 2 ferner.
Das nunmehr nahe zweite Ende 422 der zweiten Schaltstange 42 kann in die Schaltkulisse 225 des Schiebenockens 22 der zweiten Schiebenockenwelle 2 eingreifen, mit dem Ergebnis, dass der Schiebenocken 22 der zweiten Schiebenockenwelle 2 axial in eine zweite axiale Position verschoben wird. Im Ergebnis befinden sich nunmehr beide Schiebenocken 12 bzw. 22 in der zweiten axialen Position. Ein derartiger Zustand ist beispielsweise in den 4 und 5 abgebildet und entspricht einem zweiten Schaltzustand der Schiebenockenwellenanordnung, insbesondere der Schiebenocken.
Würde der Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 durch den Aktuator 3 wieder in die erste axiale Position überführt, so würde das Betätigungselement 43 des Übertragungsmittels 4 ebenfalls wieder um seine Drehachse 435 gedreht, da der erste Hebelarm 431 des Betätigungselement 43 in der umlaufenden Nut 127 des Schiebenockens 12 der ersten Schiebenockenwelle 1 angeordnet ist.
Hierdurch wird das zweite Ende 412 der ersten Schaltstange 41 in Richtung der zweiten Schiebenockenwelle 2 verschoben und das erste Ende 421 der zweiten Schaltstange 42 in Richtung der ersten Schiebnockenwelle 1 verschoben. Im Ergebnis ist das zweite Ende 412 der ersten Schaltstange 41 der zweiten Schiebenockenwelle 2 näher und das zweite Ende 422 der zweiten Schaltstange 42 der zweiten Schiebenockenwelle 2 ferner. Dies entspricht wieder einer ersten Schaltstellung des Übertragungsmittels 4.
Das nunmehr nahe zweite Ende 412 der ersten Schaltstange 41 kann in die Schaltkulisse 225 des Schiebenockens 22 der zweiten Schiebenockenwelle 2 eingreifen, mit dem Ergebnis, dass der Schiebenocken 22 axial in die erste axiale Position zurück verschoben wird. Im Ergebnis befinden sich nunmehr beide Schiebenocken 12, 22 in der ersten axialen Position.
Die skizzierten Vorgänge können auch als Umlenkung angesprochen werden.
Unter Umlenkung wird im Sinne der erfinderischen Idee verstanden, dass während/zeitgleich des axialen Verschiebevorganges eines Schiebenockens der ersten Schiebennockenwelle eine Hubbewegung der Schaltstangen des Übertragungselements initiiert wird.
Die Hubbewegung verläuft vorzugsweise quer/senkrecht zur Längsachse L₁, L₂ der parallel zueinander angeordneten Schiebenockenwellen 1, 2.
Durch die dauerhaft bestehende Wirkverbindung zwischen Betätigungselement 43, Schiebenocken 12 der ersten Schiebenockenwelle 1, insbesondere umlaufender Nut 127, und Schaltstangen 41 bzw. 42 wird bei einer axialen Verschiebung des Schiebenockens 12 der ersten Schiebenockenwelle 1, eine Abkippbewegung des Betätigungselements 43 initiiert, dadurch führt die jeweils zugeordnete Schaltstange 41 bzw. 42 eine Hubbewegung quer zur axialen Längsachse L₁ der erste Schiebenockenwelle 1 an die Schaltflanken der Schaltkulisse 225 des korrespondierenden Schiebenocken 22 der zweite Schiebenockenwelle 2 aus. Nach Beendigung der Hubbewegung der Schaltstangen 41 bzw. 42 wird der Schiebenocken 22 auf der zweiten Schiebenockenwelle 2 durch Wechselwirkung von Schaltstange und Schaltflanke axial verschoben. Im Gegensatz zum eingangsgenannten Stand der Technik beginnt die Hubbewegung der Schaltstangen 41 bzw. 42 bereits zum Anfang der Verschiebung des Schiebenockens 11 der ersten Schiebenockenwelle 1 und nicht erst nach Beendigung des Verschiebevorgangs des jeweils korrespondierenden Schiebenockens der erste Schiebenockenwelle.
Es gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder“ jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016225049 A1 [0004]
DE 102020210267 A1 [0005, 0013, 0041]
EP 2020/058182 PCT [0041, 0071]
DE 102020210267 [0071]
DE 102020210260 [0071]

Claims

Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine, umfassend - eine erste Schiebenockenwelle (1) und eine zweite Schiebenockenwelle (2), wobei - die erste Schiebenockenwelle (1) eine Tragwelle (11) und mindestens einen Schiebenocken (12) umfasst, wobei der Schiebenocken (12) eine Schaltkulisse (125) und mindestens ein erstes Nockenpaket (121) und insbesondere ein zweites Nockenpaket (122) umfasst, wobei - die zweite Schiebenockenwelle (2) eine Tragwelle (21) und mindestens einen Schiebenocken (22) umfasst, wobei der Schiebenocken (22) eine Schaltkulisse (225) und mindestens ein erstes Nockenpaket (221) und insbesondere ein zweites Nockenpaket (222) umfasst, wobei - die erste Schiebenockenwelle (1) und die zweite Schiebenockenwelle (2) parallel zueinander angeordnet sind und der Schiebenocken (12) der ersten Schiebenockenwelle (1) und der Schiebenocken (22) der zweiten Schiebenockenwelle (2) axial verschiebbar und drehfest auf der jeweiligen Tragwelle (11 bzw. 12) angeordnet sind, wobei - ein Übertragungsmittel (4), zur Übertragung des Schaltzustandes des Schiebenockens (12) der ersten Schiebenockenwelle (1) auf den Schiebenocken (22) der zweiten Schiebenockenwelle (2), zwischen der erste Schiebenockenwelle (1) und der zweite Schiebenockenwelle (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (4) ein Betätigungselement (43) und eine erste Schaltstange (41) und eine zweite Schaltstange (42) umfasst, wobei das Betätigungselement (43) in einer dauerhaften Wirkverbindung mit der ersten Schaltstange (41), der zweiten Schaltstange (42) sowie mit der ersten Schiebenockenwelle (1), insbesondere dem Schiebenocken (12) der ersten Schiebenockenwelle (1), steht.
Schiebenockenwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebenocken (12) der ersten Schiebenockenwelle (1) mit einer umlaufenden Nut (127) ausgestattet ist, wobei das Betätigungselement (43) einen ersten Hebelarm (431) umfasst, wobei der erste Hebelarm (431) in einer dauerhaften Wirkverbindung mit der umlaufenden Nut steht.
Schiebenockenwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (43) einen ersten Hebelarm umfasst, wobei der erste Hebelarm (431) endseitig als Clip (431b) ausgestaltet ist, wobei der Clip in einer dauerhaften Wirkverbindung mit dem Schiebenocken (12) der ersten Schiebenockenwelle (1), insbesondere der Schaltkulisse (125) des Schiebenockens (12) der ersten Schiebenockenwelle (1), steht.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (43) drehbar gelagert ist, insbesondere um eine Drehachse (435), die senkrecht zur Längsrichtung (L₁) der ersten Schiebenockenwelle (1) ausgerichtet ist.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (43) als dreiarmiges Element, vorzugsweise in T-förmiger Gestalt, Y-förmiger, sternförmiger oder dreieckförmiger Gestalt ausgebildet ist.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement einen zweiten Hebelarm (432) und einen dritten Hebelarm (433) umfasst.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebelarm (432) bzw. der dritte Hebelarm (433) gelenkig mit der ersten Schaltstange (41) bzw. der zweiten Schaltstange (42), insbesondere einem ersten Ende (411) der ersten Schaltstange (41) bzw. einem ersten Ende (421) der zweiten Schaltstange (42), verbunden sind, insbesondere gelenkig verbunden sind.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebelarm (432) und der dritte Hebelarm (433) des Betätigungselements (43) gabelförmig ausgestaltet sind.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gabelförmige Hebelarm auf seiner Innenseite kalottenförmige Aushöhlungen aufweist.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Betätigungselement (43), insbesondere in dem zweiten Hebelarm (432) bzw. dem dritten Hebelarm (433) aufgenommene Schaltstange, insbesondere das in dem zweiten Hebelarm (432) bzw. dem dritten Hebelarm (433) aufgenommene erste Ende (411) der ersten Schaltstange (41) bzw. erste Ende (421) der zweiten Schaltstange (42), nutförmig ausgestaltet sind.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Wirkflächen des Betätigungselements (43) gehärtet und/oder beschichtet sind.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel eine Montageeinheit (44) zur Halterung, insbesondere beweglichen Halterung, der ersten und zweiten Schaltstange (41, 42) und des Betätigungselements (43) umfasst.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageeinheit (44) eine die erste und zweite Schaltstange (41, 42) sowie das Betätigungselement (43) teilumschließende oder vollumschließende Ausgestaltung aufweist.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstangen (41, 42) parallel zueinander sowie quer/senkrecht zur Längsachse (L₁, L₂) der parallel zueinander angeordneten Schiebenockenwellen (1, 2) angeordnet sind.
Schiebenockenwellenanordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebenockenwellenanordnung dazu eingerichtet ist, dass der Schiebenocken (12) der ersten Schiebenockenwelle (1) aktiv durch einen Aktuator (3) oder passiv durch eine Schubstange (5) axial verschoben werden kann.
Verfahren zum Schalten einer Schiebenockenwellenanordnung für eine Brennkraftmaschine gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Verschieben des Schiebenockens (12) der ersten Schiebenockenwelle (1), wodurch b) das Betätigungselement unmittelbar betätigt, insbesondere gedreht wird, so dass die Schaltstangen verschoben werden, derart, dass eine der Schaltstangen in die Schaltkulisse des Schiebenockens der zweiten Schiebenockens eingreift und eine axiale Verschiebung initiiert.