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Die Erfindung betrifft ein Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle umfassend eine Trägerwelle mit wenigstens zwei mindestens eine Schaltkulisse umfassenden Schiebenockenelementen, wobei die Schiebenockenelemente mittels eines aktiv angesteuerten Antriebs in Verbindung mit wenigstens einem Verstellelement auf der Trägerwelle axial beweglich angeordnet sind, wobei das Verstellelement parallel zu einer Längsachse und der Trägerwelle in Richtung der Längsachse der Trägerwelle axial verschiebbar angeordnet ist. Die Erfindung betrifft zudem eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem solchen Schiebenockensystem.
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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 Antrieb eingeleitet. Dazu ist eine Kopplungsstange über eine Schaltgabel fest mit einem Schiebenocken verbunden, der durch den Antrieb 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.
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Zur axialen Verschiebung bzw. Verstellung des Schiebenockenelements weisen die vorbekannten Schiebenockensysteme Schaltkulissen auf, die Schaltnuten umfassen. Bekannte Ausbildungen von Schaltnuten sind beispielsweise S-Nuten, Y-Nuten und Doppel-S-Nuten. Zur Verschiebung bzw. Verstellung des Schiebenockenelements steht die Kopplungsstange regelmäßig mit den Nuten unterschiedlicher Schaltkulissen in Wirkverbindung, beispielsweise über einen in eine Nut eingreifenden Pin.
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Weiterhin ist aus der DPMA Anmeldung
DE 10 2019 107 626.9 und aus der parallelen PCT/EP2020/058182 der Anmelderin ein Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche jeweils hinsichtlich deren Beschreibung zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht werden, sodass die darin aufgeführten Merkmale auch als Merkmale der vorliegenden Anmeldung zu verstehen sind. In den oben genannten Anmeldungen, welche als interner, noch nicht veröffentlichter Stand der Technik zu verstehen sind, ist ein Schiebenockensysteme mit wenigstens einer Nockenwelle beschrieben worden, umfassend eine Trägerwelle mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen. 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.
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Die vorhergehend beschriebenen Schiebenockensysteme weisen folgende Nachteile auf:
- Bei den vorbekannten Schiebenockensystemen sind die Pins der Kopplungsstange, die mit den Nuten unterschiedlicher Schaltkulissen über die Pins in Wirkverbindung steht, bei den Schaltprozessen in hohem Maße materiell beansprucht. Dieses verringert die Haltbarkeit der beim Schaltprozess in Wirkverbindung stehenden Bauteile des Schiebenockensystems und auftretende Reibung erhöht zudem den Kraftstoffverbrauch.
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Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Schiebenockensystem vorzuschlagen, das es erlaubt, die Haltbarkeit des Schiebenockensystem zu erhöhen und den Energieverbrauch für die mit dem Schiebenockensystem durchführbaren Schaltprozesse abzusenken.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes gattungsgemäßes Schiebenockensystem, wobei das mit der Schaltkulisse über mindestens ein Kopplungselement wechselwirkendes Verstellelement zur Durchleitung von Schmiermittel eine Kanalstruktur aufweist, wobei die Kanalstruktur mindestens einen Eintritt und mindestens einen Austritt für Schmiermittel umfasst.
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Ein solches Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine weist wenigstens eine Nockenwelle umfassend eine Trägerwelle mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen auf. Die wenigstens zwei Schiebenockenelemente umfassen jeweils eine Schaltkulisse, 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. Im Schaltbetrieb wirken die Kopplungs-Pins 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. Folglich ermöglicht das Schiebenockensystem das Übertragen einer axialen Bewegung eines konventionell geschalteten Schiebenockenelements auf wenigstens ein weiteres Schiebenockenelement. Konventionell geschaltet bedeutet, dass die axiale Bewegung durch einen Antrieb, insbesondere durch einen Aktuator-Pin, eingeleitet wird. Besonderes Kennzeichen dieses erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist, dass das mit der Sekundärkulisse über mindestens ein Kopplungselement wechselwirkende Verstellelement zur Durchleitung von Schmiermittel eine Kanalstruktur aufweist, wobei die Kanalstruktur mindestens einen Eintritt und mindestens einen Austritt für Schmiermittel umfasst. Kanalstruktur im Sinne der Erfindung ist jedwede Struktur, die dazu geeignet ist, Schmiermittel zu leiten. Der Querschnitt einer solchen Struktur kann beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder quadratisch sein und als Bohrung oder als Einfassung unterschiedlicher Außenflächen von einer Vielzahl von Bauteilen ausgebildet sein.
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Durch ein solches Schiebenockensystem wird auf besonders vorteilhafte Art und Weise sichergestellt, dass die beim Schaltprozess beteiligten Kontaktflächen, insbesondere der Schaltkulisse sowie des mit der Schaltkulisse wechselwirkenden Kopplungselementes sowie einer etwaigen auf der Nockenwelle befindlichen Sperrscheibe, an der die beim Schalten auftretenden Kräfte abgestützt werden, in hinreichendem Maße mit Schmiermittel versorgt werden. Dieses resultiert neben einer verringerten Reibung bei den Schaltprozessen auch in einem geringeren Kraftstoffverbrauch und einer verlängerten Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist der mindestens eine Austritt der Kanalstruktur im Bereich der Kontaktstellen zwischen einem Kopplungselement des Verstellelementes und einer Schaltkulisse angeordnet, da hierdurch das Schmiermittel direkt in den Bereich der am meisten Reibung verursachenden Kontaktstellen gelangt. Hierdurch wird nicht nur eine sehr gute Schmiermittelversorgung sichergestellt, sondern zur Einsparung von Schmiermittel auch der Einsatz des Schmiermittels möglichst effizient gesteuert.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist die Nockenwelle durch Lagerstellen gelagert und der mindestens eine Austritt der Kanalstruktur im Bereich der Lagerstellen der Nockenwelle angeordnet. Hierdurch kann die ebenfalls einen nicht unwesentlichen Beitrag zur Gesamtreibung beitragende Lagerstelle der Nockenwelle optimal geschmiert werden, was vorteilhafterweise zu einer zusätzlichen Absenkung des Kraftstoffverbrauches und einer längeren Haltbarkeit der Lagerstellen führt.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist der mindestens eine Eintritt für Schmiermittel ein sich in axiale Richtung der Nockenwelle erstreckendes Langloch in dem Verstellelement. Dieses resultiert vorteilhafterweise darin, dass die Schmiermittelübergabe in jeder Schaltstellung des Verstellelementes möglich wird, was zu einer vereinfachten Herstellung des Schiebenockensystems sowie einer zuverlässigen Schmierung beiträgt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist die Kanalstruktur durch eine Bohrung gebildet. Diese Form der Ausbildung der Kanalstruktur ist besonders einfach in der Konstruktion.
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In einer zwar etwas komplizierter herzustellenden aber hinsichtlich der Schmiermitteldichtigkeit besonders zuverlässigen Variante der vorbeschriebenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist die die Kanalstruktur durch nicht durchgehende Kanäle ausgebildet. Dabei muss die Kanalstruktur gegossen werden, und zwar so, dass die gewünschte Kanalstruktur zur Schmiermittelleitung mit den erforderlichen Ein- und Auslässen erzeugt wird und gleichzeitig keine durchgehenden Kanäle entstehen. Auf diese Art und Weise wird ein im Vergleich zur Realisierung von durchgehenden Bohrungen erforderliches endseitiges Verschließen der Bohrungen zur Ausbildung der gewünschten Kanalstruktur, was aufwändig ist und mit einem Restrisiko der Undichtigkeit verbundenes ist, wirksam vermieden.
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Falls weniger Planungsaufwand bei der Konstruktion investiert werden soll, bietet es sich erfindungsgemäß an, die Bohrungen als durchgehende Bohrungen auszuführen. Dabei wird zugunsten des geringeren Planungsaufwandes bewusst der Mehraufwand in Kauf genommen, um die Bohrungen teilweise verschließen zu müssen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist das Verstellelement mit einem das Verstellelement aufnehmenden Gehäuse oder einer Zylinderkopfhaube gefügt, wobei das Gehäuse beziehungsweise die Zylinderkopfhaube eine Aussparung aufweisen, die zusammen mit dem Verstellelement mindestens einen Teil der Kanalstruktur ausbilden. Dabei kann die erforderliche Nut/Kontur zur Ausbildung einer Kanalstruktur in einem Bearbeitungsschritt an der jeweiligen die Kanalstruktur begrenzenden Fläche des Gehäuses und/oder der Zylinderkopfhaube hergestellt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anzahl der erforderlichen Bohrungen erheblich reduziert werden kann.
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In einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems ist das Schmiermittel ein Schmieröl, insbesondere das Schmieröl aus der Schmierölversorgung beziehungsweise dem Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine. Dieses geht mit dem Vorteil einher, dass die vorhandene Schmierölinfrastruktur der Brennkraftmaschine genutzt werden kann, ohne eine neue Schmierölinfrastruktur vorhalten zu müssen.
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Neben dem erfindungsgemäßen Schiebenockenelement betrifft die vorliegende Erfindung ferner eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem solchen Schiebenockensystem, insbesondere mehreren erfindungsgemäßen Schiebenockensystemen. Hierdurch kann die Haltbarkeit, der Wartungsaufwand und der Kraftstoffverbrauch einer solchen Brennkraftmaschine reduziert werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1: Eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems,
- 2: eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Schiebenockensystem mit nicht durchgehenden Kanälen,
- 3: eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Schiebenockensystem mit durchgehenden Bohrungen als Zwischenstand bei der Herstellung,
- 4: eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Schiebenockensystem gem. 3 mit endseitig verschlossenen Bohrungen zur Ausbildung der Kanalstruktur,
- 5: eine schematische Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Schiebenockensystem, wobei das Verstellelement mit einem das Verstellelement aufnehmenden Gehäuse gefügt ist und zusammen mit dem Verstellelement mindestens einen Teil der Kanalstruktur ausbildet und
- 6: eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße Schiebenockensystem gem. 5.
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt beziehungsweise erwähnt.
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In der 1 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems 1 dargestellt. Dieses weist wenigstens eine Nockenwelle 2 umfassend eine Trägerwelle 3 mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen auf, welche jeweils eine Schaltkulisse, beispielsweise eine Primär- 4 oder eine Sekundärschaltkulisse 5, aufweisen. Zur Lagerung weist die Nockenwelle 2 endseitig ein oder mehrere Lagerstellen 6 auf. Parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle 3 ist wenigstens ein Verstellelement 7 angeordnet, wobei das Verstellelement 7 in Richtung der Längsachse der Trägerwelle 3 axial verschiebbar ist. Die Schaltkulisse des Schiebenockenelements, welche durch den aktiv angesteuerten Antriebs (nicht dargestellt) geschaltet wird, wird als Primärschaltkulisse 4 bezeichnet. Die Schaltkulisse der Schiebenockenelemente, welche durch das Verstellelement 7 geschaltet werden, wird als Sekundärschaltkulisse 5 bezeichnet. Charakteristisch für das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Schiebenockensystem 1 ist, dass das mit der Sekundärkulisse 5 über mindestens ein Kopplungselement 8 wechselwirkende Verstellelement 7 zur Durchleitung von Schmiermittel eine Kanalstruktur 9 aufweist, wobei die Kanalstruktur 9 mindestens einen Eintritt 10 und mindestens einen Austritt 11 für Schmiermittel umfasst und dass der mindestens eine Austritt 11 der Kanalstruktur 9 im Bereich der Kontaktstellen zwischen einem Kopplungselement 8 des Verstellelementes 7 und einer Sekundärschaltkulisse 5 sowie einer auf der Nockenwelle befindlichen Sperrscheibe angeordnet ist. Auf diese Weise wird dank der Schmierung der relevanten Kontaktstellen sichergestellt, dass die Haltbarkeit des Schiebenockensystems 1 erhöht und der Energieverbrauch für die mit dem Schiebenockensystem durchführbaren Schaltprozesse abgesenkt wird.
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Zur besseren Visualisierung der Kanalstruktur 9 ist in 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems 1 dargestellt. Insgesamt verfügt das in 2 dargestellte Verstellelement über fünf Austritte 11 und einen Eintritt 10 von Schmiermittel. Bei dieser Ausgestaltung sind die Kanäle als nicht durchgehend 12 ausgeführt, was mit dem Vorteil einhergeht, dass kein nachträgliches Verschließen der Bohröffnungen erforderlich ist, so dass ein Restrisiko von Undichtigkeiten in Folge einer mangelnden Abdichtung zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Eine Möglichkeit eine solche Kanalstruktur auszubilden ist der Guss.
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Analog zu 2 sind in 3 durchgehende Bohrungen 13 gezeigt, die die Kanalstruktur definieren, wobei der dargestellte Zustand einen Zwischenzustand bei der Herstellung darstellt, da die Teile der Öffnungen zur Ausbildung der gewünschten Kanalstruktur 9, durch die Schmiermittel vom Eintritt 10 zu den Austritten 11 befördert wird, nach Abschluss des Bohrvorgangs noch zu verschließen sind.
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Der aus dem in 3 abgebildeten Zwischenzustand hervorgehende Endzustand ist in 4, einer Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Schiebenockensystem gemäß 3 mit endseitig verschlossenen Bohrungen zur Ausbildung der gewünschten Kanalstruktur 9, gezeigt.
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Des Weiteren ist in 5 eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems 1 in einer schematischen Seitenansicht abgebildet, wobei das Verstellelement 7 so mit einem das Verstellelement 7 aufnehmenden Gehäuse 14 gefügt ist, dass das Gehäuse 14 zusammen mit dem Verstellelement 7 mindestens einen Teil der Kanalstruktur 9 ausbildet und wobei dass Verstellelement 7 eine Aussparung aufweist, die einen Bypass zum Kopplungselement 8 bildet . Damit kann das Schmiermittel am gefügten Kopplungselement 8, beispielsweise einem Pin oder einer Buchse, vorbeigeführt und zu der zu schmierenden Stelle geleitet werden. Dabei kann die erforderliche Nut oder Kontur zur Ausbildung eines Teils der Kanalstruktur 9 in einem Bearbeitungsschritt an der jeweiligen die Kanalstruktur 9 begrenzenden Fläche des Gehäuses 14 hergestellt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anzahl der erforderlichen Bohrungen erheblich reduziert werden kann. Zur besseren räumlichen Vorstellung ist in 6 eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße Schiebenockensystem gemäß 5 gegeben, wobei das aus dem Austritt 11 austretende Schmiermittel durch drei Pfeile symbolisiert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiebenockensystem
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Trägerwelle
- 4
- Primärschaltkulisse
- 5
- Sekundärschaltkulisse
- 6
- Lagerstelle
- 7
- Verstellelement
- 8
- Kopplungselement
- 9
- Kanalstruktur
- 10
- Eintritt
- 11
- Austritt
- 12
- nicht durchgehender Kanal
- 13
- durchgehende Bohrung
- 14
- Gehäuse
- 15
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011054218 A1 [0002]
- DE 102019107 [0004]
