DE10211394A1

DE10211394A1 - Betätigungsmittel für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10211394A1
Application number: DE2002111394
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Christof Faria; Matthias Dittrich
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-10-09

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Betätigungsmittel (1) für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das in Eingriff mit einer kulissenartigen Nut (2) wie einer Spiralnut eines Nockenstücks (3) auf einer Nockenwelle zur zwangsgesteuerten Hubumschaltung zwischen wenigstens zwei auf dem Nockenstück (3) nebeneinander liegenden Hubnocken unterschiedlichen Verlaufs bringbar ist, wobei das Betätigungsmittel (1) einen teleskopartig verlagerbaren Bolzen (4) mit einem Endstück (5) für einen unmittelbaren Eingriff in die Nut (2) hat, welcher Bolzen (4) über ein extern ansteuerbares Verlagerungsmittel (6) beaufschlagbar ist, wobei erfindungsgemäß das Endstück (5), ausgehend von dessen planer Stirnseite (7), einen in Axialrichtung gesehen tonnenartig-balligen Außenmantel (8) besitzt und wobei die Nut (2), zumindest über deren weitestgehenden Umlauf, eine zu dem Außenmantel (8) komplementäre Ausbildung aufweist. DOLLAR A Aufgrund der tonnenartig-balligen Ausgestaltung des Außenmantels (8) des Endstücks (5) kann dieses mit dem Bolzen (4) nicht mehr ungewollt aus der Nut (2) während eines Nockenumlaufs ausfahren.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Betätigungsmittel für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das in Eingriff mit einer kulissenartigen Nut wie einer Spiralnut eines Nockenstücks auf einer Nockenwelle zur zwangsgesteuerten Hubumschaltung zwischen wenigstens zwei auf dem Nockenstück nebeneinander liegenden Hubnocken unterschiedlichen Verlaufs bringbar ist, wobei das Betätigungsmittel einen teleskopartig verlagerbaren Bolzen mit einem Endstück für einen unmittelbaren Eingriff in die Nut hat, welcher Bolzen über ein extern ansteuerbares Verlagerungsmittel beaufschlagbar ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Betätigungsmittel ist in der DE 196 11 641, Fig. 1 oben, offenbart. Gezeigt ist ein Ventiltrieb mit einer indirekten Ventilbetätigung über hebelartige Betätigungsglieder. Über ein wahlweise in Eingriff bringbares, externes Betätigungsmittel sind Nockenstücke mit Nocken unterschiedlichen Hubverlaufs wahlweise mit einer Gegenlauffläche am hebelartigen Betätigungsglied in Kontakt bringbar.

Nachteilig ist es, daß aufgrund einer einfachen, zylindrischen Ausbildung eines Endstücks des Betätigungsmittels die Gefahr dessen Herausrutschens aus einer Spiralnut des entsprechenden Nockenstücks besteht. Hat beispielsweise, trotz ausgelöstem Schaltbefehl am Betätigungsmittel, das Endstück vorzeitig und somit unerwünscht die Spiralnut verlassen, so ist das entsprechende Nockenstück mit darauf befestigten Hubnocken nicht ausreichend weit über die entsprechende Gegenlauffläche verlagert. Dies kann ungünstigstenfalls zu einem Abkippen des Nockenfolgers führen oder dessen Gegenlauffläche kann stark verschleißen bzw. kann es zu einer unerwünschten Geräuschbildung kommen. Auch ist es denkbar, daß der gesamte Ventiltrieb zerstört wird.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Betätigungsmittel der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Endstück, ausgehend von dessen planer Stirnseite, einen in Axialrichtung gesehen tonnenartig-balligen Außenmantel besitzt, wobei die Nut, zumindest über deren weitestgehenden Umlauf, eine zu dem Außenmantel komplementäre Ausbildung aufweist.

Somit wird das entsprechende Endstück zwangsweise durch Formschluß so lang in der kulissenartigen Nut gehalten, bis die axiale Verschiebebewegung des Nockenstücks auf der Nockenwelle wunschgemäß abgeschlossen ist. Gerade die tonnenartig-ballige Ausbildung des Endstücks mit komplementär gestalteter Nut ist besonders vorteilhaft. Die Nut kann beispielsweise mit einem einfachen Kugelkopffräser gefertigt werden. Die ballige Ausbildung des Endstücks mit Nut hat zudem den Vorteil einer deutlich reduzierten Flächenpressung im Kontaktbereich. Zudem ist, beispielsweise bei toleranzbedingter leichter Schrägstellung des Bolzens mit Endstück in der Nut, trotzdem eine hervorragende Anschmiegung des Außenmantels des Endstücks gegenüber der Nut gegeben. Das Endstück zentriert sich sozusagen selbst in der Nut, wobei Verschleiß vermieden ist.

Der Schutzbereich dieser Erfindung bezieht sich insbesondere auf derartige Nockenschaltsysteme, bei welchen das Betätigungsmittel separat vom Nockenfolger angeordnet ist und Nockenstücke mit Nocken unterschiedlichen Hubes auf der Nockenwelle zur Hubumschaltung verlagert werden können.

Durch zweckmäßige Gestaltung des Hinterschnitts am Endstück, gemäß einem Unteranspruch, ist ein besonders guter Schutz gegen "Herausrutschen" des Endstücks aus der Nut gewährleistet. Zweckmäßigerweise hat die Nut nicht näher dargestellte Ein- und Auslaufzonen, wobei insbesondere über die Auslaufzone der Bolzen wiederum in Richtung Verlagerungsmittel im Betätigungsmittel verschoben werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung soll das Verlagerungsmittel als Permanent-Elektrohaftmagnet ausgebildet sein. Gleichzeitig ist es vorgesehen, den Bolzen endseitig mit einem permanentmagnetischen Anker zu versehen, welcher somit im unbestromten Zustand des Verlagerungsmittels an diesem anliegt. Im Ruhezustand und somit bei Nichtbestromung des Verlagerungsmittels ist das Endstück aus der Nut ausgefahren. Dem Fachmann erschließen sich an dieser Stelle noch weitere Verlagerungsmittel wie beispielsweise hydraulische, so wie in der eingangs zitierten DE 196 11 641 genannt, wobei auch rein mechanische und ähnliche Maßnahmen denkbar sind.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Nockenstück in Umfangsrichtung fest, jedoch axial beweglich auf der Nockenwelle zu führen. Denkbar sind jedoch auch Ausgestaltungen mit Nockenstücken, die zwar eine Spiralnut haben, jedoch auch axial fest auf der Nockenwelle verlaufen. Diese Spiralnut dient somit als Steuernut für ein Betätigungsmittel, welches bei Eingriff in die Nut selbst axial bewegt wird.

Schließlich ist es vorgeschlagen, die Stirnseite des Endstücks bei Eingriff in die Nut beabstandet zu einem Grund der Nut auszubilden. Diese Maßnahme mindert die Reibleistung im Ventiltrieb.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Betätigungsmittel mit erfindungsgemäß gestaltetem Endstück und die
Fig. 2 eine vergrößert dargestellte Ansicht des Endstücks nach Fig. 1 mit dessen Umgebungskonstruktion.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Fig. 1 offenbart ein Betätigungsmittel 1, so wie es von seinem Grundaufbau und Einsatz aus der DE 196 11 641, insbesondere Fig. 1, 2 hervorgeht. Das Betätigungsmittel 1 hat einen in diesem teleskopartig verlaufenden Bolzen 4 mit einem Endstück 5. An einer dem Endstück 5 abgewandten Seite 12 ist ein permanentmagnetischer Anker 13 befestigt. Dieser liegt an einem Verlagerungsmittel 6 an, das als Permanent-Elektrohaftmagnet 10 ausgestaltet ist. Im unbestromten Zustand hält Letztgenannter den Anker 13 mit Bolzen 4 und Endstück 5 in ausgerückter Position in Anlage.
Ein Federmittel 11 wirkt in Ausschieberichtung auf den Bolzen 4 mit Endstück 5, um nach Bestromung des Permanent-Elektrohaftmagneten 10 und somit Überwindung der Magnetkraft des Ankers 13 eine Verlagerung des Endstücks 5 in eine spiralförmige Nut 2 zu ermöglichen.
Das Endstück 5 hat, wie in vergrößerter Ansicht aus Fig. 2 hervorgeht, einen tonnenartig-balligen Außenmantel 8, wobei eine Stirnseite 7 des Endstücks 5 plan hergestellt ist. Mit "3" ist ein Abschnitt eines Nockenstücks in Fig. 2 bezeichnet, welches auf einer Nockenwelle (nicht dargestellt) axial verschieblich ist, so wie in der DE 196 11 641 beschrieben. Die Nut 2 hat, wie in der vorgenannten DE-Schrift aufgeführt, jedoch auch wie in der DE 199 45 340 dargestellt, in Umfangsrichtung einen spiralartigen Verlauf. Bei über das Verlagerungsmittel 6 ausgelöstem Einrücken des Endstücks 5 in die Nut 2 wird somit das Nockenstück 3 axial auf der Nockenwelle verlagert. Gleichzeitig hat das Nockenstück 3 zumindest zwei nebeneinander liegende Nocken unterschiedlichen Hubverlaufs, so daß über das Einrücken des Endstücks 5 in die Nut 2 unterschiedliche Nockenkonturen einem Nockenfolger zum Zwecke einer Erzielung unterschiedlicher Ventilhubverläufe zugeordnet werden können.
Wie genannt hat der Außenmantel 8 des Endstücks 5 einen tonnenartigballigen Verlauf. In Richtung zum Bolzen 4 geht das Endstück 5 in einen Hinterschnitt 9 (siehe Fig. 1) über. Vorzugsweise ist ein Radius R des Endstücks 5 größer als ein Halbmesser H des verbleibenden Bolzens 4 gestaltet.
Rückt das Endstück 5 nach ausgelöstem Schaltbefehl am Permanent- Elektrohaftmagneten 10 und über die Kraft des Federmittels 11 in die Nut 2 ein (geeignet Ein- und Ausläufe an der Nut 2 vorausgesetzt), wird durch den in Ausrückrichtung vorhandenen Formschluß ein unerwünschtes Herausrutschen des Endstücks 5 während dessen gewollten Eingriffs in die Nut 2 verhindert. Fehlstellung des zu verlagernden Nockenstücks 3 mit den beschreibungseinleitend genannten Nachteilen sind somit wirkungsvoll vermieden.
Des weiteren erfolgt durch den balligen Außenmantel 8 mit komplementär gestalteter Nut 2 eine hervorragende Anschmiegung des Endstücks 5 in der Nut 2 mit geringer Flächenbelastung. Gleichzeitig ist bei leichter Verkippung des Betätigungsmittels 1 relativ zum Nockenstück 3 trotz allem eine gute Anschmiegung gegeben. Aufgrund der beabstandeten Ausgestaltung der Stirnseite 7 zum Grund 14 der Nut 2 liegt zudem ein relativ reibungsarmer Kontakt in diesem Bereich vor.
Wichtig ist es auf jeden Fall, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Endstücks 5 mit Nut 2 ein vollständiges Verschieben des Nockenstücks 3 von einer Endlage in die andere unter allen Umständen gewährleistet ist.
Zum prinzipiellen Aufbau derartiger Nockenschaltsysteme mit Betätigungsmittel wird an dieser Stelle noch einmal auf die DE 196 11 641 bzw. auf die DE 199 45 340 verwiesen, wobei aus letzterer ein Nockenschaltsystem mit einem auch axial fest auf der Nockenwelle sitzenden Nockenstück mit Spiralnut hervorgeht. Liste der Bezugszahlen und -zeichen 1 Betätigungsmittel
2 Nut
3 Nockenstück
4 Bolzen
5 Endstück
6 Verlagerungsmittel
7 Stirnseite
8 Außenmantel
9 Hinterschnitt
10 Permanent-Elektrohaftmagnet
11 Federmittel
12 Seite
13 Anker
14 Grund
15 Gehäuse
R Radius
H Halbmesser

Claims

1. Betätigungsmittel (1) für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, das in Eingriff mit einer kulissenartigen Nut (2) wie einer Spiralnut eines Nockenstücks (3) auf einer Nockenwelle zur zwangsgesteuerten Hubumschaltung zwischen wenigstens zwei auf dem Nockenstück (3) nebeneinander liegenden Hubnocken unterschiedlichen Verlaufs bringbar ist, wobei das Betätigungsmittel (1) einen teleskopartig verlagerbaren Bolzen (4) mit einem Endstück (5) für einen unmittelbaren Eingriff in die Nut (2) hat, welcher Bolzen (4) über ein extern ansteuerbares Verlagerungsmittel (6) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Endstück (5), ausgehend von dessen planer Stirnseite (7), einen in Axialrichtung gesehen tonnenartig-balligen Außenmantel (8) besitzt, wobei die Nut (2), zumindest über deren weitestgehenden Umlauf, eine zu dem Außenmantel (8) komplementäre Ausbildung aufweist.

2. Betätigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Radius (R) des Endstücks (5) wenigstens geringfügig größer als ein Halbmesser (H) des zylindrisch gestalteten Bolzens (4) ist.

3. Betätigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (8) des Endstücks (5) auf einer der Nut (2) abgewandten Seite in einem ringartigen Hinterschnitt (9) ausläuft.

4. Betätigungsmittel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlagerungsmittel (6) ein Permanent- Elektrohaftmagnet (10) ist, wobei an einer der Nut (2) abgewandten Seite (12) des Bolzens (4) zumindest mittelbar ein permanentmagnetischen Anker (13) befestigt ist, über welchen der Bolzen (4) im unbestromten Zustand des Permanent-Elektrohaftmagneten (10) an diesem und somit dessen Endstück (5) außer Eingriff von der Nut (2) gehalten ist und wobei ein Federmittel (11) wie eine Druckfeder den Bolzen (4) in Richtung zur Nut (2) beaufschlagt.

5. Betätigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenstück (3) in Umfangsrichtung fest, jedoch axial beweglich auf der Nockenwelle geführt ist.

6. Betätigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (7) des Endstücks (5) bei Eingriff in die Nut (2) beabstandet zu einem Grund (14) der Nut (2) verläuft.