EP3067524B1 - Stellelement zum axialen verschieben einer entlang einer nockenwellenachse verschiebbar gelagerten nockenwelle - Google Patents

Stellelement zum axialen verschieben einer entlang einer nockenwellenachse verschiebbar gelagerten nockenwelle Download PDF

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EP3067524B1
EP3067524B1 EP15198234.5A EP15198234A EP3067524B1 EP 3067524 B1 EP3067524 B1 EP 3067524B1 EP 15198234 A EP15198234 A EP 15198234A EP 3067524 B1 EP3067524 B1 EP 3067524B1
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EP
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camshaft
section
positioning element
guide
actuator
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Kendrion Villingen GmbH
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Publication date
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    • F01L2013/10—Auxiliary actuators for variable valve timing
    • F01L2013/101—Electromagnets

Definitions

  • the present invention relates to an actuating element for axially displacing a displaceably mounted camshaft or a camshaft section displaceably mounted on a shaft along the camshaft axis. Furthermore, the invention relates to a device for axially displacing a camshaft or a camshaft section, comprising an axially displaceable camshaft or an axially displaceable camshaft section, which or has one or more projections, and such an actuating element.
  • Camshafts have a number of cams that represent eccentric portions on the camshaft.
  • the cams can either be fixedly arranged on the camshaft or on camshaft sections which can be applied in a rotationally fixed but axially displaceable manner to a cylindrical shaft. With the cams adjacent axially displaceable components can be moved by turning the camshaft at regular intervals.
  • a prominent application of the camshafts is thereby the opening and closing of valves in an internal combustion engine.
  • it is possible to change the engine characteristics for example, from a comfort-oriented to a sporty characteristic, which, inter alia, by changing the valve lift caused by the Shape of the cam is determined, is implemented.
  • different engine speeds require variable valve lifts to optimize torque and fuel consumption.
  • a second section is a second cam, which is smaller in comparison to the first cam and has a different geometry, and thus the valve when turning the camshaft with a second lift curve compared to the first lift curve less far and for a shorter time with a other speed profile opens.
  • a valve which cooperates with the first section is not actuated at all during rotation of the camshaft, which is the case, for example, when the cylinder is switched off.
  • the in FIG. 1 shown camshaft portion each has two of these sections, so that two of these camshaft sections must be provided for a four-cylinder internal combustion engine.
  • the actuators Since the plungers of the actuators have to be moved back and forth coordinated with each other, the actuators are constructed relatively complicated.
  • the grooves must be milled into the camshaft, which is therefore particularly associated with a considerable manufacturing effort, since a separate groove is provided for each plunger, which also each have their own cross-section.
  • the camshaft is weakened in the area in which the grooves are arranged, which increases the likelihood of breakage in this area. This probability is increased by voltage spikes caused by the grooves.
  • the axial displacement of the camshaft or the camshaft section takes place in the following manner:
  • the actuator is moved to the first position, in which the projection cooperates with the actuating element.
  • the camshaft is rotated by a certain amount, for example, 90 °, wherein the projection moves along the guide portion so that the shape of the guide portion dictates the amount and motion profile of the axial displacement of the camshaft or camshaft portion along the camshaft axis.
  • the actuator is moved to the second position and the camshaft can be used as intended.
  • the guide section comprises one or more guide surfaces of the actuating element, which are inclined at least in sections with respect to a center plane of the actuating element.
  • the median plane should be such that it divides the actuator into two substantially equal halves.
  • the guide surfaces are the outer surfaces of the actuating element, which limit the actuating element to the outside. The guide surfaces thus enclose an angle with the median plane.
  • the guide portion comprises a first guide surface and a second guide surface, wherein the first guide surface and the second guide surface are inclined in opposite directions with respect to the center plane.
  • a first projection with the first guide surface together whereby the camshaft or the camshaft portion is axially displaced in the first direction.
  • a second projection cooperates with the second guide surface, whereby the camshaft or the camshaft portion is axially displaced in the opposite direction.
  • the two projections can be arranged axially spaced on the camshaft. Between the two adjustment steps, the adjusting element is moved to the second position.
  • the first guide groove and the second guide groove intersect.
  • the camshaft can be displaced axially by turning in the same direction with a projection both one and in the opposite direction.
  • the two guide grooves can be designed so that the projection is axially positioned after passing through the first guide groove, that it then engages in the second guide groove, without the actuator must be axially displaced or a second projection must be provided.
  • a very compact actuator can be provided, which allows the displacement of the camshaft or the camshaft portion in both directions with only one projection, without the actuator must be arranged axially displaceable. Consequently, a very cost-effective and mechanically simple camshaft displacement can be realized.
  • the first guide groove has a first cross section and the second guide groove has a second cross section which differs from the first cross section.
  • This embodiment is particularly suitable when a plurality of first guide grooves and a plurality of second guide grooves are provided.
  • the actuator can be moved a little further to the camshaft, for example, during axial advancement of the camshaft or the camshaft portion, so that the projection of the deeper groove is clearly guided even at crossing points.
  • the actuator is moved slightly less far to the camshaft, so that the projection is guided only by the less deep groove and does not intervene in the deeper groove at the intersection. Consequently, then there are several first positions in which the projection can interact only with a specific groove. Alternatively, multiple protrusions of different sizes may be used.
  • the tubular curved section sweeps over a first angle of about 70 ° to about 110 ° or a second angle of about 160 ° to about 200 ° relative to a center plane of the actuating element.
  • the tubular arched portion covers an angle of 90 ° or 180 °, it can be manufactured particularly easy to manufacture.
  • the actuator can be mounted with a arranged on the bisecting the first or second angle bearing portion. In this case, a rocker-like mounting of the actuating element is realized.
  • the tubular arched portion is then divided by the storage portion into first and second subsections. In this case, the actuator can be moved not only between the first and the second, but between the second and a third position. In the first position, the projection can engage in the first subsection and in the third position in the second subsection.
  • the actuator can be mounted so that when failure of a moving means with which the actuator is moved, it is ensured that the camshaft or the camshaft portion remain in a usable position or is reset in this. As a result, the internal combustion engine can continue to be operated and the camshaft or the camshaft section can be automatically returned to an uncritical position even if the movement device fails. This is particularly important in a cylinder deactivation, so that it is prevented that all cylinders can be switched off in case of failure of the moving device.
  • the engine will not be damaged and the vehicle will continue to function albeit limited, allowing the driver to visit the service unaided. The reliability is thereby increased.
  • the actuating element has an actuating portion which cooperates with an actuator for moving the actuating element between the first position and the second position.
  • the actuator can move the actuating element between the first and the second position solely by pressing and / or pulling the operating section by utilizing the lever ratios with a very small adjusting force.
  • a special embodiment of the actuating portion is not necessary.
  • the actuator can be constructed very simply.
  • the device according to the invention design the axial adjustment of a camshaft or of a camshaft section in a particularly simple manner, in particular, because the camshaft does not have to be provided with difficult to be produced guide grooves, which also weaken the camshaft at this point. Rather, it is sufficient to provide the camshaft or the camshaft section with a projection or to use a projection already present on the camshaft or the camshaft section, namely one of the cams, for the axial displacement of the camshaft.
  • the projection may have any shape and may, for example, also angled contours, which are comparable to a finger follower include.
  • the guide portion comprises one or more guide surfaces of the actuator, which are at least partially inclined with respect to a center plane of the actuator and the actuator is arranged with respect to the camshaft so that the center plane is substantially parallel to a plane perpendicular to a camshaft axis extending camshaft plane ,
  • the guide surfaces include a certain angle with respect to a camshaft plane extending perpendicular to the camshaft axis, so that a force acting parallel to the camshaft axis is exerted on the projection when the camshaft is rotated and the actuator is in the first position , By this axially acting force, the camshaft or the camshaft portion is moved along the camshaft axis.
  • the guide section preferably has one or more guide grooves which are inclined at least in sections relative to a center plane, wherein the actuating element is arranged with respect to the camshaft such that the midplane extends substantially parallel to a camshaft plane extending perpendicular to a camshaft axis. This also ensures that when rotating the camshaft, an axial force exerted by the guide grooves on the projection is, whereby the camshaft or the camshaft portion is axially displaced.
  • the device may comprise an actuator which cooperates with an actuating portion of the actuating element for moving the actuating element between the first position and the second position.
  • an actuator it is possible to move the actuator in the desired manner between the first and the second position.
  • the actuator can be integrated into a control and regulating circuit of an internal combustion engine so that the camshaft or the camshaft section can be displaced axially in one direction or the other due to a specific event.
  • the projection or projections are formed by cams of the camshaft or by the camshaft section.
  • the camshaft or not at all made to be able to be axially displaced with the device according to the invention, since the cams themselves can interact with the actuator so that an axial adjustment of the camshaft or camshaft section is possible.
  • An additional manufacturing effort on the camshaft or on the camshaft section is not necessary. consequently can the camshaft produce particularly favorable, without having to give up the axial displacement.
  • the projection is designed as a pin mounted in the camshaft or in the camshaft section.
  • the cams themselves form the projection
  • an additional manufacturing effort is necessary to secure the pin in the camshaft or in the camshaft section, but clearly compared to the known in the art, axially displaceable camshaft is lower, since the camshafts according to the invention need not be provided with a complicated groove.
  • the manufacturing effort for attaching the pin in the camshaft or in the camshaft section is comparatively small.
  • a bolt or a pin can be used as an alternative to the pin.
  • the pin can be formed by the main body of the camshaft or the camshaft section, so that it does not represent a separate component.
  • the abrasion can interfere with the operation of the Camshaft and the device according to the invention affect. If, however, the pin is rotatably mounted, the pin is rubbed off evenly, so that no flattening arise. Furthermore, the abrasion can be reduced by the fact that the pin does not slide along the guide portion, but rolls on the guide portion. The rolling can be promoted by roughening the contact areas between the pin and the guide portion.
  • first cam 20 actuates an unillustrated valve of an internal combustion engine, also not shown, with a first lift curve
  • second cam 22 actuates the valve with a second lift curve, whereby the valve is opened less widely and for a shorter time than with the first lift curve.
  • the internal combustion engine can be operated with different characteristics, for example in a comfort-oriented or a sporty mode.
  • the camshaft portion 10 In order to operate the engine in the various modes or to completely shut off a cylinder, the camshaft portion 10 must be along the camshaft axis A N are axially displaced, so that the valve with one of the three sections 18 1 to 18 3 on the lateral surface 14 of the camshaft portion 10 can cooperate.
  • FIG. 2 a first embodiment of an actuating element according to the invention 24 1 is shown with reference to a perspective view.
  • the adjusting element 24 1 according to the invention has a tubular curved section 26 and a storage section 28.
  • the storage section 28 is designed approximately hollow cylindrical, so that the adjusting element 24 1 can be rotatably supported about a rotational axis A D.
  • the bearing can also be designed so that the actuator 24 1 along the axis of rotation A D is displaced, but this is not required.
  • the tubular curved section 26 is subdivided into two substantially equal halves from a central plane E, which runs essentially perpendicular to the axis of rotation A D.
  • positioning element 24 1 the present invention has a number of guide portions 30 which are formed in the illustrated example of guide surfaces 32 and guide grooves 34th
  • the actuating element 24 1 has a first guide surface 32 1 and a second guide surface 32 2 , which at the same time constitute the left and right outer surfaces of the tubular curved section 26 of the actuating element 24 1 relative to the center plane E.
  • the first and the second guide surface 32 1 , 32 2 are inclined with respect to the center plane E by a certain angle, wherein the distance between the two guide surfaces 32 1 , 32 2 increases with increasing distance from the axis of rotation A D. Consequently, the tubular curved portion 26 has a trapezoidal shape in its development.
  • first guide grooves 34 1 and two second guide grooves 34 2 which are respectively parallel to each other and also inclined with respect to the center plane E. But it is just as possible, the two first guide grooves 34 1 do not run parallel to each other, which may also apply to the second guide grooves 34 2 .
  • the first guide surface 32 1 extend parallel to the first guide grooves 34 1 and the second guide surface 32 2 parallel to the second guide grooves 34 2 , where also other courses are conceivable. It is also possible to provide more than two first guide grooves 34 1 and two second guide grooves 34 2 .
  • the first guide grooves 34 1 and the second guide grooves 34 2 are oppositely inclined with respect to each other, so that some of the guide grooves 34 intersect within the tubular arched portion 26.
  • the two first guide grooves 34 1 have a first cross section Q 1 and the two second guide grooves 34 2 have a second cross section Q 2 , wherein the second cross section Q 2 is wider than the first cross section Q 1 .
  • both the first and the second guide grooves 34 1 , 34 2 have a substantially rectangular cross-section.
  • FIG. 3 a first embodiment of a device according to the invention 36 1 is shown with reference to a perspective view.
  • the device 36 1 comprises an axially displaceable along the camshaft axis A N camshaft portion 10 and the in FIG. 2 shown actuator 24 1 .
  • the camshaft portion 10 is substantially identical to that in the FIG. 1 is shown, however, has two projections 38 which are arranged in one of the disk-shaped sections 16.
  • the two projections 38 are realized as a first pin 40 and a second pin 42 which are radially projecting to a certain extent on the disc-shaped portion 16 and, for example, as hardened pins 40, 42 are formed.
  • the two pins 40, 42 are pressed into the camshaft section 10 and aligned with each other.
  • FIG. 3 is clearly visible that the tubular curved portion 26 sweeps over a lying in the center plane E angle of about 90 °. Furthermore, it can be seen that the axis of rotation A D , about which the adjusting element 24 1 is rotatably mounted, and the camshaft axis A N are parallel. In addition, a comparison of the Figures 2 and 3 in that the adjusting element 24 1 is arranged with respect to the camshaft section 10 such that the median plane E runs parallel to a plane perpendicular to the camshaft axis A N.
  • the adjusting element 24 1 can be mounted, for example, on the cylinder head or on the valve train of the internal combustion engine or on the engine cover.
  • the actuator 24 1 is moved with a plunger 44 of an actuator 45 shown only greatly simplified between a first position and a second position.
  • the actuator may comprise an electromagnet, wherein only one plunger 44 is sufficient to realize more complicated Verstellab réelle the camshaft section 10.
  • the first position should be defined so that at least one of the pins 40, 42 cooperates with the actuator 24 1
  • the second position should be defined so that none of the pins 40, 42 cooperates with the actuator 24 1 .
  • the first position may change during the displacement of the camshaft section 10.
  • the plunger acts 44 with an actuating portion 46 together, which has a recess 48 in the present example, in which the plunger 44 engages.
  • one of the pins 40, 42 slides along one of the guide surfaces 32 or one of the guide grooves 34, thereby selecting a force acting along the camshaft axis A N on the respective pin 40, 42 due to its inclination with respect to the center plane E not shown is applied, so that the camshaft portion 10 is axially displaced along the camshaft axis A N. If the camshaft portion 10 has been moved to the desired axial position, the actuator 24 1 is moved back to the second position.
  • the adjusting element 24 1 is moved up again to the camshaft section 10, wherein the inclination of the guide grooves 34 is selected so that the pin 42 engages after passing through a guide groove 34 in the next guide groove 34.
  • the pin 42 then engages the left of the first guide grooves 34 1 , so that the camshaft portion 10 is further axially displaced in the same direction that the portion 18 3 cooperates with the valve.
  • camshaft section 10 If the camshaft section 10 is to be pushed back axially, then either the first pin 40 is used by a corresponding rotation of the camshaft section 10, which protrudes a little further beyond the lateral surface 14 in comparison to the second pin 42, or the actuating element 24 1 becomes slightly further on Camshaft section 10 moved up and brought back the second pin 42 into engagement. This ensures that the pins 40, 42 are guided only by the lower second guide grooves 34 2 . A further axial displacement of the camshaft section 10 can also take place via the guide surfaces 32 1 and 32 2 .
  • the actuator 24 1 can be pulled by the plunger 44 in the second position or a spring mechanism can be provided, which biases the actuator 24 in the first or second position, so that the plunger 44 has to apply only one-directional force, causing the Actuator 45 can be very simple.
  • the actuator may also include a bistable solenoid.
  • the two camshaft sections 10 1 , 10 2 are moved axially with the same actuator 24 2 .
  • the axial displacement of the camshaft sections 10 1 , 10 2 along the camshaft axis A N is done in the manner described above.
  • FIG. 5 a third embodiment of the actuator 24 according to the invention 24 3 is shown with reference to a perspective view.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the inventive device 36 3 with the in FIG. 5 shown actuator 24 3 , which cooperates with a camshaft portion 10.
  • the camshaft section 10 has two pins 40, 42 which are in FIG. 6 are not recognizable and contrary to the in FIG. 3 embodiment shown are not aligned.
  • the actuator 24 3 is in the second position when the first subsection 50 and the second subsection 52 have the same distance to the camshaft section 10, so that the actuator 24 3 with none of the two pins 40, 42 cooperates.
  • the actuator 45 pulls the plunger 44 towards itself, the actuator 243 is rotated in a first direction about the axis of rotation A D and the first subsection 50 of the tubular arched portion 26 cooperates with the in FIG. 6 rear pin 40 together.
  • a magnet may be formed pressing, which rotates the pin in a cam. The pin then rotates in the direction of track 26 and 50 and should not be engaged. The magnet is pressed. The half shell with Adjustment track is not engaged. If the adjustment pin passes through the axis of rotation 28, it can be inserted into the corresponding track on the second quarter shell and displaces the cam, for example, to the left. If the actuator is not actuated when meshing on the first half-shell in tracks 26 and 50, it is for example pushed to the right. Analogously, this happens with pulling variants.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stellelement zum axialen Verschieben einer verschiebbar gelagerten Nockenwelle oder eines auf einer Welle entlang der Nockenwellenachse verschiebbar gelagerten Nockenwellenabschnitts. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum axialen Verschieben einer Nockenwelle oder eines Nockenwellenabschnitts, umfassend eine axial verschiebbare Nockenwelle oder eines axial verschiebbaren Nockenwellenabschnitts, die oder der einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, und ein derartiges Stellelement.
  • Nockenwellen weisen eine Anzahl von Nocken auf, die exzentrische Abschnitte auf der Nockenwelle darstellen. Die Nocken können entweder fest auf der Nockenwelle oder auf Nockenwellenabschnitten angeordnet sein, die drehfest aber axial verschiebbar auf eine zylindrische Welle aufbracht werden können. Mit den Nocken können angrenzend angeordnete, axial verschiebbare Bauteile durch Drehen der Nockenwelle in regelmäßigen Abständen verschoben werden. Eine hervorzuheben Anwendung der Nockenwellen stellt dabei das Öffnen und Schließen von Ventilen in einem Verbrennungsmotor dar. In modernen Verbrennungsmotoren ist es möglich, die Motorcharakteristik beispielsweise von einer komfortbetonten zu einer sportlichen Charakteristik zu verändern, was unter anderem durch die Veränderung des Ventilhubs, der durch die Form der Nocken bestimmt wird, umgesetzt wird. Zudem erfordern unterschiedliche Motordrehzahlen variable Ventilhübe, um das Drehmoment und den Kraftstoffverbrauch zu optimieren. Andere Verbrennungsmotoren weisen eine Zylinderabschaltung auf, bei denen einige der Zylinder zum Einsparen von Kraftstoff abgeschaltet werden können. In diesem Fall müssen die Ventile der abgeschalteten Zylinder gar nicht mehr geöffnet werden. Auch hier ist es vorteilhaft, nicht nur einzelne Zylinder abzuschalten, sondern auch variable Ventilhübe aus den oben genannten Gründen zu ermöglichen. Derartige Verbrennungsmotoren erfordern Nockenwellen, die Nocken mit unterschiedlicher Größe und Form aufweisen. Ein Nockenwellenabschnitt für eine derartige Nockenwelle ist in Figur 1 gezeigt, dessen Mantelfläche in drei Abschnitte unterteilt werden kann. In einem ersten Abschnitt befindet sich ein erster Nocken, der ein Ventil eines Verbrennungsmotors mit einer ersten Hubkurve öffnet. In einem zweiten Abschnitt befindet sich ein zweiter Nocken, der im Vergleich zum ersten Nocken kleiner ist und eine andere Geometrie aufweist, und somit das Ventil beim Drehen der Nockenwelle mit einer zweiten Hubkurve im Vergleich zur ersten Hubkurve weniger weit und für eine kürzere Zeit mit einem anderen Geschwindigkeitsprofil öffnet. In einem dritten Abschnitt befindet sich überhaupt kein Nocken, so dass ein Ventil, welches mit dem ersten Abschnitt zusammenwirkt, beim Drehen der Nockenwelle überhaupt nicht betätigt wird, was beispielsweise bei einem abgeschalteten Zylinder der Fall ist. Der in Figur 1 gezeigte Nockenwellenabschnitt weist jeweils zwei dieser Abschnitte auf, so dass für einen Vierzylinder-Verbrennungsmotor zwei dieser Nockenwellenabschnitte vorgesehen werden müssen.
  • Um jedoch das Ventil mit den unterschiedlichen Hubkurven öffnen und schließen zu können, muss die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt axial verschoben werden, um die jeweils die entsprechenden Nocken mit dem Ventil zusammenwirken zu lassen. Bei bekannten Lösungen, die beispielsweise in der DE 10 2007 307 232 A1 , der EP 2 158 596 B1 und der DE 10 2013 102 241 A1 beschrieben sind, weisen die Nockenwellen verschiedene Nuten auf, in welche ein Aktuator mit einer unterschiedlichen Anzahl von Stößeln eingreift. Die Nuten stellen dabei einen Führungsabschnitt dar und bilden zusammen mit den eingreifenden Stößeln eine Kulissenführung zur axialen Verstellung der Nockenwelle, welche hierzu um ein bestimmtes Maß gedreht werden muss. Weitere Stellelemente zum axialen Verschieben einer entlang einer Nockenwellenachse verschiebbar gelagerten Nockenwelle sind in der DE 10 2007 010 152 A1 , der DE 10 2007 010 151 A1 und der DE 10 2011 054 218 A1 beschrieben.
  • Da die Stößel der Aktuatoren aufeinander abgestimmt vor und zurück gefahren werden müssen, sind die Aktuatoren relativ kompliziert aufgebaut. Zudem müssen die Nuten in die Nockenwelle hinein gefräst werden, was insbesondere deshalb mit einem erheblichen Fertigungsaufwand verbunden ist, da für jeden Stößel eine gesonderte Nut vorgesehen ist, die zudem jeweils einen eigenen Querschnitt aufweisen kann. Darüber hinaus wird die Nockenwelle in dem Bereich, in welchem die Nuten angeordnet sind, geschwächt, was die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs in diesem Bereich erhöht. Diese Wahrscheinlichkeit wird durch Spannungsspitzen, die durch die Nuten verursacht werden, erhöht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu schaffen, mit der eine Nockenwelle auf konstruktiv einfache Weise axial verschoben werden kann.
  • Gelöst wird die Aufgabe mit einem Stellelement nach Anspruch 1 sowie mit einer Vorrichtung nach Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist das Stellelement zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar, wobei das Stellelement einen Führungsabschnitt aufweist, mit der ein oder mehrere Vorsprünge einer axial verschiebbar gelagerten Nockenwelle oder eines axial verschiebbar gelagerten Nockenwellenabschnitts in der ersten Stellung so zusammenwirken, dass die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt durch Drehen um die Nockenwellenachse axial verschiebbar ist, und der Vorsprung in der zweiten Stellung nicht mit dem Führungsabschnitt zusammenwirkt. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass das Stellelement auch in weitere Stellungen gebracht werden kann. Entscheidend ist nur, dass zumindest in einer Stellung die Vorsprünge mit dem Stellelement zusammenwirken können und in einer anderen Stellung kein Zusammenwirken möglich ist. Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Führungsabschnitte nicht auf der Nockenwelle selbst, wie es im Stand der Technik der Fall ist, sondern auf dem Stellelement angeordnet sind. Das Stellelement kann so gestaltet werden, dass auch Führungsabschnitte mit einer komplizierteren Geometrie relativ einfach gefertigt werden können. Die Nockenwelle selbst braucht nicht mehr mit Nuten oder dergleichen versehen zu werden, sondern es genügt, einen Vorsprung vorzusehen, der mit dem Führungsabschnitt des Stellelements zusammenwirkt, wenn sich dies in der ersten Stellung befindet. Hierdurch wird die Fertigung der Nockenwelle deutlich vereinfacht, so dass sich eine axiale Verschiebung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts auf besonders kostengünstige Weise realisieren lässt. Zudem wird die Nockenwelle nicht durch Nuten geschwächt, so dass sie insgesamt stabiler ist und die Wahrscheinlichkeit, dass die Nockenwelle bricht, reduziert wird.
  • Die axiale Verschiebung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts geschieht auf folgende Weise: Das Stellelement wird in die erste Stellung bewegt, in welcher der Vorsprung mit dem Stellelement zusammenwirkt. Anschließend wird die Nockenwelle um ein bestimmtes Maß gedreht, beispielsweise 90°, wobei sich der Vorsprung entlang des Führungsabschnitts bewegt, so dass die Form des Führungsabschnitts das Maß und das Bewegungsprofil der axialen Verschiebung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts entlang der Nockenwellenachse vorgibt. Anschließend wird das Stellelement in die zweite Stellung bewegt und die Nockenwelle kann wieder bestimmungsgemäß verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß umfasst der Führungsabschnitt eine oder mehrere Führungsflächen des Stellelements, die in Bezug auf eine Mittelebene des Stellelements zumindest abschnittsweise geneigt sind. Die Mittelebene soll dabei so verlaufen, dass sie das Stellelement in zwei im Wesentlichen gleich große Hälften aufteilt. Erfindungsgemäß sind die Führungsflächen die Außenflächen des Stellelements, welche das Stellelement nach außen hin begrenzen. Die Führungsflächen schließen folglich einen Winkel mit der Mittelebene ein. Dies hat zur Folge, dass dann, wenn sich das Stellelement in der ersten Stellung befindet, beim Drehen der Nockenwelle um die Nockenwellenachse eine entlang der Nockenwellenachse gerichtete Kraft auf den Vorsprung der Nockenwelle wirkt, wodurch die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt axial verschoben wird. Um das Stellelement mit dieser Funktionalität auszurüsten, genügt nur eine Führungsfläche, die keine besonderen Eigenschaften aufweisen muss. Insbesondere ist es nicht notwendig, den Vorsprung auf den Führungsabschnitt abzustimmen, wodurch es möglich ist, das Stellelement flexibel für eine Vielzahl von axial verschiebbaren Nockenwellen oder Nockenwellenabschnitten einzusetzen. Zudem ist die Fertigung des Stellelements besonders einfach. Darüber hinaus ist es möglich, auch kompliziertere Bewegungsprofile der Nockenwelle beim axialen Verstellen zu realisieren, beispielsweise eine relativ langsame axiale Verschiebung am Anfang der Drehung der Nockenwelle um die eigene Achse, die sich im Verlauf der Drehung beschleunigt.
  • Beim erfindungsgemäßen Stellelement umfasst der Führungsabschnitt eine erste Führungsfläche und eine zweite Führungsfläche, wobei die erste Führungsfläche und die zweite Führungsfläche in Bezug auf die Mittelebene entgegengesetzt geneigt sind. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Nockenwelle oder den Nockenwellenabschnitt durch Drehen in dieselbe Richtung sowohl in die eine erste Richtung als auch in die zweite, entgegengesetzte Richtung axial zu verschieben. Hierzu wirkt in einem ersten Verstellschritt ein erster Vorsprung mit der ersten Führungsfläche zusammen, wodurch die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt axial in die erste Richtung verschoben wird. Beim nächsten Verstellschritt wirkt ein zweiter Vorsprung mit der zweiten Führungsfläche zusammen, wodurch die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt axial in die entgegengesetzte Richtung verschoben wird. Die beiden Vorsprünge können dabei axial beabstandet auf der Nockenwelle angeordnet sein. Zwischen den beiden Verstellschritten wird das Verstellelement in die zweite Stellung bewegt.
  • Alternativ ist es auch möglich, das Stellelement zwischen zwei aufeinander folgenden Verstellschritten axial zu verschieben, so dass derselbe Vorsprung zum Verstellen in die eine Richtung mit der ersten Führungsfläche und zum Zurückstellen mit der zweiten Führungsfläche zusammenwirkt. In diesem Fall ist nur ein Vorsprung notwendig.
  • Erfindungsgemäß weist der Führungsabschnitt eine oder mehrere Führungsnuten auf, die in Bezug zu einer Mittelebene zumindest abschnittsweise geneigt sind. Im Gegensatz zu den Führungsflächen haben die Führungsnuten den Vorteil, dass sie axiale Kräfte bezogen auf die Nockenwellenachse entlang beiden Richtungen übertragen können. Hierdurch wird eine Zwangsführung oder eine Kulissenführung realisiert. Somit ist es möglich, die Nockenwelle oder den Nockenwellenabschnitt mit einem Vorsprung, der in eine Führungsnut eingreift, durch Drehen in die eine Richtung axial vorzuschieben und durch Drehen in die entgegengesetzte Richtung axial zurückzuschieben. Zudem ist es möglich, auch kompliziertere Bewegungsprofile der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts beim axialen Verstellen zu realisieren, beispielsweise eine relativ langsame axiale Verschiebung am Anfang der Drehung der Nockenwelle um die eigene Achse, die sich im Verlauf der Drehung beschleunigt. Erfindungsgemäß weist der Führungsabschnitt eine erste Führungsnut und eine zweite Führungsnut auf, wobei die erste Führungsnut und die zweite Führungsnut in Bezug auf die Mittelebene entgegengesetzt geneigt sind. Wie schon zu den Führungsflächen erläutert, ist es hier möglich, durch Drehen der Nockenwelle in dieselbe Richtung eine axiale Verschiebung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts sowohl in die eine als auch in die andere Richtung zu erreichen. Dabei können auch zwei oder mehrere im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende erste und zweite Führungsnuten vorgesehen sein. Hierdurch ist es möglich, die Nockenwelle oder den Nockenwellenabschnitt schrittweise mit Zwischenstellungen axial vor- und anschließend wieder zurückzuschieben.
  • Vorzugsweise kreuzen sich die erste Führungsnut und die zweite Führungsnut. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Nockenwelle durch Drehen in dieselbe Richtung mit einem Vorsprung axial sowohl die eine als auch in die entgegengesetzte Richtung verschoben werden kann. Die beiden Führungsnuten können dabei so gestaltet sein, dass der Vorsprung nach Durchlaufen der ersten Führungsnut axial so positioniert ist, dass er anschließend in die zweite Führungsnut eingreift, ohne dass das Stellelement axial verschoben oder ein zweiter Vorsprung vorgesehen werden muss. Hierdurch kann ein sehr kompaktes Stellelement bereitgestellt werden, welches die Verschiebung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts in beide Richtungen mit nur einem Vorsprung ermöglicht, ohne dass das Stellelement axial verschiebbar angeordnet sein muss. Folglich lässt sich eine sehr kostengünstige und mechanisch einfache Nockenwellenverschiebung realisieren.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Führungsnut einen ersten Querschnitt und die zweite Führungsnut einen zweiten Querschnitt auf, der sich vom ersten Querschnitt unterscheidet. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere dann, wenn mehrere erste Führungsnuten und mehrere zweite Führungsnuten vorgesehen sind. Insbesondere dann, wenn die Führungsnuten unterschiedliche Tiefen aufweist, kann das Stellelement beispielsweise beim axialen Vorschieben der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts etwas weiter an die Nockenwelle herangefahren werden, so dass der Vorsprung von der tieferen Nut auch bei Kreuzungspunkten eindeutig geführt wird. Beim Zurückschieben der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts wird dann das Stellelement etwas weniger weit an die Nockenwelle herangefahren, so dass der Vorsprung nur von der weniger tiefen Nut geführt wird und auch am Kreuzungspunkt nicht in die tiefere Nut eingreift. Folglich existieren dann mehrere erste Stellungen, in denen der Vorsprung nur mit einer bestimmten Nut zusammenwirken kann. Alternativ können mehrere Vorsprünge mit unterschiedlichen Größen verwendet werden.
  • Zudem ist es möglich, dasselbe Stellelement für unterschiedliche Nockenwellen zu verwenden, die mit Vorsprüngen mit unterschiedlicher Größe versehen sind, was beispielsweise den unterschiedlichen Axialkräften geschuldet sein kann, die zum Verstellen der Nockenwelle wirken. Auch in diesem Fall wird gewährleistet, dass ein erster Vorsprung, der weiter über die Nockenwelle radial hervor steht, tatsächlich nur in der für ihn vorgesehenen Führungsnut verläuft und nicht fälschlicherweise am Kreuzungspunkt in eine andere Führungsnut springt. Ein anderer Vorsprung, der beispielsweise weniger weit über die Nockenwelle vorsteht, aber einen größeren Durchmesser als der erste Vorsprung aufweist, kann somit daran gehindert werden, in eine falsche Führungsnut einzugreifen.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Führungsnuten ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen, wobei die Führungsnuten im Bereich des ersten Endes eine Anfangstiefe aufweisen und im Bereich des zweiten Endes auf null auslaufen. Mit anderen Worten soll die Tiefe der Führungsnut allmählich abnehmen. In diesem Fall wird das Stellelement vom Vorsprung selbst von der ersten Stellung in Richtung der zweiten Stellung verschoben, wenn der Vorsprung die Führungsnuten durchläuft. Hierdurch kann eine rein mechanische Rückstellung in die zweite Stellung erreicht werden. Weiterhin wird verhindert, dass der Vorsprung gegen das Nutende anschlägt und somit auf Scherung belastet wird, was zu einem Bruch des Vorsprungs führen könnte. Darüber hinaus wird hierdurch erreicht, dass der Vorsprung nicht mehr von den Führungsnuten geführt wird, wenn die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt in die gewünschte axiale Position verschoben worden ist. Es wird verhindert, dass aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder Fluchtungsfehlern der Vorsprung in der Nut verkantet und folglich das Stellelement nur noch mit erhöhtem Kraftaufwand in die zweite Stellung zurückgestellt werden könnte oder gar blockiert wird.
  • In einer Weiterbildung weist das Stellelement einen Lagerungsabschnitt auf, mit dem das Stellelement zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung drehbar lagerbar ist. Zwar wäre es auch denkbar, das Stellelement mit einer rein translatorischen Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Stellung hin und her zu bewegen, jedoch hat die drehbare Lagerung den Vorteil, dass die Lagerung einfach und der Verstellweg besonders kurz gehalten werden können. Zudem sind für das Bewegen des Stellelements in dieser Ausführungsform nur sehr geringe Verstellkräfte notwendig.
  • Bevorzugt weist das Stellelement einen rohrförmig gewölbten Abschnitt auf, in welchem der Führungsabschnitt angeordnet ist. Der mit dem Stellelemente zusammenwirkende Vorsprung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts bewegt sich auf einer Kreisbahn. Damit der Vorsprung mit dem Führungsabschnitt zusammen wirken kann, muss auch der Führungsabschnitt zumindest abschnittsweise dieser Kreisbahn folgen. Wird das Stellelement mit einem rohrförmig gewölbten Abschnitt versehen, so kann das Stellelement materialsparend gefertigt werden und in der ersten Stellung besonders dicht an die Nockenwelle herangeführt werden. Es wäre zwar ebenfalls möglich, ein im Wesentlichen quaderförmiges Stellelement zu verwenden, welches gewölbte Führungsnuten aufweist, was aber den Materialverbrauch deutlich ansteigen ließe. Damit das Stellelement nicht mit der Nockenwelle kollidiert, müssten in diesem Fall sehr lange Vorsprünge verwendet werden, die dann jedoch stark auf Biegung und Scherung belastet würden, was die Gefahr des Bruches des Vorsprungs erhöht. Zusätzlich kann der Vorsprung, der als Zapfen oder Stift ausgebildet sein kann, gelagert sein oder ein gelagertes Eingriffselement aufweisen, mit dem er mit dem Stellelement zusammenwirkt, um die auf den Vorsprung wirkenden Kräfte und Momente zu reduzieren. Eine derartige Ausgestaltung des Vorsprungs kann auch für das erfindungsgemäße Stellelement vorgesehen sein, ist aber in jedem Fall konstruktiv aufwendig. Wird das Stellelement mit einem rohrförmig gewölbten Abschnitt versehen, müssen die Vorsprünge aus den oben genannten Gründen nur über eine kurze Distanz radial über die Nockenwelle vorstehen, was die Gefahr eines Bruchs aufgrund von Biege-und Scherbelastungen deutlich reduziert, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen zum Reduzieren der Belastungen erforderlich sind. Hierdurch wird der Fertigungsaufwand gering gehalten.
  • Es ist bevorzugt, wenn der rohrförmig gewölbte Abschnitt bezogen auf eine Mittelebene des Stellelements einen ersten Winkel von etwa 70° bis etwa 110° oder einen zweiten Winkel von etwa 160° bis etwa 200° überstreicht. Insbesondere dann, wenn der rohrförmig gewölbte Abschnitt einen Winkel von 90° oder von 180° überstreicht, lässt er sich fertigungstechnisch besonders einfach herstellen. Zudem ist es möglich, mehrere Stellelemente miteinander zu verbinden, beispielsweise zwei Stellelemente mit einem rohrförmig gewölbten Abschnitt, der einen Winkel von 90° überstreicht, um ein Stellelement zu erlangen, dessen rohrförmiger Bereich 180° überstreicht, so dass ein modularer Aufbau ermöglicht wird. Zudem ist es möglich, zwei sich nicht tangential berührende, beabstandete Stellelemente, die einen Winkel von 90° überstreichen, vorzusehen. Insbesondere dann, wenn der rohrförmig gewölbte Abschnitt einen Winkel von 160° bis 200° überstreicht, kann das Stellelement mit einem auf der Winkelhalbierenden des ersten oder zweiten Winkels angeordneten Lagerungsabschnitt gelagert werden. In diesem Fall wird eine wippenartige Lagerung des Stellelements realisiert. Der rohrförmig gewölbte Abschnitt wird dann vom Lagerungsabschnitt in einen ersten und einen zweiten Unterabschnitt unterteilt. In diesem Fall kann das Stellelement nicht nur zwischen der ersten und der zweiten, sondern zwischen der zweiten und einer dritten Stellung bewegt werden. In der ersten Stellung kann der Vorsprung in den ersten Unterabschnitt und in der dritten Stellung in den zweiten Unterabschnitt eingreifen. In der zweiten Stellung verläuft der rohrförmig gewölbte Abschnitt in etwa konzentrisch zur Nockenwellenachse, so dass der Vorsprung nicht mit dem Führungsabschnitt zusammenwirkt. Das Stellelement kann so gelagert werden, dass beim Ausfall einer Bewegungseinrichtung, mit welcher das Stellelement bewegt wird, sichergestellt ist, dass die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt in einer nutzbaren Position verbleiben oder in diese rückgestellt wird. Hierdurch kann der Verbrennungsmotor weiterhin betrieben werden und die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt auch bei Ausfall der Bewegungseinrichtung automatisch in eine unkritische Position zurück gestellt werden. Dies ist insbesondere bei einer Zylinderabschaltung wichtig, so dass verhindert wird, dass bei Ausfall der Bewegungseinrichtung alle Zylinder abgeschaltet werden können.
  • Der Motor nimmt keinen Schaden und das Fahrzeug hat weiterhin eine wenn auch eingeschränkte Funktion, so dass der Fahrer ohne fremde Hilfe den Service aufsuchen kann. Die Ausfallsicherheit wird hierdurch erhöht.
  • Vorzugsweise weist das Stellelement einen Betätigungsabschnitt auf, der mit einem Aktuator zum Bewegen des Stellelements zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zusammenwirkt. Insbesondere dann, wenn das Stellelement drehbar gelagert ist, kann der Aktuator allein durch Drücken und/oder Ziehen Am Betätigungsabschnitt unter Ausnutzung der Hebelverhältnisse mit einer sehr geringen Verstellkraft das Stellelement zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegen. Eine besondere Ausgestaltung des Betätigungsabschnitts ist nicht notwendig. Ferner kann der Aktuator sehr einfach aufgebaut sein.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Betätigungsabschnitt eine Vertiefung oder eine Durchgangsbohrung aufweist, in welche ein Stößel des Aktuators eingreift. In diesem Fall wird im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zum Verschieben einer Nockenwelle nur ein Stößel benötigt, was die Gestaltung des Aktuators deutlich vereinfacht. Wenn der Stößel beim Verstellen des Aktuators in die Vertiefung oder die Durchgangsbohrung eingreift, dient er zusätzlich noch zur Positionierung des Stellelements und kann zudem noch Kräfte aufnehmen, so dass das Stellelement zusätzlich stabilisiert wird.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Vorrichtung zum axialen Verschieben einer Nockenwelle oder eines Nockenwellenabschnitts gelöst, welche eine axial verschiebbare Nockenwelle oder einen axial verschiebbaren Nockenwellenabschnitt, die einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, und ein Stellelement nach einem der vorherigen Ausführungsbeispiele aufweist. Die Vorteile und technischen Effekte, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt werden, entsprechen denjenigen, die für das erfindungsgemäße Stellelement erläutert worden sind. Zusammenfassend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, die axiale Verstellung einer Nockenwelle oder eines Nockenwellenabschnitts insbesondere deshalb besonders einfach auszugestalten, da die Nockenwelle nicht mit schwierig zu fertigenden Führungsnuten versehen werden muss, die zudem die Nockenwelle an dieser Stelle schwächen. Es genügt vielmehr, die Nockenwelle oder den Nockenwellenabschnitt mit einem Vorsprung zu versehen oder einen bereits auf der Nockenwelle oder dem Nockenwellenabschnitt vorhandenen Vorsprung, nämlich einer der Nocken, zum axialen Verschieben der Nockenwelle zu verwenden. Der Vorsprung kann dabei eine beliebige Form aufweisen und kann beispielsweise auch abgewinkelte Konturen, die mit einem Schlepphebel vergleichbar sind, umfassen.
  • Vorzugsweise umfasst der Führungsabschnitt eine oder mehrere Führungsflächen des Stellelements, die in Bezug zu einer Mittelebene des Stellelements zumindest abschnittsweise geneigt sind und das Stellelement in Bezug auf die Nockenwelle so angeordnet ist, dass die Mittelebene im Wesentlichen parallel zu einer senkrecht zu einer Nockenwellenachse verlaufenden Nockenwellenebene verläuft. In dieser Ausgestaltung ist gewährleistet, dass die Führungsflächen bezogen auf eine senkrecht zur Nockenwellenachse verlaufenden Nockenwellenebene einen bestimmten Winkel einschließen, so dass eine parallel zur Nockenwellenachse wirkende Kraft auf den Vorsprung ausgeübt wird, wenn die Nockenwelle gedreht wird und sich das Stellelement in der ersten Stellung befindet. Durch diese axial wirkende Kraft wird die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt entlang der Nockenwellenachse verschoben.
  • Bevorzugt weist der Führungsabschnitt eine oder mehrere Führungsnuten auf, die in Bezug zu einer Mittelebene zumindest abschnittsweise geneigt sind, wobei das Stellelement in Bezug auf die Nockenwelle so angeordnet ist, dass die Mittelebene im Wesentlichen parallel zu einer senkrecht zu einer Nockenwellenachse verlaufenden Nockenwellenebene verläuft. Auch hierdurch wird erreicht, dass beim Drehen der Nockenwelle eine axiale Kraft von den Führungsnuten auf den Vorsprung ausgeübt wird, wodurch die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt axial verschoben wird.
  • Vorzugsweise weist das Stellelement einen Lagerungsabschnitt auf, mit dem das Stellelement um eine Drehachse zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung drehbar lagerbar ist, wobei die Drehachse im Wesentlichen parallel zur Nockenwellenachse verläuft. Dadurch, dass die Drehachse, um welche das Stellelement drehbar gelagert ist, parallel zur Nockenwellenachse verläuft, wird gewährleistet, dass der Vorsprung mit dem gesamte Führungsabschnitt zusammenwirken kann, wenn sich das Stellelement in der ersten Stellung befindet. Zudem wird hierdurch erreicht, dass die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt auf die gewünschte Weise axial verstellt wird.
  • Weiterhin kann die Vorrichtung einen Aktuator umfassen, der mit einem Betätigungsabschnitt des Stellelements zum Bewegen des Stellelements zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zusammenwirkt. Mit einem Aktuatoren ist es möglich, das Stellelement auf die gewünschte Weise zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu bewegen. Insbesondere kann der Aktuator in einen Steuer- und Regelkreis eines Verbrennungsmotors eingebunden werden, so dass die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt aufgrund eines bestimmten Ereignisses axial in die eine oder andere Richtung verschoben werden kann.
  • Vorzugsweise werden der oder die Vorsprünge von Nocken der Nockenwelle oder vom Nockenwellenabschnitt gebildet. In diesem Fall muss die Nockenwelle oder überhaupt nicht besonders gefertigt werden, um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung axial verschoben werden zu können, da die Nocken selbst so mit dem Stellelement zusammenwirken können, dass eine axiale Verstellung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts möglich ist. Ein zusätzlicher Fertigungsaufwand an der Nockenwelle oder am Nockenwellenabschnitt ist nicht notwendig. Folglich lässt sich die Nockenwelle besonders günstig herstellen, ohne auf die axiale Verschiebbarkeit verzichten zu müssen.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ist der Vorsprung als ein in der Nockenwelle oder im Nockenwellenabschnitt befestigter Stift ausgebildet. Im Gegensatz zu der Ausgestaltung, in welchem die Nocken selbst den Vorsprung bilden, ist zwar ein zusätzlicher Fertigungsaufwand notwendig, um den Stift in der Nockenwelle oder im Nockenwellenabschnitt zu befestigen, der aber im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten, axial verschiebbaren Nockenwellen deutlich geringer ist, da die Nockenwellen erfindungsgemäß nicht mit einer komplizierten Nut versehen werden müssen. Der Fertigungsaufwand zum Befestigen des Stifts in der Nockenwelle oder im Nockenwellenabschnitt ist vergleichsweise gering. Als Alternative zum Stift kann ein Bolzen oder ein Zapfen verwendet werden. Der Zapfen kann dabei vom Grundkörper der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts gebildet werden, so dass er kein separates Bauteil darstellt.
  • Dabei kann der Stift drehbar in der Nockenwelle oder im Nockenwellenabschnitt gelagert sein. Wenn der Stift beim Drehen der Nockenwelle am Führungsabschnitt entlang bewegt wird, gleitet der Stift auf dem Führungsabschnitt und es entsteht eine Reibung zwischen dem Stift und dem Führungsabschnitt, die zu einem Abrieb des Stifts und des Führungsabschnitts führen kann. Ist der Stift nicht drehbar in der Nockenwelle oder im Nockenwellenabschnitt befestigt, entsteht der Abrieb immer im selben Bereich, so dass der Abrieb den Stift in den betreffenden Bereichen abflacht, was mit der Zeit zu einem Bruch des Stifts führen kann. Darüber hinaus wird das Maß der axialen Verstellung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts durch den Abrieb verändert, so dass das gewünschte Zusammenwirken der Nocken mit dem Ventil nicht mehr gewährleistet sein kann. Zudem kann sich der Abrieb störend auf den Betrieb der Nockenwelle und der erfindungsgemäßen Vorrichtung auswirken. Wenn hingegen der Stift drehbar gelagert ist, wird der Stift gleichmäßig abgerieben, so dass keine Abflachungen entstehen. Weiterhin kann der Abrieb dadurch verringert werden, dass der Stift nicht am Führungsabschnitt entlang gleitet, sondern auf dem Führungsabschnitt abrollt. Das Abrollen kann durch Aufrauen der Kontaktbereiche zwischen dem Stift und dem Führungsabschnitt gefördert werden.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum axialen Versschieben einer entlang einer Nockenwellenachse axial verschiebbar gelagerten Nockenwelle oder eines entlang der Nockenwellenachse verschiebbar gelagerten Nockenwellenabschnitts, wobei die Nockenwelle einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, umfassend folgenden Schritt:
    • Bewegen eines Stellelements zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung derart, dass ein Führungsabschnitt des Stellelements in der ersten Stellung mit einem oder mehreren der Vorsprünge der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts so zusammenwirkt, dass die Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts durch Drehen um die Nockenwellenachse axial verschiebbar ist, und der Vorsprung in der zweiten Stellung nicht mit dem Führungsabschnitt zusammenwirkt.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines Stellelements und einer Vorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zum axialen Verschieben einer entlang einer Nockenwellenachse verschiebbar gelagerten Nockenwelle oder eines entlang der Nockenwellenachse verschiebbar gelagerten Nockenwellenabschnitts.
  • Die Vorteile und technischen Effekte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Verwendung erzielt werden, entsprechen denjenigen, die für das erfindungsgemäße Stellelement erläutert worden sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 einen Nockenwellenabschnitt nach dem Stand der Technik,
    • Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stellelements,
    • Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem in Figur 2 gezeigten Stellelement,
    • Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Stellelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    • Figur 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stellelements, und
    • Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem in Figur 5 gezeigten Stellelement.
  • Figur 1 zeigt einen Nockenwellenabschnitt 10 nach dem Stand der Technik. Der hier gezeigte Nockenwellenabschnitt 10 weist einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper 12 mit einer Mantelfläche 14 auf, der aber auch als nicht dargestellter Vollzylinder gefertigt sein kann. Wenn der Grundkörper 12 als Vollzylinder gefertigt wird, bildet er den wesentlichen Teil einer hier nicht dargestellten Nockenwelle. Alternativ kann eine um eine Nockenwellenachse AN drehbar gelagerte zylindrische Welle 15 (vgl. Figur 4) vorgesehen sein, auf welche der Nockenwellenabschnitt 10 axial entlang der Nockenwellenachse AN verschiebbar gelagert ist. In diesem Fall bilden die Welle 15 und der Nockenwellenabschnitt 10 die wesentlichen Teile einer Nockenwelle. In regelmäßigen Abständen weist der Grundkörper 12 scheibenförmige Abschnitte 16 auf, die der Verstärkung des Grundkörpers dienen und für die Lagerung des Nockenwellenabschnitts 10 verwendet werden können.
  • Weiterhin sind auf der Mantelfläche 14 drei Abschnitte 18 vorhanden, nämlich ein erster Abschnitt 181, auf dem sich ein erster Nocken 20 befindet, ein zweiter Abschnitt 182, auf dem ein zweiter Nocken 22 angeordnet ist, und ein dritter Abschnitt 183, auf dem überhaupt kein Nocken angeordnet ist. Der erste Nocken 20 betätigt ein nicht dargestelltes Ventil eines ebenfalls nicht dargestellten Verbrennungsmotors mit einer ersten Hubkurve, während der zweite Nocken 22 das Ventil mit einer zweiten Hubkurve betätigt, wodurch das Ventil weniger weit und für eine kürzere Zeit geöffnet wird als mit der ersten Hubkurve. Im dritten Abschnitt 183 befindet sich überhaupt kein Nocken, so dass ein Ventil, welches mit dem dritten Abschnitt 183 zusammenwirkt, beim Drehen des Nockenwellenabschnitts 10 überhaupt nicht betätigt wird, was beispielsweise bei einem abgeschalteten Zylinder der Fall ist. Die Anzahl der Abschnitte 18 ist nur beispielhaft gewählt. Prinzipiell kann die Anzahl der Abschnitte 18 frei gewählt werden, wird aber in der Praxis durch den verfügbaren Bauraum begrenzt.
  • Mit den unterschiedlichen Hubkurven kann der Verbrennungsmotor mit unterschiedlichen Charakteristiken betrieben werden, beispielsweise in einem komfortbetonten oder einem sportlichen Modus. Um den Verbrennungsmotor in den verschiedenen Modi betreiben zu können oder einen Zylinder komplett abzuschalten, muss der Nockenwellenabschnitt 10 entlang der Nockenwellenachse AN axial verschoben werden, so dass das Ventil mit einem der drei Abschnitte 181 bis 183 auf der Mantelfläche 14 des Nockenwellenabschnitts 10 zusammenwirken kann.
  • In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stellelements 241 anhand einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Das erfindungsgemäße Stellelement 241 weist einen rohrförmig gewölbten Abschnitt 26 und einen Lagerungsabschnitt 28 auf. Der Lagerungsabschnitt 28 ist in etwa hohlzylindrisch ausgestaltet, so dass das Stellelement 241 um eine Drehachse AD drehbar gelagert werden kann. Die Lagerung kann auch so ausgestaltet sein, dass das Stellelement 241 entlang der Drehachse AD verschiebbar ist, was aber nicht erforderlich ist. Der rohrförmig gewölbte Abschnitt 26 wird von einer Mittelebene E, welche im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse AD verläuft, in zwei im Wesentlichen gleich große Hälften unterteilt. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Stellelement 241 eine Anzahl von Führungsabschnitten 30 auf, welche im dargestellten Beispiel von Führungsflächen 32 und Führungsnuten 34 gebildet werden. Konkret weist das Stellelement 241 eine erste Führungsfläche 321 und eine zweite Führungsfläche 322 auf, welche gleichzeitig die in Bezug auf die Mittelebene E linke und rechte Außenflächen des rohrförmig gewölbten Abschnitts 26 des Stellelements 241 darstellen. Die erste und die zweite Führungsfläche 321, 322 sind in Bezug auf die Mittelebene E um einen bestimmten Winkel geneigt, wobei der Abstand zwischen den beiden Führungsflächen 321, 322 mit zunehmendem Abstand von der Drehachse AD zunimmt. Folglich hat der rohrförmig gewölbte Abschnitt 26 in seiner Abwicklung eine Trapezform.
  • Weiterhin sind auf der konkaven Seite des rohrförmig gewölbten Abschnitts 26 zwei erste Führungsnuten 341 und zwei zweite Führungsnuten 342 auf, welche jeweils parallel zueinander verlaufen und in Bezug auf die Mittelebene E ebenfalls geneigt sind. Es ist aber genauso gut möglich, die beiden ersten Führungsnuten 341 nicht parallel zueinander verlaufen zu lassen, was auch für die zweiten Führungsnuten 342 zutreffen kann. Im dargestellten Beispiel verlaufen die erste Führungsfläche 321 parallel zu den ersten Führungsnuten 341 und die zweite Führungsfläche 322 parallel zu den zweiten Führungsnuten 342, wobei auch hier andere Verläufe denkbar sind. Auch ist es möglich, mehr als zwei erste Führungsnuten 341 und zwei zweite Führungsnuten 342 vorzusehen.
  • Die ersten Führungsnuten 341 und die zweiten Führungsnuten 342 sind in Bezug zueinander entgegengesetzt geneigt, so dass sich einige der Führungsnuten 34 innerhalb des rohrförmig gewölbten Abschnitts 26 kreuzen. Die beiden ersten Führungsnuten 341 weisen einen ersten Querschnitt Q1 und die beiden zweiten Führungsnuten 342 weisen einen zweiten Querschnitt Q2 auf, wobei der zweite Querschnitt Q2 breiter ist als der erste Querschnitt Q1. Im dargestellten Beispiel weisen sowohl die ersten als auch die zweiten Führungsnuten 341, 342 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die Führungsnuten 34 weisen jeweils ein erstes Ende X1 und ein zweites Ende X2 auf, wobei die ersten Führungsnuten 341 im Bereich des ersten Endes X1 eine erste Anfangstiefe T1 und die zweiten Führungsnuten 342 dort eine zweite Anfangstiefe T2 aufweisen. Die erste Anfangstiefe T1 ist geringer als die zweite Anfangstiefe T2, wobei die Tiefen der ersten und der zweiten Führungsnuten 341, 342 mit zunehmender Entfernung vom Lagerungsabschnitt 28 abnehmen und auf null auslaufen.
  • In Figur 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 361 anhand einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Vorrichtung 361 umfasst einen entlang der Nockenwellenachse AN axial verschiebbaren Nockenwellenabschnitt 10 sowie das in Figur 2 gezeigte Stellelement 241. Der Nockenwellenabschnitt 10 ist im Wesentlichen identisch zu derjenigen, die in Figur 1 dargestellt ist, weist allerdings zwei Vorsprünge 38 auf, die in einem der scheibenförmigen Abschnitte 16 angeordnet sind. Konkret sind die beiden Vorsprünge 38 als ein erster Stift 40 und ein zweiter Stift 42 realisiert, die um ein bestimmtes Maß über den scheibenförmigen Abschnitt 16 radial hervor stehen und beispielsweise als gehärtete Stifte 40, 42 ausgebildet sind. Die beiden Stifte 40, 42 sind in den Nockenwellenabschnitt 10 eingepresst und fluchten miteinander. Es ist aber nicht notwendig, dass die Stifte 40, 42 miteinander fluchten, wenn die Führungsabschnitte 30 entsprechend ausgeführt sind. In Figur 3 ist gut erkennbar, dass der rohrförmig gewölbte Abschnitt 26 einen in der Mittelebene E liegenden Winkel von etwa 90° überstreicht. Ferner ist zu erkennen, dass die Drehachse AD, um welche das Stellelement 241 drehbar gelagert ist, und die Nockenwellenachse AN parallel verlaufen. Zudem zeigt ein Vergleich der Figuren 2 und 3, dass das Stellelement 241 in Bezug auf den Nockenwellenabschnitt 10 so angeordnet ist, dass die Mittelebene E parallel zu einer senkrecht zur Nockenwellenachse AN verläuft. Das Stellelement 241 kann beispielsweise am Zylinderkopf oder am Ventiltrieb des Verbrennungsmotors oder an der Motorabdeckung gelagert sein.
  • Das Stellelement 241 wird mit einem Stößel 44 eines nur stark vereinfacht dargestellten Aktuators 45 zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegt. Der Aktuator kann dabei einen Elektromagneten umfassen, wobei nur ein Stößel 44 genügt, um auch kompliziertere Verstellabfolgen des Nockenwellenabschnitts 10 zu realisieren. Die erste Stellung soll dabei so definiert sein, dass zumindest einer der Stifte 40, 42 mit dem Stellelement 241 zusammenwirkt, wohingegen die zweite Stellung so definiert sein soll, dass keiner der Stifte 40, 42 mit dem Stellelement 241 zusammenwirkt. Die erste Stellung kann sich dabei aber während des Verschiebens des Nockenwellenabschnitts 10 verändern. Um das Stellelement 241 zwischen der ersten und der zweiten Stellung zu bewegen, wirkt der Stößel 44 mit einem Betätigungsabschnitt 46 zusammen, der im vorliegenden Beispiel eine Vertiefung 48 aufweist, in welche der Stößel 44 eingreift. Hierdurch nimmt der Stößel axial auf das Stellelement 241 wirkende Kräfte auf. Weitere, hier nicht dargestellte Lagerungen des Stellelements 241 zum Aufnehmen von axial wirkenden Kräften sind denkbar. Alternativ kann der Betätigungsabschnitt 46 eine Durchgangsbohrung aufweisen. Prinzipiell kann der Stößel 44 aber auch an jeder anderen Stelle des rohrförmig gewölbten Abschnitts 26 angreifen.
  • In Figur 3 befindet sich das Stellelement 241 in der zweiten Stellung, so dass keine der beiden Stifte 40, 42 mit dem Stellelement 241 zusammenwirkt. Wird der Stößel 44 vom Aktuator 45 zur Nockenwellenachse AN hin in die erste Stellung verschoben, wirkt einer der beiden Stifte 40, 42 entweder mit einer der Führungsflächen 32 oder einer der Führungsnuten 34 zusammen. In beiden Fällen durchlaufen die Stifte 40, 42 die Führungsflächen 32 oder die Führungsnuten 34 ausgehend vom Lagerungsabschnitt 28 zum Betätigungsabschnitt 45, wenn der Nockenwellenabschnitt 10 in etwa um 90° gedreht wird. Infolgedessen gleitet einer der Stifte 40, 42 an einer der Führungsflächen 32 oder einer der Führungsnuten 34 entlang, wodurch bedingt durch ihre Neigung in Bezug auf die hier nicht dargestellte Mittelebene E eine entlang der Nockenwellenachse AN wirkende Kraft auf den betreffenden Stift 40, 42 ausgewählt übt wird, so dass der Nockenwellenabschnitt 10 entlang der Nockenwellenachse AN axial verschoben wird. Ist der Nockenwellenabschnitt 10 in die gewünschte axiale Position verschoben worden, wird das Stellelement 241 wieder in die zweite Stellung bewegt.
  • Der in Figur 1 dargestellte Nockenwellenabschnitt 10 weist drei Abschnitte 181 bis 183 auf. Wenn sich der Nockenwellenabschnitt 10 in einer axialen Position befindet, in welcher der erste Nocken 20 mit dem Ventil des Verbrennungsmotors zusammenwirkt, die Motorcharakteristik aber geändert werden soll, so wird das Stellelement 241 an den Nockenwellenabschnitt 10 herangefahren, so dass der Stift 42 in die bezogen auf Figur 2 rechte der beiden ersten Führungsnuten 341 eingreift. Hat der Stift 42 durch Drehen des Nockenwellenabschnitt 10 die rechte erste Führungsnut 341 durchlaufen, so befindet sich der Nockenwellenabschnitt 10 in einer axialen Position, in welcher der zweite Nocken 22 mit dem Ventil zusammenwirkt. Soll nun ein Zylinder abgeschaltet werden, so wird das Stellelement 241 erneut an den Nockenwellenabschnitt 10 herangefahren, wobei die Neigung der Führungsnuten 34 so gewählt ist, dass der Stift 42 nach Durchlaufen einer Führungsnut 34 in die nächste Führungsnut 34 eingreift. In diesen Fall greift der Stift 42 dann in die linke der ersten Führungsnuten 341 ein, so dass der Nockenwellenabschnitt 10 weiter in dieselbe Richtung axial verschoben wird, dass der Abschnitt 183 mit dem Ventil zusammenwirkt. Soll der Nockenwellenabschnitt 10 axial wieder zurückgeschoben werden, so wird durch eine entsprechende Drehung des Nockenwellenabschnitts 10 entweder der erste Stift 40 verwendet, der im Vergleich zum zweiten Stift 42 etwas weiter über die Mantelfläche 14 hervorsteht, oder das Stellelement 241 wird etwas weiter an den Nockenwellenabschnitt 10 herangefahren und wieder der zweite Stift 42 in Eingriff gebracht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Stifte 40, 42 nur von den tieferen zweiten Führungsnuten 342 geführt werden. Eine weitere axiale Verschiebung des Nockenwellenabschnitts 10 kann darüber hinaus über die Führungsflächen 321 und 322 erfolgen.
  • Wie oben beschrieben, laufen die Führungsnuten 34 mit zunehmendem Abstand von der Drehachse AD auf null aus. Hierdurch wird eine Radiusreduzierung der Führungsnuten 34 erreicht, was den Effekt hat, dass das Stellelement 241 vom Nockenwellenabschnitt 10 weg gedreht wird, wenn einer der Stifte 40, 42 die Führungsnuten 34 durchläuft. Die Führungsnuten 34 und die Stifte 40, 42 können dabei so ausgestaltet sein, dass sich das Stellelement 241 bereits dann in der zweiten Stellung befindet, wenn die Stifte 40, 42 die Führungsnuten 34 vollständig durchlaufen haben. Zudem kann die auf das Stellelement 241 wirkende Gewichtskraft zum Bewegen zwischen der ersten und der zweiten Stellung durch eine entsprechende Anordnung des Stellelements 242 in Bezug auf den Nockenwellenabschnitt 10 ausgenutzt werden. Alternativ kann das Stellelement 241 vom Stößel 44 in die zweite Stellung gezogen werden oder ein Federmechanismus vorgesehen sein, welcher das Stellelement 24 in die erste oder zweite Stellung vorspannt, so dass der Stößel 44 nur eine in eine Richtung gerichtete Kraft aufbringen muss, wodurch der Aktuator 45 sehr einfach aufgebaut sein kann. Alternativ kann der Aktuator auch eine bistabilen Elektromagneten umfassen.
  • In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 362 mit einem Stellelement 242 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel anhand einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Hier ist gut erkennbar, dass ein erster und ein zweiter Nockenwellenabschnitt 101, 102 auf die auf nicht dargestellte Weise drehbar gelagerte Welle 15 aufgeschoben sind und zusammen die wesentlichen Teile einer Nockenwelle bilden. Wiederum verlaufen die Nockenwellenachse AN und die Drehachse AD parallel zueinander. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel ist das Stellelement 242 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel etwas breiter ausgestaltet, wobei der rohrförmig gewölbte Abschnitt 26 wiederum einen Winkel von ca. 90° überstreicht. Aufgrund der Breite des Stellelements 242 können die beiden Nockenwellenabschnitte 101, 102 mit demselben Stellelement 242 axial verschoben werden. So ist es beispielsweise möglich, die mit dem ersten Nockenwellenabschnitt 101 zusammenwirkenden Zylinder abzuschalten, während die Charakteristik der mit dem zweiten Nockenwellenabschnitt 102 zusammenwirkenden Zylinder geändert wird. Dies gilt sowohl für die Einlass- als auch für die Auslassnockenwelle. Die axiale Verschiebung der Nockenwellenabschnitte 101, 102 entlang der Nockenwellenachse AN geschieht auf die oben beschriebene Weise. In Figur 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stellelements 243 anhand einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Der wesentliche Unterschied zu den anderen beiden Ausführungsbeispielen besteht darin, dass der rohrförmig gewölbte Abschnitt 26 einen ersten Unterabschnitt 50 und einen zweiten Unterabschnitt 52 aufweist, die jeweils einen Winkel von in etwa 90° überstreichen, so dass das Stellelement 243 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einen Winkel von 180° überstreicht, so dass das Stellelement 243 die Form einer Rinne oder Halbschale aufweist. Der Lagerungsabschnitt 28 befindet sich dabei in etwa in der Mitte des rohrförmig gewölbten Abschnitts 26, wo die beiden Unterabschnitte 50, 52 aneinanderstoßen.
  • Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 363 mit dem in Figur 5 gezeigten Stellelement 243, welches mit einem Nockenwellenabschnitt 10 zusammen wirkt. Der Nockenwellenabschnitt 10 weistzwei Stifte 40, 42 auf, die in Figur 6 nicht erkennbar sind und im Gegensatz zu dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht miteinander fluchten. Im dritten Ausführungsbeispiel befindet sich das Stellelement 243 in der zweiten Stellung, wenn der erste Unterabschnitt 50 und der zweite Unterabschnitt 52 denselben Abstand zum Nockenwellenabschnitt 10 aufweisen, so dass das Stellelement 243 mit keinem der beiden Stifte 40, 42 zusammenwirkt. Wenn der Aktuator 45 den Stößel 44 zu sich hin zieht, wird das Stellelement 243 im eine erste Richtung um die Drehachse AD gedreht und der erste Unterabschnitt 50 des rohrförmig gewölbten Abschnitts 26 wirkt mit dem in Figur 6 hinteren Stift 40 zusammen. Schiebt der Aktuator 45 den Stößel 44 von sich weg, wird das Stellelement 243 in die entgegengesetzte Richtung um die Drehachse AD gedreht, so dass der vordere Stift 42 in die Führungsnuten 34 des zweiten Unterabschnitts 52 des rohrförmig gewölbten Abschnitts 26 eingreift. Aufgrund der wippenartigen Bewegung des Stellelements 243 ist die zweite Stellung eine Zwischenstellung zwischen den Endstellungen des Stellelements 243. Die axiale Verschiebung des Nockenwellenabschnitts 10 entlang der Nockenwellenachse AN geschieht auch hier auf die oben beschriebene Weise.
  • Eine Verschiebung ist auch auf andere Weise möglich: Je nach Ausgestaltung des Aktuators 45 kann die Nullstellung des Stößels 44 bei Nichtaktivierung des Aktuators 45 in der zweiten Stellung des Stellelements 243 liegen. Folglich muss der Aktuator 45 aktiviert werden, um das Stellelement in die eine oder andere Richtung um die Drehachse AD zu drehen. Es ist aber auch möglich, den Aktuator 45 so auszugestalten, dass bei Nichtaktivierung des Aktuators 45 das Stellelement in die erste Stellung gestellt wird, in welcher der hintere Stift 40 mit dem ersten Unterabschnitt 50 zusammenwirkt. Soll keine Zusammenwirkung stattfinden, so muss der Aktuator 45 aktiviert werden, so dass er den Stößel 44 vorschiebt. Für den Fall, dass der hintere Stift 40 mit dem ersten Unterabschnitt 50 zusammenwirkt, kann das Stellelement 243 so gedreht werden, dass der hintere Stift 40 auch im zweiten Unterabschnitt 52 mit dem Stellelement 243 zusammenwirkt. Folglich kann der hintere Stift 40 nicht nur den ersten, sondern auch den zweiten Unterabschnitt 52 durchlaufen, so dass mit nur einem Stift 40 eine sehr große axiale Verschiebung der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts 10 ermöglicht werden.
  • Eine andere Möglichkeit wäre jedoch die Verstellung mittels eines Verstellzapfens vorzunehmen. Durch Drücken oder Ziehen des Aktuatorschlüssels kann eine der beiden erwähnten Viertelschalen in Eingriff gebracht werden. Beispielsweise kann bei dieser Ausführungsform ein Magnet drückend ausgebildet sein, der den Zapfen in eine Nocke dreht. Der Zapfen dreht sich dann in Richtung Spur 26 und 50 und soll nicht in Eingriff gebracht werden. Der Magnet wird drückend betätigt. Die Halbschale mit Verstellspur ist nicht im Eingriff. Durchquert der Verstellzapfen die Drehachse 28 kann er in die entsprechende Spur auf der zweiten Viertelschale eingespurt werden und verstellt die Nocke beispielsweise nach links. Wird der Aktuator beim Einspuren auf die ersten Halbschale in Spur 26 und 50 nicht betätig, so wird er beispielsweise nach rechts gedrückt. Analog geschieht dies mit ziehenden Varianten.
    • Bezugszeichenliste
    • 10, 101, 102
    Nockenwellenabschnitt
    12
    Grundkörper
    14
    Mantelfläche
    15
    Welle
    16
    scheibenförmiger Abschnitt
    181 bis 183
    Abschnitte
    20
    erster Nocken
    22
    zweiter Nocken
    24, 241 bis 243
    Stellelement
    26
    rohrförmig gewölbter Abschnitt
    28
    Lagerungsabschnitt
    30
    Führungsabschnitt
    32, 321, 322
    Führungsfläche
    34, 341, 342
    Führungsnut
    36, 361 bis 363
    Vorrichtung
    38
    Vorsprung
    40
    erster Stift
    42
    zweiter Stift
    44
    Stößel
    45
    Aktuator
    46
    Betätigungsabschnitt
    48
    Vertiefung
    50
    erster Unterabschnitt
    52
    zweiter Unterabschnitt
    AD
    Drehachse
    AN
    Nockenwellenachse
    E
    Mittelebene
    EN
    Nockenwellenebene
    Q1
    erster Querschnitt
    Q2
    zweiter Querschnitt
    T
    Anfangstiefe
    T1
    erste Anfangstiefe
    T2
    zweite Anfangstiefe
    X1
    erstes Ende
    X2
    zweites Ende

Claims (18)

  1. Stellelement zum axialen Verschieben einer entlang einer Nockenwellenachse (AN) verschiebbar gelagerten Nockenwelle oder eines auf einer Welle (15) entlang einer Nockenwellenachse (AN) verschiebbar gelagerten Nockenwellenabschnitts (10), wobei
    - das Stellelement (24) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung bewegbar ist,
    - das Stellelement (24) einen Führungsabschnitt (30) aufweist, mit der ein oder mehrere Vorsprünge einer axial verschiebbar gelagerten Nockenwelle oder eines axial verschiebbar gelagerten Nockenwellenabschnitts (10) in der ersten Stellung so zusammenwirken, dass die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt (10) durch Drehen um die Nockenwellenachse (AN) axial verschiebbar ist, und
    - der Vorsprung (38) in der zweiten Stellung nicht mit dem Führungsabschnitt (30) zusammenwirkt,
    - der Führungsabschnitt (30) eine oder mehrere Führungsflächen (32) des Stellelements (24) umfasst, die in Bezug auf eine Mittelebene (E) des Stellelements (24) zumindest abschnittsweise geneigt sind, wobei der Führungsabschnitt (30) eine erste Führungsfläche (321) und eine zweite Führungsfläche (322) umfasst, wobei die erste Führungsfläche (321) und die zweite Führungsfläche (322) in Bezug auf die Mittelebene (E) entgegengesetzt geneigt und die Außenflächen des Stellelements (24) sind, welche das Stellelement nach außen hin begrenzen,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (30) eine oder mehrere Führungsnuten (34) aufweist, die in Bezug zu einer Mittelebene (E) zumindest abschnittsweise geneigt sind und
    der Führungsabschnitt (30) eine erste Führungsnut (341) und eine zweite Führungsnut (342) aufweist, wobei die erste Führungsnut (341) und die zweite Führungsnut (342) in Bezug auf die Mittelebene (E) entgegengesetzt geneigt sind.
  2. Stellelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Führungsnut (341) und die zweite Führungsnut (342) kreuzen.
  3. Stellelement nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsnut (341) einen ersten Querschnitt (Q1) und die zweite Führungsnut (342) einen zweiten Querschnitt (Q2) aufweist, der sich vom ersten Querschnitt (Q1) unterscheidet.
  4. Stellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnuten (34) ein erstes Ende (X1) und ein zweites Ende (X2) aufweisen, wobei die Führungsnuten (34) im Bereich des ersten Endes (X1) eine Anfangstiefe (T) aufweisen und im Bereich des zweiten Endes (X2) auf null auslaufen.
  5. Stellelement nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (24) einen Lagerungsabschnitt (28) aufweist, mit dem das Stellelement (24) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung drehbar lagerbar ist.
  6. Stellelement nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (24) einen rohrförmig gewölbten Abschnitt (26) aufweist, in welchem der Führungsabschnitt (30) angeordnet ist.
  7. Stellelement nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmig gewölbte Abschnitt (26) bezogen auf eine Mittelebene (E) des Stellelements (24) einen ersten Winkel von 70 bis 110° oder einen zweiten Winkel von 160 bis 200° überstreicht.
  8. Stellelement nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (24) einen Betätigungsabschnitt (46) aufweist, der mit einem Aktuator (45) zum Bewegen des Stellelements (24) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zusammenwirkt.
  9. Stellelement nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (46) eine Vertiefung (48) oder eine Durchgangsbohrung aufweist, in welche ein Stößel (44) des Aktuators (45) eingreift.
  10. Vorrichtung zum axialen Verschieben einer Nockenwelle oder eines Nockenwellenabschnitts (10), umfassend
    - eine axial verschiebbare Nockenwelle oder einen axial verschiebbaren Nockenwellenabschnitt (10), die oder der einen oder mehrere Vorsprünge (38) aufweist, und
    - ein Stellelement (24) nach einem der vorherigen Ansprüche.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (30) eine oder mehrere Führungsflächen (32) des Stellelements (24) umfasst, die in Bezug zu einer Mittelebene (E) des Stellelements (24) zumindest abschnittsweise geneigt sind und das Stellelement (24) in Bezug auf die Nockenwelle oder den Nockenwellenabschnitt (10) so angeordnet ist, dass die Mittelebene (E) im Wesentlichen parallel zu einer senkrecht zu einer Nockenwellenachse (AN) verlaufenden Nockenwellenebene (EN) verläuft.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (30) eine oder mehrere Führungsnuten (34) aufweist, die in Bezug zu einer Mittelebene (E) zumindest abschnittsweise geneigt sind und das Stellelement (24) in Bezug auf die Nockenwelle oder den Nockenwellenabschnitt (10) so angeordnet ist, dass die Mittelebene (E) im Wesentlichen parallel zu einer senkrecht zu einer Nockenwellenachse (AN) verlaufenden Nockenwellenebene (EN) verläuft.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (24) einen Lagerungsabschnitt (28) aufweist, mit dem das Stellelement (24) um eine Drehachse (AD) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung drehbar lagerbar ist, wobei die Drehachse (AD) im Wesentlichen parallel zur Nockenwellenachse (AN) verläuft.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Aktuator (45) umfasst, der mit einem Betätigungsabschnitt (46) des Stellelements (24) zum Bewegen des Stellelements (24) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung zusammenwirkt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Vorsprünge (38) von Nocken (20, 22) der Nockenwelle oder vom Nockenwellenabschnitt (10) gebildet werden.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (38) als ein in der Nockenwelle oder im Nockenwellenabschnitt (10) befestigter Stift (40, 42) ausgebildet ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (40, 42) drehbar in der Nockenwelle oder im Nockenwellenabschnitt (10) gelagert ist.
  18. Verfahren zum axialen Versschieben einer entlang einer Nockenwellenachse (AN) axial verschiebbar gelagerten Nockenwelle oder eines entlang der Nockenwellenachse verschiebbar gelagerten Nockenwellenabschnitts (10), wobei die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt (10) einen oder mehrere Vorsprünge (38) aufweist, umfassend folgenden Schritt:
    - Bewegen eines Stellelements (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung derart, dass ein Führungsabschnitt (30) des Stellelements in der ersten Stellung mit einem oder mehreren der Vorsprünge (38) der Nockenwelle oder des Nockenwellenabschnitts (10) so zusammenwirkt, dass die Nockenwelle oder der Nockenwellenabschnitt (10) durch Drehen um die Nockenwellenachse (AN) axial verschiebbar ist, und der Vorsprung (38) in der zweiten Stellung nicht mit dem Führungsabschnitt (30) zusammenwirkt.
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