WO2015070862A1 - Schiebenockensystem mit verlängertem einspurbereich - Google Patents

Schiebenockensystem mit verlängertem einspurbereich Download PDF

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Harald Elendt
Jan PFANNENMÜLLER
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a sliding cam system with at least one sliding cam which is non-rotatably but axially displaceably arranged on at least one axially fixed fundamental shaft of a reciprocating internal combustion engine with at least one Aktorvorides for adjusting the sliding cam in different axial positions by means of at least one in at least a sliding groove engageable on the circumference of the sliding cam Aktorloches, wherein the actuator device has a machine-fixed housing and the sliding groove is incorporated in a Hochnikmantel the sliding cam to a groove base and helical and a retraction area, a displacement range with an acceleration and a braking edge and a Extending range for Aktorit has.
  • the object of the invention is to improve a sliding cam system of the generic type so that the disadvantages mentioned are eliminated. It should be ensured that no faulty circuits, incorrect positioning and Part overlaps arise and under all operating conditions a safe and exact displacement of the sliding cam takes place.
  • the object is achieved in that the displacement groove is associated with an extended Einspur Scheme and that the extended Einspur Scheme at least partially has a material removal from the level of the high circle or Hochnikmantels towards groove bottom.
  • the extension of the meshing area extends essentially in the direction of the retraction area, counter to the direction of rotation of the sliding cam. This ensures that the actuator pin can already extend completely out of the actuator device in this area without being hindered by high-circuit areas. There are therefore no high Ausfahr Anlagenen the Aktorites required so slow, simple and inexpensive actuator devices can be used.
  • each sliding groove is assigned an extended meshing range, so that the proposed measures can also be used for both grooves of a double S-groove.
  • the material removal is carried out so that it extends to the level of the groove bottom and has the same circumferential extent, as the extended Einspur Scheme.
  • the extended single-track area with material removal can correspond to the full sliding cam circumference minus the shift range, so that long circumferential distances are available for retracting the actuator pins.
  • the braking flank of the displacement region be displaced outwards into the wall of the displacement groove. Since usually on the sliding cam locking device is effective, which has a spring-loaded locking body, which is in operative connection with one of the axial positions associated Arreti Lucassströmung, the locking device can also be used for braking the sliding cam in the respective displacement position.
  • FIG. 1 shows a double diagram with a circumferential development of 900 ° cam angle, with the displacement of the sliding cam being plotted in the upper half and the groove bottom depth in the lower part;
  • Figures 2, 3 and 4 show a view of a high circle area and sections therethrough for a first groove arrangement
  • Figures 5, 6 and 7 show a view of a high circle area and sections therethrough for a modified groove arrangement
  • FIGS 8 and 9 show views on high circle regions of sliding cams for modified groove arrangements.
  • the reference numeral 1 designates the displacement movement of a sliding cam in one direction and 2 the displacement path of the sliding cam in the opposite direction.
  • 3a denotes the entry path of an actuator pin, which leads at the end to displacement of the sliding cam along the displacement path 1.
  • the entry route 3a of Aktorloches refers to the first Verschiebenut.
  • a corresponding insertion distance for a second shift groove designated 3b begins at about 270 ° cam angle and ends at about 560 ° cam angle.
  • the high-circuit jacket is denoted by 4.
  • a sliding groove is arranged, which is designated by 5.
  • Section E-E according to FIG. 4 runs through the sliding groove 5 and shows that a large, extended single-track area, designated by 9, is provided, in which a material removal up to a groove base 7 is incorporated.
  • the extended meshing area 9 comprises a cam angle of slightly more than 145 °.
  • the view of the high-circuit jacket 4 in FIG. 5 shows a modified embodiment of the double S-groove, the displacement groove designated by 5a and the displacement groove being indicated by the reference numeral 6a.
  • the extended meshing area 11 of the displacement groove 5a is more than approximately 290 ° cam angle and the extended meshing area 12 of the displacement groove 6a is also more than approximately 290 ° cam angle.
  • modified double S-grooves are shown with the Hochnikmänteln 4.
  • a braking edge displacement 13 and the sliding groove 6a a braking edge displacement 14 are provided, which are incorporated in the wall of the sliding groove, since the without the inventive features are normally removed existing brake flanks. List of reference numbers

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenut in einem Hochkreismantel (4) des Schiebenockens bis zu einem Nutgrund (7, 8) eingearbeitet und schraubenförmig ausgebildet ist und einen Einfahrbereich, einen Verschiebebereich mit einer Beschleunigungs- und einer Bremsflanke und einen Ausfahrbereich für den Aktorstift aufweist, wobei der Verschiebenut (5, 5a oder 6, 6a) ein verlängerter Einspurbereich (9 oder 10, 11 oder 12) zugeordnet ist und dass der verlängerte Einspurbereich (9 bis 12) zumindest teilweise einen Materialabtrag vom Niveau des Hochkreismantels (4) in Richtung des Nutgrundes (7 oder 8) aufweist.

Description

Schiebenockensystem mit verlängertem Einspurbereich
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfes- tes Gehäuse aufweist und die Verschiebenut in einem Hochkreismantel des Schiebenockens bis zu einem Nutgrund eingearbeitet und schraubenförmig ausgebildet ist und einen Einfahrbereich, einen Verschiebebereich mit einer Beschleunigungs- und einer Bremsflanke und einen Ausfahrbereich für den Aktorstift aufweist.
Ein derartiges gattungsbildendes Schiebenockensystem ist aus der DE 10 2009 009 080 A1 bekannt. Auf dem Hochkreismantel der Schiebenocken dieses Systems sind zwei Verschiebenuten hintereinander angeordnet, die am Umfang des Hochkreismantels sich axial gegenläufig erstreckende Kurvenbah- nen aufweisen und als Doppel S-Nut ausgebildet sind. Bei ungünstigen Betriebsbedingungen, z.B. bei hoher Schaltdrehzahl und niedriger Temperatur, kann die Ausfahrgeschwindigkeit des jeweiligen Aktorstiftes aus dem Gehäuse zu gering sein, um richtig in die jeweilige Verschiebenut einzuspuren. Hierdurch kann es zu Fehlschaltungen, Fehlpositionierungen und Teilüberdeckun- gen kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiebenockensystem der gattungsbildenden Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile behoben werden. Es soll sichergestellt werden, dass keine Fehlschaltungen, Fehlpositionierungen und Teilüberdeckungen entstehen und unter allen Betriebsbedingungen eine sichere und exakte Verschiebung des Schiebenockens erfolgt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verschiebenut ein verlängerter Einspurbereich zugeordnet ist und dass der verlängerte Einspurbereich zumindest teilweise einen Materialabtrag vom Niveau des Hochkreises oder Hochkreismantels in Richtung Nutgrund aufweist. Die Verlängerung des Einspurbereichs erstreckt sich im Wesentlichen im Anschluss an den Einfahr- bereich entgegen der Drehrichtung des Schiebenockens. Dadurch wird sicher- gestellt, dass der Aktorstift in diesem Bereich bereits vollständig aus der Aktorvorrichtung ausfahren kann, ohne durch Hochkreisbereiche gehindert zu sein. Es sind daher keine hohen Ausfahrgeschwindigkeiten des Aktorstiftes erforderlich, sodass langsame, einfache und kostengünstige Aktorvorrichtungen zur Anwendung kommen können. In vorteilhafter Weise ist jeder Verschiebenut ein verlängerter Einspurbereich zugeordnet, so dass die vorgeschlagenen Maßnahmen auch für beide Nuten einer Doppel S-Nut benutzt werden können.
Der Materialabtrag ist so ausgeführt, dass er bis zum Niveau des Nutgrundes reicht und die gleiche Umfangserstreckung hat, wie der verlängerte Einspurbereich. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass bei einem Doppel S-Nut-System mit zwei Verschiebenuten der verlängerte Einspurbereich und der Materialabtrag für die eine Verschiebenut zwischen ca. 145° und ca. 290° Nockenwinkel liegt und der verlängerte Einspurbereich für die zweite Verschiebenut ca. 75° bis ca. 290° Nockenwinkel beträgt. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Einfahrmöglichkeit und Einfahrstrecke des jeweiligen Aktorstiftes. Der verlängerte Einspurbereich mit Materialabtrag kann dem vollständigen Schiebenockenumfang abzüglich des Verschiebebereichs entsprechen, so dass lange Umfangsstrecken für das Einfahren der Aktorstifte zur Verfügung stehen. Da je nach Ausgestaltung des verlängerten Einspurbereichs die Bremsflanke teilweise weggeschnitten wird, wird vorgeschlagen, dass die Bremsflanke des Verschiebebereichs nach außen hin in die Wand der Verschiebenut verlagert wird. Da üblicherweise an dem Schiebenocken eine Arretiervorrichtung wirksam ist, die einen federbelasteten Arretierkörper aufweist, der mit je einer den axialen Positionen zugeordneten Arretierausnehmung in Wirkverbindung steht, kann die Arretiervorrichtung auch zum Abbremsen des Schiebenockens in die jeweilige Verschiebeposition mit genutzt werden.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:
• Figur 1 zeigt ein Doppeldiagramm mit einer Umfangsabwicklung von 900° Nockenwinkel, wobei in der oberen Hälfte die Verschiebung des Schiebenockens aufgetragen ist und in dem unteren Teil die Nutgrundtiefe;
• Figuren 2, 3 und 4 zeigen eine Ansicht auf einen Hochkreisbereich und Schnitte durch diesen für eine erste Nutanordnung;
• Figuren 5, 6 und 7 zeigen eine Ansicht auf einen Hochkreisbereich und Schnitte durch diesen für eine modifizierte Nutanordnung und
• Figuren 8 und 9 zeigen Ansichten auf Hochkreisbereiche von Schiebenocken für modifizierte Nutanordnungen.
In den Figuren 1 bis 9 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 der Verschie- beweg eines Schiebenockens in eine Richtung und mit 2 der Verschiebeweg des Schiebenockens in die Gegenrichtung bezeichnet. Mit 3a ist die Einfahr- strecke eines Aktorstiftes bezeichnet, die am Ende zum Verschieben des Schiebenockens entlang des Verschiebeweges 1 führt. Die Einfahrstrecke 3a des Aktorstiftes bezieht sich auf die erste Verschiebenut. Eine entsprechende Einfahrstrecke für eine zweite mit 3b bezeichnet Verschiebenut beginnt bei ca. 270° Nockenwinkel und endet bei etwa 560° Nockenwinkel.
In Figur 2, mit Blick auf einen Hochkreisbereich ist der Hochkreismantel mit 4 bezeichnet. Daneben ist eine Verschiebenut angeordnet, die mit 5 bezeichnet ist. Schnitt E-E gemäß Figur 4 verläuft durch die Verschiebenut 5 und zeigt, dass ein großer, verlängerter Einspurbereich, mit 9 bezeichnet, vorgesehen ist, in dem ein Materialabtrag bis zu einem Nutgrund 7 eingearbeitet ist. Der verlängerte Einspurbereich 9 umfasst einen Nockenwinkel von etwas mehr als 145°. Schnitt D-D gemäß Figur 3, der durch die Verschiebenut 6 und den Hochkreismantel 4 verläuft, zeigt einen verlängerten Einspurbereich 10, der ca. 75° Nockenwinkel beträgt. Der Materialabtrag bis zu einem Nutgrund 8 ist entsprechend ausgeführt.
Die Ansicht auf den Hochkreismantel 4 in Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausges- taltung der Doppel S-Nut, wobei die mit 5a bezeichnete Verschiebenut und die Verschiebenut mit dem Bezugszeichen 6a sichtbar sind. Wie Fig. 7 zu entnehmen ist, beträgt der verlängerte Einspurbereich 1 1 der Verschiebenut 5a mehr als ca. 290° Nockenwinkel und der verlängerte Einspurbereich 12 der Verschiebenut 6a ebenfalls mehr als ca. 290° Nockenwinkel. In den Figuren 8 und 9 sind wiederum modifizierte Doppel S-Nuten dargestellt mit den Hochkreismänteln 4. Bei der Verschiebenut 5a ist eine Bremsflankenverlagerung 13 und bei der Verschiebenut 6a eine Bremsflankenverlagerung 14 vorgesehen, die in die Wand der Verschiebenut eingearbeitet sind, da die ohne die erfinderischen Merkmale normalerweise vorhandenen Bremsflanken abgetragen sind. Liste der Bezugszahlen
1 ) Verschiebeweg des Schiebenockens
2) Verschiebeweg des Schiebenockens
3) Einf ahrstrecke des Aktorstiftes
4) Hochkreismantel
5) Verschiebenut
5a) Verschiebenut modifiziert
6) Verschiebenut
6a) Verschiebenut modifiziert
7) Nutgrund
8) Nutgrund
9) verlängerter Einspurbereich
10) verlängerter Einspurbereich
1 1 ) verlängerter Einspurbereich modifiziert
12) verlängerter Einspurbereich modifiziert
13) Bremsflankenverlagerung
14) Bremsflankenverlagerung

Claims

Patentansprüche
Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrenn- kraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenut in einem Hochkreismantel (4) des Schiebenockens bis zu einem Nutgrund (7, 8) eingearbeitet und schraubenförmig ausgebildet ist und einen Einfahrbe- reich, einen Verschiebebereich mit einer Beschleunigungs- und einer Bremsflanke und einen Ausfahrbereich für den Aktorstift aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebenut (5, 5a oder 6, 6a) ein verlängerter Einspurbereich (9 oder 10, 1 1 oder 12) zugeordnet ist und dass der verlängerte Einspurbereich (9 bis 12) zumindest teilweise einen Materialabtrag vom Niveau des Hochkreismantels (4) in Richtung des Nutgrundes (7 oder 8) aufweist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verschiebenut (5, 5a und 6, 6a) ein verlängerter Einspurbereich (9 und 10, 1 1 und 12) zugeordnet ist.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialabtrag bis zum Niveau des Nutgrundes (7 und 8) reicht.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verlängerte Einspurbereich (9 bis 12) der Umfangserstreckung des Materialabtrags entspricht.
Schiebenockensystem mit zwei Verschiebenuten, die als Doppel S- Nuten ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die verlängerten Einspurbereiche (9 bis 12) für die einen Verschiebenuten (5, 5a) zwischen ca. 145° und ca. 290° Nockenwinkel und für andere Verschiebenuten (6, 6a) ca. 75° und ca. 290° Nockenwinkel betragen.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verlängerten Einspurbereiche (9 bis 12) den vollständigen Schiebenockenumfängen abzüglich der Verschiebebereiche entsprechen.
7. Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsflanken der Verschiebebereiche nach außen in die Wände der Verschiebenuten verlagert sind.
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