WO2022034104A1 - Schiebenockensystem - Google Patents

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WO2022034104A1
WO2022034104A1 PCT/EP2021/072306 EP2021072306W WO2022034104A1 WO 2022034104 A1 WO2022034104 A1 WO 2022034104A1 EP 2021072306 W EP2021072306 W EP 2021072306W WO 2022034104 A1 WO2022034104 A1 WO 2022034104A1
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WO
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sliding cam
cam element
cam
switching
shifting
Prior art date
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PCT/EP2021/072306
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel WEIDAUER
Original Assignee
thyssenkrupp Presta Ilsenburg GmbH
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • F01L2013/0078—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by axially displacing the camshaft

Definitions

  • the invention relates to a sliding cam system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a sliding cam system of the type mentioned above is known, for example, from DE 10 2011 054 218 A1.
  • a rotatably mounted camshaft is provided in the known sliding cam system.
  • the camshaft includes multiple slide cams.
  • the sliding cams can be moved axially. The axial movement of the sliding cams is initiated by an actuator.
  • a coupling rod is firmly connected via a shift fork to a sliding cam, which is moved axially directly by the actuator. With an axial movement of the slide cam, the coupling rod moves with the slide cam.
  • the coupling rod includes scenes.
  • the scenes are firmly connected to the coupling rod.
  • the scenes are each assigned to a further sliding cam.
  • the further sliding cams have pins which interact with the respectively assigned links in such a way that the further sliding cams are displaced in accordance with the movement of the sliding cam which is firmly connected to the coupling rod.
  • a sliding cam system for an internal combustion engine with at least one camshaft comprising a support shaft with at least two sliding cam elements.
  • the sliding cam elements each comprise a shift gate with at least one shift groove, the sliding cam elements being displaceable axially with respect to the carrier shaft by at least one actuator pin.
  • At least one adjustment element is arranged parallel to a longitudinal axis of the support shaft, the adjustment element being axially displaceable in the direction of the longitudinal axis of the support shaft.
  • the shifting cam system is set up in such a way that a shifting process of a first secondary shifting cam element takes place at least partially simultaneously with the shifting process of a secondary shifting cam element, the shifting range can be increased and thus an axial shifting of a shifting cam element at an increased speed and/or an axial shifting of a Sliding cam element with greater mass can be achieved over a known sliding cam system
  • the sliding cam system is set up in such a way that the switching process of a first secondary sliding cam element begins immediately after the switching process of the primary sliding cam element has ended and that the switching process of a second secondary sliding cam element begins after the beginning and before the end of the switching process of the first secondary sliding cam element.
  • the shift cam system is set up in such a way that the beginning of the shifting process of a first secondary shifting cam element and the beginning of the shifting process of a second secondary shifting cam element take place simultaneously.
  • the length of the displacement areas of all sliding cam elements is different, in particular that °NW 121a/S * °NW 121b/S * °NW 121c/S applies.
  • the displacement ranges of the sliding cam elements are greater than 120°NW, in particular that °NW 121a/S > 120° or °NW 121b/S > 120° or °NW 121c/ S > 120°.
  • the beginning of the switching section °NW121b/SA at the beginning of the cam °NW122b/NA is not the same as the beginning of the switching section NW121C/SA at the beginning of the cam °NW122c/NA, in other words that the angular position of the Shifting range for the respective cam tip is different for the secondary shifting cam elements, in particular that °NW121b/SA to °NW122b/NA is unequal °NW121c/SA to °NW122c/NA.
  • the length of the shifting area of the first shifting groove on the primary shifting cam element is greater than the length of the shifting areas of the shifting grooves on the secondary shifting cam elements.
  • the length of the shifting area of the shifting groove on at least one secondary shifting cam element is greater than the length of the shifting area on the primary shifting cam element and/or possibly further secondary shifting cam elements.
  • more than two secondary sliding cam elements are coupled with a connecting element.
  • the secondary sliding cam elements are not identical parts, in particular with regard to the displacement area and/or cam contour.
  • the cam contours of the secondary sliding cam elements are arranged identically, in particular are arranged angularly offset only according to the firing sequence, e.g. offset by 120° and are identical with regard to the cam contour.
  • both the arrangement and the cam profile shape / cam profile length can differ.
  • Primary sliding cam element is completed before the shifting of a
  • Secondary sliding cam element takes place.
  • displacement of the primary sliding cam member occurs only while the locking disc is released and displacement of the secondary cam members can preferably only occur when the locking disc is locked.
  • the sliding cam system is set up in such a way that the switching process of a first secondary sliding cam element begins immediately after the switching process of the primary sliding cam element has ended, with the switching process of a further (second) secondary sliding cam element preferably starting after the beginning and before the end of the Switching process of the first secondary sliding cam element begins.
  • FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a prior art cam shift system
  • FIG. 2 is another perspective view of an embodiment of a prior art shift cam system
  • Fig. 3 is a side view of an embodiment of a prior art shift cam system
  • Fig. 5 is a side view of another embodiment of a prior art shift cam system
  • FIG. 7 shows a perspective view of an embodiment of a sliding cam system according to the invention.
  • FIG. 7a shows a perspective view of a camshaft of an embodiment of a sliding cam system according to the invention
  • FIG. 8 shows a primary slide cam element of a slide cam system according to the invention in a perspective view
  • FIG. 9 shows a primary slide cam element of a slide cam system according to the invention in a side view
  • Fig. 10 shows a section A-A according to Fig. 9;
  • Fig. 13 is a section C-C of Fig. 12;
  • Fig. 13a shows a section C-C according to Fig. 12;
  • FIG. 14 shows a second secondary shifting cam element of a shifting cam system according to the invention in a perspective view
  • Fig. 16 shows a section B-B according to Fig. 15;
  • Fig. 16a shows a section B-B according to Fig. 15;
  • FIG. 17 shows a locking element (locking disk) for a sliding cam system according to the invention
  • FIG. 18 shows a diagram “lift [mm]/blocking range [ ] over the angle [°NW]” for a sliding cam system according to the invention according to FIG. 7.
  • Figures 1 to 4 show the same embodiment of a sliding cam system from different perspectives.
  • the shift cam system for an internal combustion engine having at least one camshaft 10 comprises a support shaft 11. On the support shaft 11 are a primary shift cam element 12a and a first Secondary sliding cam element 12b is arranged to be axially movable relative to a longitudinal axis of the support shaft 11 and, in particular, to be rotated. It is conceivable that more than two sliding cam elements are arranged on the support shaft 11 .
  • the carrier shaft 11 preferably comprises three roller bearings 20. One roller bearing 20 is arranged at the axial ends of the carrier shaft 11 and another roller bearing 20 is arranged between the sliding cam elements 12a, 12b.
  • the roller bearings 20 are preferably locked by retaining rings 21. The number of roller bearings 20 and retaining rings 21 and the positions of the bearing points are variable.
  • the sliding cam elements 12a, 12b include a shift gate 13 and a cam contour 22.
  • the shifting gate 13 of the first sliding cam element 12a comprises a first and a second shifting groove 14a, 14b.
  • the switching grooves 14a, 14b are at least partially V-shaped. In other words, the width of the two switching grooves 14a, 14b is not constant. The width is the distance between the flanks of the switching grooves 14a, 14b in the axial direction to the carrier shaft 11 to understand. The flanks of the switching grooves 14a, 14b approach one another in the V-shaped section.
  • the two switching grooves 14a, 14b are preferably arranged at the same angle of rotation.
  • the first switching groove 14a preferably has a larger radius than the second switching groove 14b.
  • the radius is to be understood as the amount of the distance between the groove base of the first or the second shifting groove 14a, 14b and the central longitudinal axis of the carrier shaft 11.
  • the outer diameter of the shift gate 13 and the radius of the groove base determine the depth of the groove.
  • the first switching groove 14a preferably includes a step.
  • the first switching groove 14a is designed as a projection or a shoulder.
  • the first switching groove 14a preferably has a varying radius. That is, the first switching groove 14a has sections with a larger radius and a smaller radius. The radius is changed steplessly.
  • the areas are each assigned to an entry area, an exit area or a shifting area.
  • the second switching groove 14b preferably has a constant radius.
  • the width of the second switching groove 14b is smaller than the width of the first switching groove 14a.
  • Two actuator pins 15 are arranged on the carrier shaft 11 .
  • the actuator pins 15 can essentially only be moved in one direction orthogonal to the central longitudinal axis of the carrier shaft 11 .
  • the actuator pins 15 are assigned to the first switching groove 14a. Ie the actuator pins only work together with the first switching groove 14a.
  • the actuator pins 15 are spaced apart from one another in the axial direction of the support shaft 11 . As a result, depending on the position of the primary sliding cam element, one of the two actuator pins 15 can be inserted into the first switching groove 14a. By inserting the actuator pins 15, an axial movement of the primary sliding cam element 14a can be initiated. For this purpose, an actuator pin 15 is inserted into the first switching groove 14a.
  • the introduced actuator pin 15 interacts with a flank of the first switching groove 14a. More precisely, the introduced actuator pin 15 acts on a flank of the first switching groove 14a with a force directed against the flank. This results in the axial displacement of the primary sliding cam element 12a. The direction of the shift thus depends on the flank with which the introduced actuator pin
  • An actuator pin 15 is assigned to each flank of the first switching groove 14a.
  • An adjustment element 16 is arranged parallel to the carrier shaft 11 .
  • the adjusting element 16 can be moved axially.
  • the adjusting element is offset by 90° to the actuator pins 15. Alternatively, other angular offsets are conceivable.
  • the adjusting element 16 comprises a first and a second coupling pin 17a, 17b and a receiving element 18.
  • the first and the second coupling pin 17a, 17b are each arranged on an axial end of the adjusting element 16.
  • the receiving element 18 comprises three extensions and is arranged between the axial ends of the adjustment element 16 .
  • the coupling pins 17a, 17b and the receiving element 18 extend orthogonally to the central longitudinal axis of the carrier shaft 11.
  • the first coupling pin 17a is assigned to the second switching groove 14b of the primary sliding cam element 12a.
  • the first and the second coupling pin 17a, 17b are arranged on the adjustment element 16 in a substantially rotatable manner.
  • the first coupling pin 17a is permanently engaged with the second switching groove 14b of the primary slide cam element 12a.
  • the first coupling pin 17a is subjected to a force by a flank of the second switching groove 14b.
  • the adjustment element 16 is displaced in the effective direction of the force. Since the adjustment element
  • the coupling pins 17a, 17b are offset from one another by 90° in the circumferential direction and the first and the second switching groove 14a, 14b are arranged at the same angle of rotation, the displacement of the adjustment element 16 takes place correspondingly with a time offset or phase shift.
  • the second coupling pin 17b is arranged in the area of the first secondary sliding cam element 12b.
  • the first secondary sliding cam element 12b includes a switching groove 14.
  • the switching groove 14 has a V-shaped section.
  • the second coupling pin 17b is permanently engaged with the switching groove 14.
  • the switching groove 14 of the first secondary sliding cam element 12b is arranged in such a way that a time-delayed switching of the first secondary sliding cam element 12b with respect to the primary sliding cam element 12a can be implemented.
  • the second coupling pin 17b is moved axially in the switching groove 14. More precisely, the second coupling pin 17b is moved to one of the flanks of the switching groove 14. The second coupling pin 17b interacts with the switching groove 14 in essentially the same way as the actuator pins 15 interact with the first switching groove 14a of the primary sliding cam element 12a.
  • the carrier shaft 11 comprises a locking element 19 in the form of a circular disk.
  • the locking member 19 is interposed between the first and first secondary slide cam members 12a, 12b.
  • the locking element 19 is axially delimited by the receiving element 18 .
  • the locking element 19 has a supporting function.
  • the locking element 19 forms an abutment for the receiving element 18.
  • the locking element 19 absorbs the forces during the shifting process and thus enables the adjustment element 16 to be fixed. Furthermore, the interaction of the receiving element 18 and the locking element 19 prevents the primary sliding cam element 12a from being displaced unintentionally .
  • the receiving element 18 includes two receptacles for the locking element 19.
  • the locking element 19 includes a recess.
  • the recess is arranged in the area of the corresponding angle of rotation.
  • the recess is arranged in the circular disc in such a way that the adjustment element 16 is moved through the recess when there is an axial movement. It is conceivable that the adjustment element 16 additionally includes a spring-ball detent (not shown).
  • the shifting cam system described above enables the shifting cam elements 12a, 12b to be shifted out of phase by the adjusting element 16 using a single actuator. As a result, the total number of actuators in the sliding cam system can be significantly reduced.
  • FIG. 5 describes another embodiment of a prior art slide cam system.
  • the shifting cam system essentially corresponds to the shifting cam system according to FIGS. 1 to 4.
  • the shifting cam system shown comprises a second secondary shifting cam element 12c and in particular the primary shifting cam element 12a has a different shifting gate.
  • the locking element 19 is preferably arranged between the second and the third sliding cam element 12b, 12c.
  • the locking element 19 comprises a circular disc with a recess.
  • An extension is arranged on the adjusting element 16 in the area of the circular disk.
  • the circular disc forms an abutment for the extension.
  • the circular disk interacts with the extension during a displacement process in such a way that the first coupling pin is relieved during the displacement process. In other words, the extension is supported against the circular disc.
  • the recess is arranged on the angle of rotation at which the displacement of the first adjustment element 16 takes place.
  • An actuator is marked with the reference number 23 .
  • FIG. 6 shows “a diagram “stroke [mm]/locking range [ ] over the angle [°NW]” for a sliding cam system according to FIG. 5”.
  • valve lifts resulting from the respective cam contours (large lift) of the embodiment of a sliding cam system according to the prior art according to FIG. 5 are shown as “VH profile cyl. 1", “VH profile cyl. 2” and “VH profile cyl. 3" drawn.
  • the blocking areas of the blocking disk or locking element 19 are also plotted in the diagram according to FIG. 6 .
  • FIG. 7-18 A preferred embodiment of the present invention is illustrated in Figures 7-18.
  • the embodiment of the sliding cam system according to the invention described there has a primary sliding cam element 12a, a first secondary sliding cam element 12b and a second secondary sliding cam element 12c.
  • the locking element 19 can also be addressed as a locking disk.
  • the adjustment element 16 can also be addressed as a push rod.
  • the shifting cam elements each have a shifting groove 121a, 121a', 121b, 121c, i.e. the primary shifting cam element 12a the shifting groove 121a and 121a', the first secondary shifting cam element 12b the shifting groove 121b and the second secondary shifting cam element 12c the shifting groove 121c.
  • the switching groove 121a is provided for engaging the actuator pins 15, whereas the switching groove 121a' is provided for engaging the first switching pin 17a of the connecting element 16.
  • the switching groove 121b is provided correspondingly for the engagement of the second switching pin 17b and the switching groove 121c is provided correspondingly for the engagement of the third switching pin 17c.
  • the operating principle is as outlined above, the primary sliding cam element 12a is axially displaced in a targeted manner via the actuator or the engagement of the actuator pins 15 in the switching groove 121a during the rotation of the camshaft 10 .
  • the adjusting element 16 is axially displaced by the engagement of the first switching pin 17a in the switching groove 121a', as a result of which the switching pins 17b and 17c are also correspondingly displaced.
  • the switching groove 121a of the primary sliding cam element 12a has at least one displacement area 121a/S and one freewheeling area 121a/F in the circumferential direction.
  • the displacement area 121a/S is characterized in particular by a switching groove side cheek that is inclined relative to the longitudinal axis/rotational axis L of the primary sliding cam element 12a or carrier shaft. In other words, this is the area with which the primary element 12a and, through the operative connection between the switching groove 121a' and the switching pin 17a, the connecting element 16 are axially displaced.
  • the freewheeling area is that area of the switching groove 121a in which no axial displacement of the connecting element 16 takes place.
  • the shifting area can also be addressed as a switching area.
  • the switching groove 121b of the first secondary sliding cam element 12b has at least one displacement area 121b/S and one freewheeling area 121b/F in the circumferential direction.
  • the displacement area 121b/S is characterized in particular by a switching groove side cheek that is inclined relative to the longitudinal axis/rotational axis L of the secondary displacement cam element 12b or carrier shaft. In other words, this is the area on which a shifted switching pin 17b rests and axially shifts the secondary shifting cam element 12b in the desired direction.
  • the freewheeling area is that area of the switching groove 121b in which no axial displacement of the secondary sliding cam element 12b takes place. This area is characterized in particular by the fact that there is no contact with the switching groove side wall during the movement of the connecting element.
  • the second secondary sliding cam element 12c or its switching groove 121c also has a sliding area 121c/S and a freewheeling area 121c/F.
  • the switching pin 17c of the adjustment element 16 engages here accordingly.
  • the sliding cam elements each have at least two cam contours.
  • a cam contour can also be designed as a so-called zero-lift cam.
  • the cam contours differ from one another and lead in particular to different strokes of the activated valve (not shown).
  • the primary sliding cam element 12a preferably has a first cam contour 122a and a second cam contour 122a'.
  • the first secondary slide cam element 12b preferably has a first cam contour 122b and a second cam contour 122b'.
  • the second secondary slide cam element 12c preferably has a first cam contour 122c and a second cam contour 122c'.
  • No cam contour of the primary sliding cam element 12a is shown in FIGS. 7 and 7a merely for the sake of better illustration. However, reference can be made to FIGS. 8 to 10 here.
  • the displacement ranges can be determined in more detail with regard to their angular length and also with regard to their start and end.
  • the sliding cam system is set up in such a way that a switching process of the first secondary sliding cam element 12b takes place at least partially simultaneously with the switching process of the second secondary sliding cam element 12c.
  • the partially simultaneous switching of the secondary sliding cam elements is understood as follows: the displacement areas of the respective secondary sliding cams are angularly aligned with one another in such a way that they have sections in which the coupling pin of the adjustment element for axial displacement of the first secondary sliding cam element and the coupling pin of the adjustment element for axial displacement of the second secondary sliding cam element at the same time (concurrently) are in operative contact, so that an axial displacement of the second secondary cam element begins at least while the axial displacement of the first secondary sliding cam element takes place.
  • the angular orientation, i. H. the arrangement and length of the respective corresponding displacement areas of the secondary links are always dependent on the design of the motor or the respective installation space requirements of the internal combustion engine, such as the radial arrangement and position of the adjustment element.
  • the angular orientation, i. H. the arrangement and length of the respective corresponding displacement areas of the secondary links are always dependent on the design of the motor or the respective installation space requirements of the internal combustion engine, such as the radial arrangement and position of the adjustment element.
  • the shifting cam system is set up in such a way that the shifting process of the first secondary shifting cam element 12b begins immediately after the end of the shifting process of the primary shifting cam element 12a and that the switching process of the second secondary shifting cam element 12c begins after the beginning and before the end of the shifting process of the first secondary sliding cam element 12b. More preferably, it can be provided that the shifting cam system is set up in such a way that the beginning of the shifting process of the first secondary shifting cam element 12b and the beginning of the shifting process of the second secondary shifting cam element 12c take place simultaneously.
  • the radial length of the displacement ranges °NW121a/S, °NW121b/S and °NW121c/S (angle ranges) of all sliding cam elements 12a, 12b, 12c is different, in particular that °NW121a/S * °NW121b applies /S * °NW121c/S.
  • the displacement ranges of the sliding cam elements are greater than 120°NW, in particular that °NW121a/S>120° or °NW121b/S>120° or °NW121c/S>120°.
  • the sliding cam system is set up such that the offset of the switching section °NW121b/SA to the start of the cam °NW122b/NA is unequal to the offset of the switching section °NW121c/SA to the start of the cam °NW122c/NA.
  • the length of the displacement range °NW121a/S of the first shifting groove 121a on the primary sliding cam element 12a is greater than the length of the displacement ranges °NW121b/S or °NW121c/S of the shifting grooves 121b or 121c on the secondary shifting cam element 12b or .12c.
  • the length of the displacement range °NW121b/S or °NW121c/S of the switching groove 121b or 121c on at least one secondary sliding cam element 12b or 12c is greater than the length of the displacement range °NW121a/S on the primary sliding cam element 12a and /or, if necessary, further secondary sliding cam elements (°NW121x/S or 12x).
  • the x stands here as an index for further secondary sliding cam elements.
  • more than two secondary sliding cam elements 12b, 12c are coupled with a connecting element 16, in particular for applications in internal combustion engines with more than 3 cylinders in a row arrangement. Provision can preferably be made for the switching groove on a secondary sliding element to be larger than on the primary sliding element and/or larger than on at least one further secondary sliding element.
  • the sliding cam system is also applicable to 5, 6, 8, 10, 12 cylinder internal combustion engines.
  • the sliding cam system can also be designed in three stages (or more) based on the number of cam contours 122x y . "X" is the index for the respective sliding cam element, "Y” is the index for the respective cam contour.
  • the present invention changes the length and the arrangement of the shifting grooves (area of axial shifting) of the secondary shifting gates in relation to the respective cam tip in such a way that ultimately an overlapping shifting of the secondary elements is achieved.
  • secondary sliding cam elements are not identical parts, in particular with regard to the displacement area (arrangement, length) and/or cam contour (arrangement, length).
  • the arrangement of the displacement areas for the respective cam tip should be different, the length can be different. If the secondary cams have different mass properties, the shifting behavior can be adjusted, for example, by matching the length of the shifting grooves to the mass.
  • the beginning of the switching section °NW121b/SA to the cam tip NS122b of the first secondary shifting cam is 143° and the beginning of the switching section NW121C/SA to the cam tip NS122c of the second secondary shifting cam is 203°, with others Words that the angular position of the displacement range for the respective cam tip secondary slide cam elements is different, specifically that °NW121b/SA to NS122b is unequal °NW121c/SA to NS122c.
  • the arrangement and the cam profile shape / cam profile length can differ.
  • the switching process or the axial displacement of a first secondary sliding cam element 12b begins immediately after the switching process of the primary sliding cam element has ended.
  • the switching process of a further (second) secondary sliding cam element preferably begins after the start and before the end of the switching process of the first secondary sliding cam element.
  • the first secondary shifting cam element and the further secondary shifting cam element or elements shift simultaneously - i.e. the beginning of the shifting processes takes place at the same time.
  • valve lifts resulting from the first cam contours 122a, 122b and 122c are shown as “VH profile cyl. 1", “VH profile cyl. 2” and “VH profile cyl. 3" drawn.
  • valve lifts resulting from the first cam contours 122a', 122b' and 122c' are shown as “TH profile cyl. 1", “TH profile cyl. 2” and “TH profile cyl. 3" drawn.
  • valve lifts resulting from the first cam contours 122a, 122b and 122c are defined as “VH profile cyl. 1", “VH profile cyl. 2” and “VH profile cyl. 3” or valve lifts resulting from the first cam contours 122a′, 122b′ and 122c′ as “TH profile cyl. 1", “TH profile cyl. 2” and “TH profile cyl. 3" overlap in time.

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Abstract

Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Verstellelement (16), wobei das Verstellelement (16) wenigstens drei Kopplungs-Pins (17a, 17b, 17c) aufweist, wobei ein erster Kopplungs-Pin (17a) im Bereich des Primärschiebenockenelements (12a) angeordnet ist und ein zweiter Kopplungs-Pin (17b) im Bereich des ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) und ein dritter Kopplungs-Pin (17c) im Bereich des zweiten Sekundärschiebenockenelements (12c) angeordnet ist und die Kopplungs-Pins (17a, 17b, 17c) jeweils mit einer Schaltkulisse (13) des jeweils zugehörigen Schiebenockenelements (12a, 12b, 12c) Zusammenwirken derart, dass durch das Verstellelement (16) eine durch einen Aktuator-Pin (15) eingeleitete Bewegung eines Primärschiebenockenelements (12a) auf Sekundärschiebenockenelemente (12b, 12c) übertragbar ist, wobei das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass ein Schaltvorgang des ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) wenigstens teilweise gleichzeitig mit dem Schaltvorgang des zweiten Sekundärschiebenockenelements (12c) erfolgt.

Description

Schiebenockensystem
Die Erfindung betrifft ein Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Schiebenockensystem oben genannter Art ist beispielsweise aus DE 10 2011 054 218 Al bekannt.
Bei dem bekannten Schiebenockensystem ist eine drehbar gelagerte Nockenwelle vorgesehen. Die Nockenwelle umfasst mehrere Schiebenocken. Die Schiebenocken sind axial beweglich. Die axiale Bewegung der Schiebenocken wird durch einen Aktuator eingeleitet.
Dazu ist eine Kopplungsstange über eine Schaltgabel fest mit einem Schiebenocken verbunden, der durch den Aktuator unmittelbar axial bewegt wird. Bei einer axialen Bewegung des Schiebenockens bewegt sich die Kopplungsstange mit dem Schiebenocken.
Die Kopplungsstange umfasst Kulissen. Die Kulissen sind fest mit der Kopplungsstange verbunden. Die Kulissen sind jeweils einem weiteren Schiebenocken zugeordnet. Die weiteren Schiebenocken weisen Stifte auf, die mit den jeweils zugeordneten Kulissen derart Zusammenwirken, dass die weiteren Schiebenocken entsprechend der Bewegung des mit der Kopplungsstange fest verbundenen Schiebenockens verschoben werden.
Aus der Patentanmeldung PCT/EP2020/058182 bzw. DE 10 2019 107 626.9 der Anmelderin ist ein Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle bekannt geworden, umfassend eine Trägerwelle mit wenigstens zwei Schiebenockenelementen. Die Schiebenockenelemente umfassen jeweils eine Schaltkulisse mit wenigstens einer Schaltnut, wobei die Schiebenockenelemente durch wenigstens einen Aktuator-Pin axial zur Trägerwelle verschiebbar sind. Parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle ist wenigstens ein Verstellelement angeordnet, wobei das Verstellelement in Richtung der Längsachse der Trägerwelle axial verschiebbar ist.
Wenngleich hier bereits ein vorteilhaftes Schiebenockensystem vorgeschlagen wird, können dennoch Verbesserungen vorgenommen werden, insbesondere im Hinblick auf die maximale Schaltdrehzahl und die zu bewegenden Massen. So besteht im Stand der Technik, insbesondere bei dem Schiebenockensystem gemäß PCT/EP2020/058182 bzw. DE 10 2019 107 626.9, eine Begrenzung des Verschiebebereichs der Schaltnuten von jeweils 120°NW, was letztlich die zur Verschiebung genutzte Nutlänge des jeweiligen Schiebenockenelementes darstellt. Durch die hieraus resultierende Kinematik sind wiederum die zu bewegenden Massen der Schiebenockenwelle und letztendlich die maximale Schaltdrehzahl begrenzt.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe ein verbessertes Schiebenockensystem bereitzustellen, insbesondere ein Schiebenockensystem anzugeben, bei dem ein axiales Verschieben eines Schiebenockenelements bei einer erhöhten Drehzahl und/oder ein axiales Verschieben eines Schiebenockenelements mit größerer Masse erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Schiebenockensystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass ein Schaltvorgang eines ersten Sekundärschiebenockenelements wenigstens teilweise gleichzeitig mit dem Schaltvorgang des eines Sekundärschiebenockenelements erfolgt, kann der Verschiebebereich vergrößert werden und damit kann ein axiales Verschieben eines Schiebenockenelements bei einer erhöhten Drehzahl und/oder ein axiales Verschieben eines Schiebenockenelements mit größerer Masse, gegenüber einem bekannten Schiebenockensystem erreicht werden
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Schaltvorgang eines ersten Sekundärschiebenockenelements unmittelbar nach Beendigung des Schaltvorganges des Primärschiebenockenelements beginnt und dass der Schaltvorgang eines zweiten Sekundärschiebenockenelements nach Beginn und vor Ende des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebenockenelements beginnt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Beginn des Schaltvorganges eines ersten Sekundärschiebennockenelements und der Beginn des Schaltvorganges eines zweiten Sekundärschiebennockenelements gleichzeitig erfolgen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Länge der Verschiebebereiche der Schiebenockenelemente gleich groß sind, insbesondere, dass °NW 121a/S = °NW 121 b/S = °NW 121c/S ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Länge der Verschiebebereiche aller Schiebenockenelemente unterschiedlich ist, insbesondere, dass gilt °NW 121a/S * °NW 121 b/S * °NW 121 c/S ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verschiebebereiche der Schiebenockenelemente größer als 120°NW sind, insbesondere, dass °NW 121a/S > 120° bzw. °NW 121b/S > 120° bzw. °NW 121c/S > 120° ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Beginn des Schaltabschnittes °NW121b/SA zum Nockenanfang °NW122b/NA ungleich ist zum Beginn des Schaltabschnittes NW121C/SA zum Nockenanfang °NW122c/NA, mit anderen Worten, dass die Winkellage des Verschiebebereiches zur jeweiligen Nockenspitze für die Sekundärschiebenockenelemente unterschiedlich ist, insbesondere, dass °NW121b/SA zu °NW122b/NA ungleich °NW121c/SA zu °NW122c/NA ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Länge des Verschiebebereiches der ersten Schaltnut am Primärschiebenockenelement größer ist als die Länge der Verschiebebereiche der Schaltnuten an den Sekundärschiebenockenelementen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Länge des Verschiebebereiches der Schaltnut an wenigstens einem Sekundärschiebenockenelement größer ist als die Länge des Verschiebebereiches am Primärschiebenockenelement und/oder ggf. weiteren Sekundärschiebenockenelementen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mehr als zwei Sekundärschiebennockenelemente mit einem Verbindungselement gekoppelt sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sekundärschiebenockenelemente keine Gleichteile sind, insbesondere hinsichtlich Verschiebebereich und/oder Nockenkontur.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Nockenkonturen der Sekundärschiebenockenelemente gleich angeordnet sind, insbesondere nur entsprechend der Zündfolge im Winkel versetzt angeordnet sind, z.B. 120° versetzt und im Hinblick auf die Nockenkontur gleich ausgeführt sind. Jedoch kann sich je nach thermodynamischer Anforderung sowohl die Anordnung als auch die Nockenprofilform / Nockenprofillänge unterscheiden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Schaltvorgang des
Primärschiebenockenelements abgeschlossen ist, bevor der Schaltvorgang eines
Sekundärschiebenockenelements erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die Verschiebung des Primärschiebenockenelementes nur, während die Sperrscheibe freigegeben ist und die Verschiebung der Sekundärnockenelemente kann vorzugsweise nur erfolgen, wenn die Sperrscheibe gesperrt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Schaltvorgang eines ersten Sekundärschiebenockenelements unmittelbar nach Beendigung des Schaltvorganges des Primärschiebenockenelements beginnt, wobei insbesondere der Schaltvorgang eines weiteren (zweiten) Sekundärschiebenockenelements vorzugsweise nach Beginn und vor Ende des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebenockenelements beginnt. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine weitere perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4 eine weitere Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 6 ein Diagramm „Hub [mm]/ Sperrbereich [ ] über den Winkel [°NW]“ für ein Schiebenockensystem gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems;
Fig. 7a eine perspektivische Ansicht auf eine Nockenwelle einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems;
Fig. 8 ein Primärschiebenockenelement eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 9 ein Primärschiebenockenelement eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 10 ein Schnitt A-A gemäß Fig. 9;
Fig. 11 ein erstes Sekundärschiebenockenelement eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems in einer perspektivischen Ansicht; Fig. 12 ein erstes Sekundärschiebenockenelement eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 13 ein Schnitt C-C gemäß Fig. 12;
Fig. 13a ein Schnitt C-C gemäß Fig. 12;
Fig. 14 ein zweites Sekundärschiebenockenelement eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 15 ein zweites Sekundärschiebenockenelement eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 16 ein Schnitt B-B gemäß Fig. 15;
Fig. 16a ein Schnitt B-B gemäß Fig. 15;
Fig. 17 ein Arretierelement (Sperrscheibe) für ein erfindungsgemäßes Schiebenockensystem;
Fig. 18 ein Diagramm „Hub [mm]/ Sperrbereich [ ] über den Winkel [°NW]“ für ein erfindungsgemäßes Schiebenockensystem gemäß Fig. 7.
Folgende Bezugszeichen werden in den nachfolgenden Abbildungen verwendet:
10 Nockenwelle
11 Trägerwelle
12a Primärschiebenockenelement
12b erstes Sekundärschiebenockenelement
12c zweites Sekundärschiebenockenelement
13 Schaltkulisse
14 Schaltnut
14a erste Schaltnut
14b zweite Schaltnut
15 Aktuator-Pin
16 Verstellelement
17a erster Kopplungs-Pin
17b zweiter Kopplungs-Pin 17c dritter Kopplungs-Pin
18 Aufnahmeelement
19 Arretierelement
20 Wälzlager
21 Halteringe
22 Nockenkontur
23 Aktuator
24 Sperrbereich Sperrscheibe
25 Vollhub-Profil Zylinder.1 (VH-Profil Zyl. 1)
26 Vollhub-Profil Zylinder.3 (VH-Profil Zyl. 3)
27 Vollhub-Profil Zylinder.2 (VH-Profil Zyl. 2)
28 Teilhub-Profil Zylinder.1 (TH-Profil Zyl. 1)
29 Teilhub-Profil Zylinder.3 (TH-Profil Zyl. 3)
30 Teilhub-Profil Zylinder.2 (TH-Profil Zyl. 2)
31 Axialhub Zylinder.1
32 Axialhub Zylinder.2
33 Axialhub Zylinder.3
34 Bereich der Gleichzeitigkeit der axialen Bewegung der Sekundärschiebenockenelemente (BG)
121a erste Schaltnut des Primärschiebenockenelements 12a
121a' zweite Schaltnut des Primärschiebenockenelements 12a
121b Schaltnut des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b
121c Schaltnut des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c
122a erste Nockenkontur des Primärschiebenockenelements 12a
122a' zweite Nockenkontur des Primärschiebenockenelements 12a
122b erste Nockenkontur des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b
122b' zweite Nockenkontur des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b
122c erste Nockenkontur des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c
122c' zweite Nockenkontur des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c
°NW 121a/S Winkellänge des Verschiebebereich 121a/S der ersten Schaltnut 121a des
Primärschiebenockenelements 12a
°NW 121a/F Winkellänge des Freilaufs 12 la/F der ersten Schaltnut 121a des
Primärschiebenockenelements 12a °NW 12 lb/S Winkellänge des Verschiebebereichs 121 b/S der Schaltnut 121b des ersten
Sekundärschiebenockenelements 12b
°NW 12 lb/F Winkellänge des Freilaufs 121 b/F der Schaltnut 121b des ersten
Sekundärschiebenockenelements 12b
°NW 121c/S Winkellänge des Verschiebebereichs 121c/S der Schaltnut 121c des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c
°NW 12 lc/F Winkellänge des Freilaufs 12 lc/F der Schaltnut 121c des zweiten
Sekundärschiebenockenelements 12c
°NW121a/SA Anfang des Verschiebebereichs der ersten Schaltnut 121a des
Primärschiebenockenelements 12a
°NW121a/SE Ende des Verschiebebereichs der ersten Schaltnut 121a des
Primärschiebenockenelements 12a
°NW121b/SA Anfang des Verschiebebereichs der Schaltnut 121b des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b
°NW121b/SE Ende des Verschiebebereichs der Schaltnut 121b des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b
°NW121c/SA Anfang des Verschiebebereichs der Schaltnut 121c des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c
°NW121c/SE Ende des Verschiebebereichs der Schaltnut 121c des zweiten
Sekundärschiebenockenelements 12c
°NW122b/NA Anfang der ersten Nockenkontur 122b des ersten Sekundärschiebenockenelement 12b
°NW122c/NA Anfang der ersten Nockenkontur 122c des zweiten Sekundärschiebenockenelement 12c
NS122b Nockenspitze der ersten Nockenkontur des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b
NS122c Nockenspitze der ersten Nockenkontur des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c
Die Figuren 1 bis 4 zeigen dasselbe Ausführungsbeispiel eines Schiebenockensystems aus unterschiedlichen Perspektiven.
Das Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle 10 umfasst eine Trägerwelle 11. Auf der Trägerwelle 11 sind ein Primärschiebenockenelement 12a und ein erstes Sekundärschiebenockenelement 12b axial beweglich zu einer Längsachse der Trägerwelle 11 und insbesondere drehtest angeordnet. Es ist denkbar, dass mehr als zwei Schiebenockenelemente auf der Trägerwelle 11 angeordnet sind. Die Trägerwelle 11 umfasst bevorzugt drei Wälzlager 20. Jeweils ein Wälzlager 20 ist an den axialen Enden der T rägerwelle 11 und ein weiteres Wälzlager 20 ist zwischen den Schiebenockenelementen 12a, 12b angeordnet. Die Wälzlager 20 sind vorzugsweise durch Halteringe 21 arretiert. Die Anzahl der Wälzlager 20 und der Halteringe 21 sowie die Positionen der Lagerstellen sind variabel. Die Schiebenockenelemente 12a, 12b umfassen eine Schaltkulisse 13 und eine Nockenkontur 22.
Die Schaltkulisse 13 des erstens Schiebenockenelements 12a umfasst eine erste und eine zweite Schaltnut 14a, 14b. Die Schaltnuten 14a, 14b sind wenigstens abschnittsweise V-förmig. Mit anderen Worten ist die Breite der beiden Schaltnuten 14a, 14b nicht konstant. Unter der Breite ist der Abstand der Flanken der Schaltnuten 14a, 14b in axialer Richtung zur Trägerwelle 11 zu verstehen. Die Flanken der Schaltnuten 14a, 14b nähern sich im V-förmigen Abschnitt aneinander an.
Die beiden Schaltnuten 14a, 14b sind bevorzugt auf dem gleichen Drehwinkel angeordnet. Die erste Schaltnut 14a weist bevorzugt einen größeren Radius als die zweite Schaltnut 14b auf.
Unter Radius ist der Betrag des Abstands der Nutgrundfläche der ersten oder der zweiten Schaltnut 14a, 14b von der Mittellängsachse der Trägerwelle 11 zu verstehen. Somit bestimmen der Außendurchmesser der Schaltkulisse 13 und der Radius der Nutgrundfläche die Nuttiefe.
Die erste Schaltnut 14a umfasst bevorzugt eine Stufe. Mit anderen Worten ist die erste Schaltnut 14a als ein Vorsprung bzw. ein Absatz ausgebildet. Die erste Schaltnut 14a weist bevorzugt einen variierenden Radius auf. D.h. die erste Schaltnut 14a weist abschnittsweise Bereiche mit einem größeren Radius und einem kleineren Radius auf. Die Änderung des Radius erfolgt stufenlos. Die Bereiche sind jeweils einem Einfahrbereich, einem Ausfahrbereich oder einem Verschiebebereich zugeordnet.
Die zweite Schaltnut 14b weist bevorzugt einen konstanten Radius auf. Die Breite der zweiten Schaltnut 14b ist kleiner als die Breite der ersten Schaltnut 14a.
An der Trägerwelle 11 sind zwei Aktuator-Pins 15 angeordnet. Die Aktuator-Pins 15 sind im Wesentlichen lediglich in eine Richtung orthogonal zur Mittellängsachse der Trägerwelle 11 beweglich. Die Aktuator-Pins 15 sind der ersten Schaltnut 14a zugeordnet. D.h. die Aktuator-Pins wirken nur mit der ersten Schaltnut 14a zusammen. Die Aktuator-Pins 15 sind in axialer Richtung der Trägerwelle 11 voneinander beabstandet. Dadurch ist abhängig von der Position des Primärschiebenockenelements einer der beiden Aktuator-Pins 15 in die erste Schaltnut 14a einführbar. Durch das Einführen der Aktuator-Pins 15 ist eine axiale Bewegung des Primärschiebenockenelements 14a einleitbar. Dazu wird ein Aktuator-Pin 15 in die erste Schaltnut 14a eingeführt. Durch die Verkleinerung der Nutbreite wirkt der eingeführte Aktuator-Pin 15 mit einer Flanke der ersten Schaltnut 14a zusammen. Genauer beaufschlagt der eingeführte Aktuator-Pin 15 eine Flanke der ersten Schaltnut 14a mit einer der Flanke entgegen gerichteten Kraft. Dadurch erfolgt die axiale Verschiebung des Primärschiebenockenelements 12a. Die Richtung der Verschiebung hängt somit von der Flanke ab, mit der der eingeführte Aktuator-Pin
15 zusammenwirkt. Jeder Flanke der ersten Schaltnut 14a ist ein Aktuator-Pin 15 zugeordnet.
Parallel zur Trägerwelle 11 ist ein Verstellelement 16 angeordnet. Das Verstellelement 16 ist axial beweglich. Das Verstellelement ist um 90° zu den Aktuator-Pins 15 versetzt. Alternativ sind andere Winkelversatze denkbar. Das Verstellelement 16 umfasst einen ersten und einen zweiten Kopplungs-Pin 17a, 17b und ein Aufnahmeelement 18. Der erste und der zweite Kopplungs-Pin 17a, 17b sind jeweils an einem axialen Ende des Verstellelements 16 angeordnet. Das Aufnahmeelement 18 umfasst drei Fortsätze und ist zwischen den axialen Enden des Verstellelements 16 angeordnet. Die Kopplungs-Pins 17a, 17b und das Aufnahmeelement 18 erstrecken sich orthogonal zur Mittellängsachse der Trägerwelle 11.
Der erste Kopplungs-Pin 17a ist der zweiten Schaltnut 14b des Primärschiebenockenelements 12a zugeordnet. Der erste und der zweite Kopplungs-Pin 17a, 17b sind im Wesentlichen drehbar an dem Verstellelement 16 angeordnet. Der erste Kopplungs-Pin 17a steht dauerhaft in Eingriff mit der zweiten Schaltnut 14b des Primärschiebenockenelements 12a.
Der erste Kopplungs-Pin 17a wird von einer Flanke der zweiten Schaltnut 14b mit einer Kraft beaufschlagt. Das Verstellelement 16 wird in Wirkrichtung der Kraft verschoben. Da das Verstellelement
16 und somit die Kopplungs-Pins 17a, 17b um 90° in Umfangsrichtung voneinander versetzt sind und die erste und die zweite Schaltnut 14a, 14b im gleichen Drehwinkel angeordnet sind, erfolgt die Verschiebung des Verstellelements 16 entsprechend zeitlich versetzt bzw. phasenverschoben.
Der zweite Kopplungs-Pin 17b ist im Bereich des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b angeordnet. Das erste Sekundärschiebenockenelement 12b umfasst eine Schaltnut 14. Die Schaltnut 14 weist einen V-förmigen Abschnitt auf. Der zweite Kopplungs-Pin 17b steht dauerhaft mit der Schaltnut 14 in Eingriff. Die Schaltnut 14 des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b ist derart angeordnet, dass ein zum Primärschiebenockenelement 12a zeitversetztes Schalten des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b realisierbar ist.
Durch das Verschieben des Verstellelements 16 wird der zweite Kopplungs-Pin 17b in der Schaltnut 14 axial bewegt. Genauer wird der zweite Kopplungs-Pin 17b zu einer der Flanken der Schaltnut 14 bewegt. Der zweite Kopplungs-Pin 17b wirkt im Wesentlichen auf die gleiche Art mit der Schaltnut 14 zusammen wie die Aktuator-Pins 15 mit der ersten Schaltnut 14a des Primärschiebenockenelements 12a.
Die Trägerwelle 11 umfasst ein kreisscheibenförmiges Arretierelement 19. Alternativ sind andere Geometrien denkbar. Das Arretierelement 19 ist zwischen dem ersten und dem ersten Sekundärschiebenockenelement 12a, 12b angeordnet. Das Arretierelement 19 ist von dem Aufnahmeelement 18 axial begrenzt. Das Arretierelement 19 weist eine Abstützfunktion auf. Das Arretierelement 19 bildet ein Widerlager für das Aufnahmeelement 18. Das Arretierelement 19 nimmt die Kräfte während des Schaltvorgangs auf und ermöglicht so ein Festlegen des Verstellelements 16. Ferner verhindert das Zusammenwirken von dem Aufnahmeelement 18 und dem Arretierelement 19, dass das Primärschiebenockenelement 12a ungewollt verschoben wird. Das Aufnahmeelement 18 umfasst zwei Aufnahmen für das Arretierelement 19. Das Arretierelement 19 umfasst eine Aussparung. Dadurch ist ein Verschieben des Verstellelements durch die Kreisscheibe möglich. Dazu ist die Aussparung in dem Bereich des entsprechenden Drehwinkels angeordnet. Die Aussparung ist derart in der Kreisscheibe angeordnet, dass bei einer axialen Bewegung das Verstellelement 16 durch die Aussparung hindurchbewegt wird. Es ist denkbar, dass das Verstellelement 16 zusätzlich eine Feder-Kugel Arretierung (nicht dargestellt) umfasst.
Zusammengefasst ermöglicht das vorhergehend beschriebene Schiebenockensystem durch das Verstellelement 16 ein phasenversetztes Schalten der Schiebenockenelemente 12a, 12b unter Verwendung eines einzigen Aktuators. Dadurch ist die gesamte Anzahl der Aktuatoren im Schiebenockensystem deutlich reduzierbar.
Fig. 5 beschreibt eine weitere Ausführungsform eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik. Das Schiebenockensystem entspricht im Wesentlichen dem Schiebenockensystem gemäß den Figuren 1 bis 4. Das dargestellte Schiebenockensystem umfasst im Gegensatz zu dem oben beschriebenen System ein zweites Sekundärschiebenockenelement 12c und insbesondere das Primärschiebenockenelement 12a weist eine andersförmige Schaltkulisse auf.
Vorzugsweise zwischen dem zweiten und dem dritten Schiebenockenelement 12b, 12c ist das Arretierelement 19 angeordnet. Das Arretierelement 19 umfasst eine Kreisscheibe mit einer Aussparung. Im Bereich der Kreisscheibe ist am Verstellelement 16 ein Fortsatz angeordnet. Die Kreisscheibe bildet ein Widerlager für den Fortsatz. Die Kreisscheibe wirkt mit dem Fortsatz bei einem Verschiebevorgang zusammen derart, dass der erste Kopplungs-Pin bei dem Verschiebevorgang entlastet ist. Mit anderen Worten stützt sich der Fortsatz gegen die Kreisscheibe ab. Die Aussparung ist auf dem Drehwinkel angeordnet, bei dem die Verschiebung des ersten Verstellelements 16 erfolgt. Ein Aktuator ist mit dem Bezugszeichen 23 gekennzeichnet. In der Fig. 6 ist „ein Diagramm „ Hub [mm]/ Sperrbereich [ ] über den Winkel [°NW]“ für ein Schiebenockensystem gemäß Fig. 5“ dargestellt.
In dem Diagramm gemäß Fig. 6 sind die sich aus den jeweiligen Nockenkonturen (großer Hub) der Ausführungsform eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik gemäß Fig. 5 ergebenden Ventilhübe als „VH-Profil Zyl. 1“, „VH-Profil Zyl. 2“ und „VH-Profil Zyl. 3“ eingezeichnet.
In dem Diagramm gemäß Fig. 6 sind die sich aus den jeweiligen Nockenkonturen (kleiner Hub) der Ausführungsform eines Schiebenockensystems gemäß dem Stand der Technik gemäß Fig. 5 ergebenden Ventilhübe als „TH-Profil Zyl. 1“, „TH-Profil Zyl. 2“ und „TH-Profil Zyl. 3“ eingezeichnet.
In dem Diagramm gemäß Fig. 6 sind ferner die Sperrbereiche der Sperrscheibe bzw. Arretierelement 19 aufgetragen.
Für weitere Details und auch weitere Ausführungsformen kann auf die PCT/EP2020/058182 bzw. DE 10 2019 107 626.9 der Anmelderin verwiesen werden, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
Nachfolgend werden weitere Verbesserungen im Hinblick auf das Schalten der Schiebenockenelemente beschrieben.
In den Fig. 7 bis 18 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die dort beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schiebenockensystems weist ein Primärschiebenockenelement 12a, ein erstes Sekundärschiebenockenelement 12b und zweites Sekundärschiebenockenelement 12c auf. Ferner kann auch das Arretierelement 19 als Sperrscheibe angesprochen werden. Ferner kann das Verstellement 16 auch als Schubstange angesprochen werden.
Die Schiebenockenelemente weisen jeweils eine Schaltnut 121a, 121a', 121b, 121c auf, d.h. das Primärschiebenockenelement 12a die Schaltnut 121a und 121a', das erste Sekundärschiebenockenelement 12b die Schaltnut 121b und das zweite Sekundärschiebenockenelement 12c die Schaltnut 121c.
Die Schaltnut 121a ist zum Eingriff der Aktuatorpins 15 vorgesehen, wohingegen die Schaltnut 121a' zum Eingriff des ersten Schaltpins 17a des Verbindungselementes 16 vorgesehen ist.
Die Schaltnut 121b ist entsprechend für den Eingriff des zweiten Schaltpins 17b und die Schaltnut 121c ist entsprechend für den Eingriff des dritten Schaltpins 17c vorgesehen. Das Wirkprinzip ist wie oben skizziert, das Primärschiebenockenelement 12a wird über den Aktuator bzw. den Eingriff der Aktuatorpins 15 in die Schaltnut 121a während der Drehung der Nockenwelle 10 zielgerichtet axial verschoben. Das Verstellelement 16 wird über den Eingriff des ersten Schaltpins 17a in der Schaltnut 121a' axial verschoben, wodurch die Schalpins 17b und 17c ebenfalls entsprechend verschoben werden.
Die Schaltnut 121a des Primärschiebenockenelements 12a weist in Umfangsrichtung mindestens einen Verschiebebereich 121a/S und einen Freilaufbereich 121a/F auf. Der Verschiebebereich 121a/S zeichnet sich insbesondere durch eine zur Längsachse / Drehachse L des Primärschiebenockenelements 12a bzw. Trägerwelle schrägen Schaltnutseitenwange aus. Mit anderen Worten ist dies der Bereich mit dem das Primärelement 12a und durch die Wirkverbindung zwischen der Schaltnut 121a' und dem Schaltpin 17a das Verbindungselement 16 axial verschoben wird. Der Freilaufbereich ist demgegenüber derjenige Bereich der Schaltnut 121a in dem keine axiale Verschiebung des Verbindungselements 16 stattfindet. Der Verschiebebereich kann auch als Schaltbereich angesprochen werden.
Die Schaltnut 121b des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b weist in Umfangsrichtung mindestens einen Verschiebebereich 121b/S und einen Freilaufbereich 121b/F auf. Der Verschiebebereich 121b/S zeichnet sich insbesondere durch eine zur Längsachse / Drehachse L des Sekundärschiebenockenelements 12b bzw. Trägerwelle schrägen Schaltnutseitenwange aus. Mit anderen Worten ist dies der Bereich an dem ein verschobener Schaltpin 17b anliegt und das Sekundärschiebenockenelement 12b in die gewünschte Richtung axial verschiebt. Der Freilaufbereich ist demgegenüber derjenige Bereich der Schaltnut 121b in dem keine axiale Verschiebung des Sekundärschiebenockenelements 12b stattfindet. Dieser Bereich zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass während der Bewegung des Verbindungselementes kein Kontakt zur Schaltnutseitenwange stattfindet.
Zur Vermeidung von Wiederholungen kann darauf verwiesen werden, dass auch das zweite Sekundärschiebenockenelement 12c bzw. deren Schaltnut 121c einen Verschiebebereich 121c/S und einen Freilaufbereich 121c/F aufweisen. Hier greift entsprechend der Schaltpin 17c des Verstellelements 16 ein. Hinsichtlich der Funktion kann auf den vorhergehenden Absatz zum ersten Sekundärschiebenockenelement 12b verwiesen werden.
Die Schiebenockenelemente weisen jeweils mindestens zwei Nockenkonturen auf. Eine Nockenkontur kann auch als sogenannter Nullhubnocken ausgebildet sein. Die Nockenkonturen unterscheiden sich voneinander und führen insbesondere zu unterschiedlichen Hüben des angesteuerten Ventils (nicht dargestellt). Das Primärschiebenockenelement 12a weist vorzugsweise eine erste Nockenkontur 122a und eine zweite Nockenkontur 122a' auf. Das erste Sekundärschiebenockenelement 12b weist vorzugsweise eine erste Nockenkontur 122b und eine zweite Nockenkontur 122b' auf. Das zweite Sekundärschiebenockenelement 12c weist vorzugsweise eine erste Nockenkontur 122c und eine zweite Nockenkontur 122c' auf. Lediglich zur besseren Illustration ist in den Fig. 7 und 7a keine Nockenkontur des Primärschiebenockenelements 12a eingezeichnet. Hier kann jedoch auf die Fig. 8 bis 10 verwiesen werden.
Die Verschiebebereiche können hinsichtlich ihrer Winkellänge, als auch hinsichtlich ihres Anfangs bzw. ihres Endes näher bestimmt werden.
So können die Winkellängen
°NW 121a/S Winkellänge des Verschiebebereich 121a/S der ersten Schaltnut 121a des Primärschiebenockenelement 12a
°NW 12 la/F Winkellänge des Freilaufs 12 la/F der ersten Schaltnut 121a des
Primärschiebenockenelement 12a
°NW 12 lb/S Winkellänge des Verschiebebereichs 121 b/S der Schaltnut 121b des ersten
Sekundärschiebenockenelement 12b
°NW 12 lb/F Winkellänge des Freilaufs 12 lb/F der Schaltnut 121b des ersten
Sekundärschiebenockenelement 12b
°NW 121c/S Winkellänge des Verschiebebereichs 121c/S der Schaltnut 121c des zweiten Sekundärschiebenockenelement 12c
°NW 12 lc/F Winkellänge des Freilaufs 12 lc/F der Schaltnut 121c des zweiten
Sekundärschiebenockenelement 12c bzw. Anfang und Ende der Verschiebebereiche
°NW121a/SA Anfang des Verschiebebereichs der ersten Schaltnut 121a des
Primärschiebenockenelements 12a
°NW121a/SE Ende des Verschiebebereichs der ersten Schaltnut 121a des
Primärschiebenockenelements 12a
°NW121b/SA Anfang des Verschiebebereichs der Schaltnut 121b des ersten
Sekundärschiebenockenelement 12b
°NW121b/SE Ende des Verschiebebereichs der Schaltnut 121b des ersten
Sekundärschiebenockenelement 12b °NW121c/SA Anfang des Verschiebebereichs der Schaltnut 121c des zweiten Sekundärschiebenockenelement 12c
°NW121c/SE Ende des Verschiebebereichs der Schaltnut 121c des zweiten Sekundärschiebenockenelement 12c wie oben genannt bezeichnet werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass ein Schaltvorgang des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b wenigstens teilweise gleichzeitig mit dem Schaltvorgang des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c erfolgt.
Die teilweise gleichzeitige Schaltung der Sekundärschiebenockenelemente wird erfindungsgemäß wie folgt verstanden, dass die Verschiebebereiche der jeweiligen Sekundärverschiebekulissen so zueinander winkelausgerichtet sind, dass sie Abschnitte aufweisen, in welchen der Kopplungs-Pin des Verstellelementes zum axialen Verschieben des ersten Sekundärschiebenockelementes und der Kopplungs-Pin des Verstellelementes zum axialen Verschieben des zweiten Sekundärschiebenockelementes zeitgleich (gleichlaufend) in Wirkkontakt stehen, sodass eine axiale Verschiebung des zweiten Sekundärnockenelementes wenigstens beginnt, während die axiale Verschiebung des ersten Sekundärschiebenockenelementes erfolgt.
Die Winkelausrichtung, d. h. die Anordnung und Länge der jeweiligen korrespondieren Verschiebebereiche der Sekundärkulissen sind hierbei immer abhängig von der Bauart des Motors oder den jeweiligen Bauraumanforderungen der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der radialen Anordnung und Lage des Verstellelementes.
Die Winkelausrichtung, d. h. die Anordnung und Länge der jeweiligen korrespondieren Verschiebebereiche der Sekundärkulissen sind hierbei immer abhängig von der Bauart des Motors oder den jeweiligen Bauraumanforderungen der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der radialen Anordnung und Lage des Verstellelementes.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Schaltvorgang des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b unmittelbar nach Beendigung des Schaltvorganges des Primärschiebenockenelements 12a beginnt und dass der Schaltvorgang des zweiten Sekundärschiebenockenelements 12c nach Beginn und vor Ende des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebenockenelements 12b beginnt. Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Beginn des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebennockenelements 12b und der Beginn des Schaltvorganges des zweiten Sekundärschiebennockenelements 12c gleichzeitig erfolgen.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die radiale Länge der Verschiebebereiche °NW121a/S, °NW121b/S und °NW121c/S (Winkelbereiche) aller Schiebenockenelemente 12a, 12b, 12c gleich groß sind, insbesondere, dass °NW121a/S = °NW121b/S = °NW121c/S ist.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die radiale Länge der Verschiebebereiche °NW121a/S, °NW121b/S und °NW121c/S (Winkelbereiche) aller Schiebenockenelemente 12a, 12b, 12c unterschiedlich ist, insbesondere, dass gilt °NW121a/S * °NW121b/S * °NW121c/S ist.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Verschiebebereiche der Schiebenockenelemente größer als 120°NW sind, insbesondere, dass °NW121a/S > 120° bzw. °NW121b/S > 120° bzw. °NW121c/S > 120° ist.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Versatz des Schaltabschnittes °NW121b/SA zum Nockenanfang °NW122b/NA ungleich ist zum Versatz des Schaltabschnittes °NW121c/SA zum Nockenanfang °NW122c/NA.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Länge des Verschiebebereiches °NW121a/S der ersten Schaltnut 121a am Primärschiebenockenelement 12a größer ist als die Länge der Verschiebebereiche °NW121b/S bzw. °NW121c/S der Schaltnuten 121b bzw. 121c an den Sekundärschiebenockenelement 12b bzw. 12c.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Länge des Verschiebebereiches °NW121b/S bzw. °NW121c/S der Schaltnut 121b bzw. 121c an wenigstens einem Sekundärschiebenockenelement 12b bzw. 12c größer ist als die Länge des Verschiebebereiches °NW121a/S am Primärschiebenockenelement 12a und/oder ggf. weiteren Sekundärschiebenockenelementen (°NW121x/S bzw. 12x). Das x steht hier als Index für weitere Sekundärschiebenockenelemente.
Weiter bevorzugt kann vorgesehen sein, dass mehr als zwei Sekundärschiebennockenelemente 12b, 12c mit einem Verbindungselement 16 gekoppelt sind, insbesondere, bei Anwendungen in Verbrennungskraftmaschinen mit Mehr als 3 Zylindern in Reihenanordnung. Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Schaltnut an einem Sekundärschiebeelement größer ist als am Primärschiebeelement und/oder größer ist als an wenigstens einem weiteren Sekundärschiebeelement. Das Schiebenockensystem ist auch für 5, 6, 8, 10, 12 Zylinder-Brennkraftmaschinen anwendbar. Das Schiebenockensystem kann auch dreistufig (oder mehr) bezogen auf die Anzahl der Nockenkonturen 122xy ausgestaltet sein. „X“ steht hier als Index für das jeweilige Schiebenockenelement, „Y“ steht hier als Index für die jeweilige Nockenkontur.
Im Vergleich zu einem Schiebenockensystem gemäß dem Stand der Technik wird durch die vorliegende Erfindung die Länge als auch die Anordnung der Verschiebenuten (Bereich der axialen Verschiebung) der Sekundärschaltkulissen bezogen auf die jeweilige Nockenspitze derart abgeändert, dass letztendlich eine überlappende Schaltung der Sekundärelemente erreicht wird.
Dies kann bei dem Primärschiebenockenelement 12a, als auch bei den Sekundärschiebenockenelementen 12b bzw. 12c zu einer Winkellänge des Verschiebebereich 121a/S des Primärschiebenockenelement 12a von °NW121a/S > 120°, einer Winkellänge des Verschiebebereich 121b/S des ersten Sekundärschiebenockenelement 12b von °NW121b/S > 120° und/oder einer Winkellänge des Verschiebebereich 121c/S des zweiten Sekundärschiebenockenelement 12c von °NW121c/S > 120° führen, insbesondere zu einer Winkellänge °NW121a/S, °NW121b/S, °NW121c/S der Verschiebebereiche 121a/S, 121b/S, 121c/S der Schaltnuten 121a, 121b, 121c von beispielsweise jeweils 153°NW führen.
Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Winkellage des Verschiebebereiches zur jeweiligen Nockenspitze für die Sekundärschiebenockenelement unterschiedlich ist, insbesondere, dass °NW121b/SA zu °NW122b/NA ungleich °NW121c/SA zu °NW122c/NA ist.
Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass Sekundärschiebenockenelemente keine Gleichteile sind, insbesondere hinsichtlich Verschiebebereich (Anordnung, Länge) und/oder Nockenkontur (Anordnung, Länge).
Die Anordnung der Verschiebebereiche zur jeweiligen Nockenspitze sollte unterschiedlich sein, die Länge kann unterschiedlich sein. Wenn die Sekundärnocken unterschiedliche Masseeigenschaften haben, kann das Schaltverhalten beispielsweise damit angeglichen werden, dass die Länge der Schaltnuten auf die Masse abgestimmt wird.
In einer bestimmten und bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Beginn des Schaltabschnittes °NW121b/SA zur Nockenspitze NS122b des ersten Sekundärschiebenockes 143° beträgt und der Beginn des Schaltabschnittes NW121C/SA zur Nockenspitze NS122c des zweiten Sekundärschiebenocken 203° beträgt, mit anderen Worten, dass die Winkellage des Verschiebebereiches zur jeweiligen Nockenspitze für die Sekundärschiebenockenelemente unterschiedlich ist, insbesondere, dass °NW121b/SA zu NS122b ungleich °NW121c/SA zu NS122c ist.
Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Nockenkonturen der Sekundärschiebenockenelemente gleich angeordnet sind, insbesondere nur entsprechend der Zündfolge im Winkel versetzt angeordnet sind, z.B. 120° versetzt und im Hinblick auf die Nockenkontur gleich ausgeführt sind. Jedoch kann sich je nach thermodynamischer Anforderung sowohl die Anordnung als auch die Nockenprofilform / Nockenprofillänge unterscheiden.
Insbesondere im Hinblick auf das „Diagramm „Hub [mm]/ Sperrbereich [ ] über den Winkel [°NW]“ für ein erfindungsgemäßes Schiebenockensystem gemäß Fig. 7“ (Fig. 18) lässt sich gut erkennen, dass der Schaltvorgang des Primärschiebenockenelements 12a abgeschlossen sein sollte, bevor der Schaltvorgang eines Sekundärschiebenockenelements 12b, 12c erfolgen kann, Dies ist insbesondere auf die Funktion der Sperrscheibe 19 zurückzuführen.
Weiter im Hinblick auf das Diagramm gemäß Fig. 18 ist hier gut erkennbar, dass der Schaltvorgang bzw. das axiale Verschieben eines ersten Sekundärschiebenockenelements 12b unmittelbar nach Beendigung des Schaltvorganges des Primärschiebenockenelements beginnt. Der Schaltvorgang eines weiteren (zweiten) Sekundärschiebenockenelements beginnt vorzugsweise nach Beginn und vor Ende des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebenockenelements. Im Extremfall schalten das erste Sekundärschiebenockenelement und das bzw. die weiteren Sekundärschiebenockenelemente gleichzeitig - d.h. der Beginn der Schaltvorgänge erfolgt gleichzeitig.
In dem Diagramm gemäß Fig. 18 sind die sich aus den ersten Nockenkonturen 122a, 122b und 122c sich ergebenden Ventilhübe als „VH-Profil Zyl. 1“, „VH-Profil Zyl. 2“ und „VH-Profil Zyl. 3“ eingezeichnet.
In dem Diagramm gemäß Fig. 18 sind die sich aus den ersten Nockenkonturen 122a', 122b' und 122c' sich ergebenden Ventilhübe als „TH-Profil Zyl. 1“, „TH-Profil Zyl. 2“ und „TH-Profil Zyl. 3“ eingezeichnet.
In dem Diagramm gemäß Fig. 18 sind ferner die Sperrbereiche der Sperrscheibe bzw. Arretierelement 19 aufgetragen.
Auch wurde ein „Bereich der Gleichzeitigkeit der axialen Bewegung der Sekundärschiebenockenelemente“ als BG eingezeichnet. Hier ist die erfindungswesentliche Überlappung der Axialverschiebung der Sekundärschiebenockenelemente erkennbar.
Es ist ferner erkennbar, für die Erfindung im Kern aber nicht wesentlich, dass sich die aus den ersten Nockenkonturen 122a, 122b und 122c sich ergebenden Ventilhübe als „VH-Profil Zyl. 1“, „VH-Profil Zyl. 2“ und „VH-Profil Zyl. 3“ bzw. aus den ersten Nockenkonturen 122a', 122b' und 122c' sich ergebenden Ventilhübe als „TH-Profil Zyl. 1“, „TH-Profil Zyl. 2“ und „TH-Profil Zyl. 3“ zeitlich überlappen.
Es gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle (10), umfassend eine Trägerwelle (11) mit wenigstens einem Primärschiebenockenelement (12a), einem ersten Sekundärschiebenockenelement (12b) und wenigstes einem zweiten Sekundärschiebenockenelement (12c), die jeweils eine Schaltkulisse (13) mit wenigstens einer Schaltnut (14) umfassen, wobei das Primärschiebenockenelement (12a) durch wenigstens einen Aktuator-Pin (15) axial zur Trägerwelle (11) verschiebbar ist und wenigstens ein Verstellelement (16) parallel zu einer Längsachse der Trägerwelle (11) angeordnet ist, wobei das Verstellelement (16) in Richtung der Längsachse der Trägerwelle (11) axial verschiebbar ist, wobei das Verstellelement (16) wenigstens drei Kopplungs-Pins (17a, 17b, 17c) aufweist, wobei ein erster Kopplungs-Pin (17a) im Bereich des Primärschiebenockenelements (12a) angeordnet ist und ein zweiter Kopplungs-Pin (17b) im Bereich des ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) und ein dritter Kopplungs-Pin (17c) im Bereich des zweiten Sekundärschiebenockenelements (12c) angeordnet ist und die Kopplungs-Pins (17a, 17b, 17c) jeweils mit einer Schaltkulisse (13) des jeweils zugehörigen Schiebenockenelements (12a, 12b, 12c) Zusammenwirken derart, dass durch das Verstellelement (16) eine durch den Aktuator-Pin (15) eingeleitete Bewegung des Primärschiebenockenelements (12a) auf die Sekundärschiebenockenelemente (12b, 12c) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass ein Schaltvorgang des ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) wenigstens teilweise gleichzeitig mit dem Schaltvorgang des zweiten Sekundärschiebenockenelements (12c) erfolgt.
2. Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Schaltvorgang des ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) unmittelbar nach Beendigung des Schaltvorganges des Primärschiebenockenelements (12a) beginnt und dass der Schaltvorgang des zweiten Sekundärschiebenockenelements (12c) nach Beginn und vor Ende des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) beginnt.
3. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Beginn des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebennockenelements (12b) und der Beginn des Schaltvorganges des zweiten Sekundärschiebennockenelements (12c) gleichzeitig erfolgen.
4. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Verschiebebereiche (°NW121a/S, °NW121b/S und °NW121c/S) der Schiebenockenelemente (12a, 12b, 12c) gleich groß sind, insbesondere, dass °NW121a/S = °NW121b/S = °NW121c/S ist. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Länge der Verschiebebereiche (°NW121a/S, °NW121b/S und °NW121c/S) aller Schiebenockenelemente (12a, 12b, 12c) unterschiedlich ist, insbesondere, dass gilt °NW121a/S * °NW121b/S * °NW121c/S ist. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebebereiche (°NW121a/S, °NW121b/S und °NW121c/S) der Schiebenockenelemente (12a, 12b, 12c) größer als 120°NW sind, insbesondere, dass °NW121a/S > 120° bzw. °NW121b/S > 120° bzw. °NW121c/S > 120° ist. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Beginn des Schaltabschnittes °NW121b/SA zum Nockenanfang °NW122b/NA ungleich ist zum Beginn des Schaltabschnittes °NW121c/SA zum Nockenanfang °NW122c/NA. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Verschiebebereiches (°NW121a/S) der ersten Schaltnut (121a) am Primärschiebenockenelement (12a) größer ist als die Länge der Verschiebebereiche (°NW121b/S bzw. °NW121c/S) der Schaltnuten (121b bzw. 121c) an den Sekundärschiebenockenelement (12b bzw. 12c). Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Verschiebebereiches (°NW121b/S bzw. °NW121c/S) der Schaltnut (121b bzw. 121c) an wenigstens einem Sekundärschiebenockenelement (12b bzw. 12c) größer ist als die Länge des Verschiebebereiches (°NW121a/S) am Primärschiebenockenelement (12a) und/oder ggf. weiteren Sekundärschiebenockenelementen (°NW121x/S bzw. 12x). Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Sekundärschiebennockenelemente (12b, 12c) mit einem Verbindungselement (16) gekoppelt sind. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärschiebenockenelemente keine Gleichteile sind, insbesondere hinsichtlich Verschiebebereich und/oder Nockenkontur. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenkonturen der Sekundärschiebenockenelemente gleich angeordnet sind, insbesondere nur entsprechend der Zündfolge im Winkel versetzt angeordnet sind, z.B. 120° versetzt und im Hinblick auf die Nockenkontur gleich ausgeführt sind. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Schaltvorgang des Primärschiebenockenelements (12a) abgeschlossen ist, bevor der Schaltvorgang eines Sekundärschiebenockenelements (12b, 12c) erfolgt. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebenockensystem derart eingerichtet ist, dass der Schaltvorgang eines ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) unmittelbar nach Beendigung des Schaltvorganges des Primärschiebenockenelements (12a) beginnt, wobei insbesondere der Schaltvorgang eines weiteren (zweiten) Sekundärschiebenockenelements (12c) vorzugsweise nach Beginn und vor Ende des Schaltvorganges des ersten Sekundärschiebenockenelements (12b) beginnt. Schiebenockensystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn des Schaltabschnittes °NW121b/SA zur Nockenspitze NS122b des ersten Sekundärschiebenockes 143° beträgt und der Beginn des Schaltabschnittes NW121c/SA zur Nockenspitze NS122c des zweiten Sekundärschiebenocken 203° beträgt.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011054218A1 (de) 2011-10-06 2013-04-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine und Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine
US20170321575A1 (en) * 2015-01-28 2017-11-09 Eaton Corporation Axial cam shifting valve assembly with additional discrete valve event
WO2018195370A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 Borgwarner Inc. Variable valve lift valve operating system having one or more motion control rings
DE102019107626A1 (de) 2019-03-25 2020-10-01 Thyssenkrupp Ag Schiebenockensystem und Motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011054218A1 (de) 2011-10-06 2013-04-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine und Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine
US20170321575A1 (en) * 2015-01-28 2017-11-09 Eaton Corporation Axial cam shifting valve assembly with additional discrete valve event
WO2018195370A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 Borgwarner Inc. Variable valve lift valve operating system having one or more motion control rings
DE102019107626A1 (de) 2019-03-25 2020-10-01 Thyssenkrupp Ag Schiebenockensystem und Motor

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