DE102007062234A1

DE102007062234A1 - Ventiltriebvorrichtung

Info

Publication number: DE102007062234A1
Application number: DE200710062234
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Ing. Meintschel; Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander Von Dipl.-Ing. Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25
Also published as: WO2009083060A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Schaltkulisse (10), die zumindest eine erste Kulissenbahn (11) und eine zweite Kulissenbahn (12) aufweist, und mit zumindest einem Nockenelement (13, 14), das mittels der Schaltkulisse (10) axial verschiebbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Schaltkulisse (10) zumindest ein Kulissensegment (15) aufweist, in dem die Kulissenbahnen (11, 12) radial geschachtelt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Schaltkulisse, die zumindest eine erste Kulissenbahn und ein zweite Kulissenbahn aufweist, und mit zumindest einem Nockenelement, das mittels der Schaltkulisse axial verschiebbar ist, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine axial kompakte Schaltkulisse bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Schaltkulisse, die zumindest eine erste Kulissenbahn und ein zweite Kulissenbahn aufweist, und mit zumindest einem Nockenelement, das mittels der Schaltkulisse axial verschiebbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Schaltkulisse zumindest ein Kulissensegment aufweist, in dem die Kulissenbahnen radial geschachtelt angeordnet sind. Dadurch kann ein axialer Bauraum der Schaltkulisse verringert werden, wodurch eine axial kompakte Schaltkulisse, insbesondere zur Schaltung eines Ventiltriebs, realisiert werden kann. Unter „radial geschachtelten" Kulissenbahnen sollen dabei insbesondere Kulissenbahnen verstanden werden, die zumindest teilweise übereinanderliegend angeordnet sind und die insbesondere durch eine unterschiedliche radiale Tiefe unterscheidbar sind. Weiter soll unter einem „Kulissensegment" insbesondere ein Teilsegment der Schaltkulisse verstanden werden, dass eine in Umfangsrichtung gerichtete Länge aufweist, die zumindest 10% einer in Umfangsrichtung gerichteten Gesamtlänge einer der Kulissenbahnen entspricht, wobei zumindest 20% vorteilhaft und zumindest 50% besonders vorteilhaft sind. Die Gesamtlängen der beiden Kulissenbahnen können dabei gleich oder unterschiedlich sein. Vorteilhafterweise werden die Gesamtlängen in Grad gemessen. Bei einer umlaufenden, in sich geschlossenen Kulissenbahn soll die Gesamtlänge der Kulissenbahn 360 Grad betragen. Bei nicht geschlossenen Kulissenbahnen kann die Gesamtlänge größer oder kleiner als 360 Grad sein. Die Begriffe „radial", „axial" und „in Umfangsrichtung" sollen dabei hier und im Folgenden, soweit nicht explizit anders erwähnt, insbesondere in Bezug auf eine Rotationsachse des Nockenelements verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, die Kulissenbahnen in Umfangsrichtung über die gesamte Schaltkulisse radial geschachtelt anzuordnen. Dadurch kann eine axial besonders kompakte Schaltkulisse realisiert werden. Durch eine derartige Ausgestaltung weist das Kulissensegment eine in Umfangsrichtung gerichtete Länge auf, die der Gesamtlänge zumindest der zweiten Kulissenbahn entspricht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die erste Kulissenbahn eine axiale Breite aufweist, die größer ist als eine axiale Breite der zweiten Kulissenbahn. Unter einer „axialen Breite" soll insbesondere eine Breite verstanden werden, die parallel zu der Rotationsachse des Nockenelements gemessen wird. Weiter soll unter einer axialen Breite eine lokale Breite der Kulissenbahn verstanden werden, die in Abhängigkeit von einer Position, wie beispielsweise in Abhängigkeit von einem Winkel in Bezug auf eine Grundstellung des Nockenelements, gemessen wird. Vorteilhafterweise ist die lokale axiale Breite über die gesamte Länge der Kulissenbahn konstant. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann einfach eine radiale geschachtelte Anordnung der Kulissenbahnen erreicht werden.
Vorteilhafterweise ist die zweite Kulissenbahn zumindest über das Kulissensegment axial innerhalb der ersten Kulissenbahn angeordnet. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Anordnung von Schaltpins zur Betätigung des Nockenelements gefunden werden.
Vorzugsweise weist die zweite Kulissenbahn eine radiale Tiefe auf, die größer ist als die die radiale Tiefe der ersten Kulissenbahn. Dadurch sind die Kulissenbahnen einfach unterscheidbar, wodurch eine definierte Schaltbewegung ermöglicht wird.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die erste Kulissenbahn ein umlaufendes Mittelsegment aufweist. Unter einem „umlaufenden Mittelsegment" soll dabei insbesondere ein Segment der ersten Kulissenbahn verstanden werden, das in Umfangsrichtung eine umlaufende Nut bildet, die insbesondere lediglich in Umfangsrichtung gerichtet ist und keine axialen Richtungskomponenten aufweist. Durch ein umlaufendes Mittelsegment kann ein Zurückziehen eines Schaltpins für die zweite Kulissenbahn vorteilhaft gestaltet werden.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine axiale Breite des Mittelsegments zumindest gleich groß ist wie ein Schaltweg des Nockenelements. Dadurch kann eine vorteilhafte Grundposition für den Schaltpin der zweiten Kulissenbahn gefunden werden. Unter einem „Schaltweg" soll dabei insbesondere ein axialer Weg verstanden werden, um den das Nockenelement mittels der Schaltkulisse verschoben werden kann. Insbesondere kann dadurch der zweite Schaltpin eine Grundposition aufweisen, in der der zweite Schaltpin in etwa auf das Nutgrundniveau der ersten Kulissenbahn zurückgezogen ist. Unter „in etwa" soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass der Schaltpin in der Grundposition geringfügig über das Grundniveau zurückgezogen wird. Dadurch befindet sich der zweite Schaltpin innerhalb der ersten Kulissenbahn, die axial breiter ist als die zweite Kulissenbahn und somit auch breiter ist als der zweite Schaltpin, ohne einen Kontakt zu den Nutflanken der ersten Kulissenbahn herzustellen, wodurch ein Betätigungsweg für den zweiten Schaltpin reduziert werden kann.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung mit zumindest zwei koaxial angeordneten Schaltpins aufweist, die dazu vorgesehen sind, in die Kulissenbahnen einzugreifen. Dadurch kann die Betätigungsvorrichtung besonders kompakt ausgestaltet werden. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, die Schaltpins getrennt voneinander anzuordnen. Unter „vorgesehen" soll dabei insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
2 eine Schaltkulisse der Ventiltriebvorrichtung,
3 die Schaltkulisse in einer planaren Ansicht,
4 die Schaltkulisse mit einem ersten eingespurtem Schaltpin,
5 die Schaltkulisse aus 4 in einem Querschnitt entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Schaltkulisse,
6 die Schaltkulisse mit einem zweiten eingespurtem Schaltpin,
7 die Schaltkulisse aus 6 in einem Querschnitt entlang der Haupterstreckungsrichtung der Schaltkulisse und
8 eine Aufsicht auf die Schaltkulisse.
1 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebvorrichtung weist zwei Nockenelemente 13, 14 auf, die axial verschiebbar auf einer Nockenwelle 26 angeordnet sind und mittels denen ein schaltbarer Ventiltrieb realisiert ist. Die Nockenwelle 26 ist über eine nicht näher dargestellte Antriebsvorrichtung antreibbar.
Auf jedem Nockenelement 13, 14 der Ventiltriebvorrichtung sind jeweils vier Nockenpaare 27 angeordnet, die dazu vorgesehen sind, Gaswechselventile 28, von denen hier lediglich zwei dargestellt sind, zu betätigen. Jeweils zwei benachbarte Nockenpaare 27 sind dabei gleich ausgeführt und einem Zylinder zuordenbar.
Jedes Nockenpaar 27 weist zwei Teilnocken 29, 30 auf, die jeweils einen gleichen Grundkreisradius und einen unterschiedlichen Nockenhub bereitstellen. Durch ein axiales Verschieben der Nockenelemente 13, 14 innerhalb einer Grundkreisphase der Nockenpaare 27 kann der Ventiltrieb geschaltet werden. Die Nockenelemente 13, 14 werden dabei zum Schalten des Ventiltriebs nacheinander in die gleiche Richtung verschoben.
Die Nockenelemente 13, 14 werden mittels einer Schaltkulisse 10 mit zwei Kulissenbahnen 11, 12 axial verschoben. Eine Schaltenergie zum Schalten des Ventiltriebs wird dabei direkt einer Rotationsenergie der Nockenwelle 26 entnommen.
Mittels der ersten Kulissenbahn 11 können die Nockenelemente 13, 14 von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung verschoben werden. Mittels der zweiten Kulissenbahn 12 können die Nockenelemente 13, 14 von der zweiten Schaltstellung zurück in die erste Schaltstellung verschoben werden (2).
Jede Kulissenbahn 11, 12 weist dabei zwei Schaltsegmente 31, 32, 33, 34 auf, mittels denen die Nockenelemente 13, 14 nacheinander verschoben werden (8). Auf jedem Nockenelement 13, 14 sind zwei der insgesamt vier Schaltsegmente 31, 32, 33, 34 angeordnet. Schaltsegmente 31, 32, 33, 34, die auf einem der Nockenelemente 13, 14 angeordnet sind, sind unterschiedlichen Kulissenbahnen 11, 12 zuordenbar. Mittels der Schaltsegmente 31, 32, 33, 34, die auf dem Nockenelement 13, 14 angeordnet sind, kann das Nockenelement 13, 14 in die zwei Schaltstellungen verschoben werden. Die Schaltsegmente 31, 32, 33, 34, einer Kulissenbahn 11, 12 weisen jeweils axial in gleiche Richtungen, die Schaltsegmente 31, 32, 33, 34, unterschiedlicher Kulissenbahnen 11, 12 axial in entgegengesetzte Richtungen (3).
Die Kulissenbahnen 11, 12 sind in Umfangsrichtung über die gesamte Schaltkulisse 10 radial geschachtelt angeordnet. Die Schaltkulisse 10 weist damit ein Kulissensegment 15 mit einer Länge auf, die einer Gesamtlänge der Kulissenbahnen 11, 12 entspricht. Beide Kulissenbahnen 11, 12 sind als umlaufende Kulissenbahnen 11, 12 ausgebildet und weisen eine gleiche Gesamtlänge von 360 Grad auf.
Die erste Kulissenbahn 11 weist eine axiale Breite 16 auf, die größer ist als eine axiale Breite 17 der zweiten Kulissenbahn 12. Die zweite Kulissenbahn 12 ist über die Gesamtlänge der Kulissenbahnen 11, 12 innerhalb der ersten Kulissenbahn 11 angeordnet. Eine radiale Tiefe 19 der zweiten Kulissenbahn 12 ist dabei größer als eine radiale Tiefe 18 der ersten Kulissenbahn 11.
Die erste Kulissenbahn 11 weist ein Mittelsegment 20 auf, das eine in Umfangsrichtung umlaufende Nut bildet. Eine axiale Breite 21 des Mittelsegments 20 ist größer als ein axialer Schaltweg 22 der Nockenelemente 13, 14. Die axiale Breite 21 des Mittelsegments 20 entspricht der Summe aus der axialen Breite 17 der zweiten Kulissenbahn 12 und dem axialen Schaltweg 22 der Nockenelemente 13, 14.
Weiter weist die Ventiltriebvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung 23 auf, die zwei koaxial angeordnete Schaltpins 24, 25 umfasst. Die Schaltpins 24, 25 sind dazu vorgesehen, in die Kulissenbahnen 11, 12 der Schaltkulisse 10 einzugreifen und damit die Nockenelemente 13, 14 axial zu verschieben. Die Schaltpins 24, 25 weisen eine unterschiedliche Breite auf.
In einer Grundposition ist der erste Schaltpin 24, der dazu vorgesehen ist, in die erste Kulissenbahn 11 einzugreifen, auf ein Grundniveau 35 der Nockenelemente 13, 14 zurückgezo gen, wodurch der Schaltpin 24 außerhalb eines Eingriffs in die erste Kulissenbahn 11 ist. Der zweite Schaltpin 25 ist in einer Grundposition auf ein Nutgrundniveau 36 der ersten Kulissenbahn 11 zurückgezogen. Dadurch befindet er sich außerhalb eines Eingriffs in die zweite Kulissenbahn 12, wobei durch das Mittelsegment 20 der ersten Kulissenbahn 11 sichergestellt ist, dass der zweite Schaltpin 25 in seiner Grundposition keinen Kontakt zu einer der Nutflanken der ersten Kulissenbahn 11 hat (3).
Um die Nockenelemente 13, 14 von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung zu schalten, wird der erste Schaltpin 24 in Eingriff mit der ersten Kulissenbahn 11 gebracht (vgl. 4 und 5). Durch das erste Schaltsegment 31 der ersten Kulissenbahn 11 wird das erste Nockenelement 13 in die zweite Schaltstellung bewegt. Anschließend spurt der erste Schaltpin 24 in das zweite Schaltsegment 32 der ersten Kulissenbahn 11 ein und verschiebt das zweite Nockenelement 14 ebenfalls in die zweite Schaltstellung, wobei die Verschiebung des zweiten Nockenelements 14 in die gleiche Richtung wie die Verschiebung des ersten Nockenelements 13 erfolgt. Anschließend wird der erste Schaltpin 24 in die Grundposition zurückgezogen.
Um die Nockenelemente 13, 14 zurück in die erste Schaltstellung zu schalten, wird der zweite Schaltpin 25 in Eingriff mit der zweiten Kulissenbahn 12 gebracht (vgl. 6 und 7). Durch das erste Schaltsegment 33 der zweiten Kulissenbahn 12 wird das erste Nockenelement 13 in die erste Schaltstellung zurückbewegt. Anschließend spurt der zweite Schaltpin 25 in das zweite Schaltsegment 34 der zweiten Kulissenbahn 12 ein und verschiebt das zweite Nockenelement 14 ebenfalls zurück in die erste Schaltstellung. Danach wird der Schaltpin 25 in seine Grundposition zurückgezogen.
Als Aktuatoren zum Betätigen der Schaltpins sind insbesondere elektromagnetische Aktuatoren vorteilhaft. Es sind grundsätzlich aber auch andere Aktuatoren denkbar. Ein geeigneter Aktuator für die Betätigungsvorrichtung ist hier nicht näher dargestellt.

Claims

Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Schaltkulisse (10), die zumindest eine erste Kulissenbahn (11) und ein zweite Kulissenbahn (12) aufweist, und mit zumindest einem Nockenelement (13, 14), das mittels der Schaltkulisse (10) axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkulisse (10) zumindest ein Kulissensegment (15) aufweist, in dem die Kulissenbahnen (11, 12) radial geschachtelt angeordnet sind.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahnen (11, 12) in Umfangsrichtung über die gesamte Schaltkulisse (10) radial geschachtelt angeordnet sind.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kulissenbahn (11) eine axiale Breite (16) aufweist, die größer ist als eine axiale Breite (17) der zweiten Kulissenbahn (12).
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kulissenbahn (12) zumindest über das Kulissensegment (15) axial innerhalb der ersten Kulissenbahn (11) angeordnet ist.
Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kulissenbahn (12) eine radiale Tiefe (19) aufweist, die größer ist als die die radiale Tiefe (18) der ersten Kulissenbahn (11).
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kulissenbahn (11) ein umlaufendes Mittelsegment (20) aufweist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Breite (21) des Mittelsegments (20) zumindest gleich groß ist wie ein Schaltweg (22) des Nockenelements (13, 14).
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Betätigungsvorrichtung (23) mit zumindest zwei koaxial angeordneten Schaltpins (24, 25), die dazu vorgesehen sind, in die Kulissenbahnen (11, 12) einzugreifen.