DE102009007819A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die eine Trägerwelle sowie ein darauf drehfest und axialverschiebbar angeordnetes Nockenstück umfasst, das einen Nockenträger mit zumindest einer Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse mit äußeren Nutwänden zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen aufweist, und mit einem in die Axialkulisse einkoppelbaren Betätigungsstift zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen, wobei das Nockenstück mit einer vom Betätigungsstift gesteuerten Leiteinrichtung versehen ist, die zwei gegensinnig drehende Leitflügel zur Bildung relativ zu den äußeren Nutwänden axialbeweglicher innerer Nutwände der Axialkulisse aufweist und nach Art einer Weiche im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen zwischen diesen umschaltet, so dass für den Betätigungsstift eine der Kulissenbahnen freigegeben und die andere Kulissenbahn gesperrt ist.
- Hintergrund der Erfindung
- Ein variabler Ventiltrieb mit verschiebbaren Nockenstücken ist im Stand der Technik grundsätzlich und im Hinblick auf die vorliegende Erfindung aus der
DE 101 48 177 A1 bekannt. Dort sind zwei Nockenstücke mit alternativ ausgestalteten Axialkulissen offenbart, wobei die erste Axialkulisse einen mittigen Führungssteg zur Bildung innerer Nutwände für den Betätigungsstift aufweist und die zweite Axialkulisse lediglich aus äußeren Nutwänden besteht. - Letztere Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Fertigungsaufwand für die Axialkulisse durch den Entfall des Führungssteges deutlich kleiner ist. Ein im Hinblick auf die Funktionssicherheit des Ventiltriebs beträchtliches Risiko besteht bei dieser Ausgestaltung jedoch darin, dass der Verschiebevorgang des Nockenstücks nur dann vollständig, d. h. fehlschaltungsfrei abgeschlossen wird, wenn die Massenträgheit des Nockenstücks ausreichend ist, um das Nockenstück während und nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs der Kulissenbahnen auch ohne Zwangseinwirkung des Betätigungsstifts gewissermaßen im Freiflug in seine andere Endposition zu bewegen. Voraussetzung für die ausreichende Massenträgheit des Nockenstücks ist selbstverständlich eine Mindestdrehzahl der Nockenwelle, die von der Reibung zwischen dem Nockenstück und der Trägerwelle abhängig ist. Wie es auch später im Rahmen der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung deutlich wird, kann ein Verschieben des unterhalb dieser Mindestdrehzahl rotierenden Nockenstücks dazu führen, dass das Nockenstück „auf halbem Wege” stehen bleibt und ein das Gaswechselventil beaufschlagender Nockenfolger von mehreren Nocken der Nockengruppe unkontrolliert und unter hohen mechanischen Belastungen gleichzeitig beaufschlagt wird. Zudem besteht in diesem Fall keine Möglichkeit mehr, das Nockenstück mittels des Betätigungsstifts nachträglich in eine der Endpositionen zu verlagern, da dann die axiale Zuordnung zwischen dem Betätigungsstift und den äußeren Nutwänden nicht mehr gegeben ist.
- Dieses Funktionsrisiko ist zwar bei der ersteren Ausgestaltung der Axialkulisse mit mittigem Führungssteg, dessen innere Nutwände bei niedrigen Drehzahlen des Nockenstücks als den Betätigungsstift weiter beschleunigende Zwangsführung wirken, deutlich geringer. Dennoch besteht auch hierbei die Gefahr, dass der Betätigungsstift nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs nicht in die vorgegebene Kulissenbahn einspurt, sondern mit der Stirnseite des Führungsstegs ebenfalls unter hoher mechanischer Belastung kollidiert.
- Bei beiden Ausgestaltungen der Axialkulisse verbleibt demnach ein mehr oder weniger hohes Risiko von Fehlschaltungen, welches insbesondere ein sicheres Umschalten des Nockenstücks von der einen in die andere Endposition auch bei niedrigsten Drehzahlen, beispielsweise während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine gefährdet.
- Zur Abhilfe dieser Problematik ist es in der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2008 024 911 A1 vorgeschlagen, das Nockenstück mit einer flexiblen Leiteinrichtung für den Betätigungsstift zu versehen. Das in1 dieser Druckschrift illustrierte Funktionsprinzip der Leiteinrichtung offenbart bereits zwei gegensinnig drehende Leitflügel zur Bildung der relativ zu den äußeren Nutwänden axialbeweglichen inneren Nutwände der Axialkulisse. Wie bei einer Weiche wird dabei je nach Stellung der Leitflügel die eine Kulissenbahn für den Betätigungsstift freigegeben und die andere Kulissenbahn für den Betätigungsstift gesperrt. Durch die Sperr- und Freigabewirkung der flexiblen Leiteinrichtung können die vorteilhaften Eigenschaften von Axialkulissen mit sich kreuzenden Kulissenbahnen einerseits und mit getrennten Kulissenbahnen andererseits vereint werden. Der wesentliche Vorteil von sich kreuzenden Kulissenbahn besteht darin, dass nur ein einziger Betätigungsstift für beide Verschieberichtungen des Nockenstücks erforderlich ist, während voneinander getrennte Kulissenbahnen über ihrem gesamten Axialhub eine Zwangsführung für den Betätigungsstift darstellen und folglich das Risiko einer betrieblichen Fehlschaltung eines sich im und nach dem Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen unkontrolliert weiter verlagernden Nockenstücks ausschließen. - Das Vorgenannte ist jedoch nicht dahingehend zu verstehen, dass stets nur ein einziger mit der Axialkulisse zusammenwirkender Betätigungsstift und entspre chend zwei Nocken pro Nockengruppe vorgesehen sind. Denn unabhängig von der Leiteinrichtung besteht vielmehr auch die Möglichkeit, zwei oder mehr in dieselbe Axialkulisse abwechselnd eingreifende Betätigungsstifte und eine Anzahl von Nocken pro Nockengruppe vorzusehen, die um eins größer als die Anzahl der Betätigungsstifte ist. Eine derartige Ausgestaltung des Ventiltriebs ist jedoch Gegenstand der ebenfalls nicht vorveröffentlichten
DE 10 2007 051 739 A1 und hier nicht näher erläutert. - Aufgabe der Erfindung
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem das in der vorstehend zitierten
DE 10 2008 024 911 A1 vorgeschlagene Funktionsprinzip der Leiteinrichtung konstruktiv vorteilhaft ausgestaltet wird bzw. bei welchem die Leiteinrichtung eine konstruktive Weiterentwicklung zu dem in der genannten Druckschrift beschriebenen Ausführungsbeispiel mit sich verschränkendem Sicherungsring darstellt. - Zusammenfassung der Erfindung
- Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach sollen die Leitflügel mit Lagerzapfen versehen sein, die in beidseits des Kreuzungsbereichs der Kulissenbahnen am Nutgrund der Axialkulisse verlaufenden Lagerstellen drehbar aufgenommen sind, und die Leiteinrichtung soll ein die Leitflügel koppelndes Lenkgestänge aufweisen, das an den Lagerzapfen angelenkt ist und die gegensinnige Drehbewegung der Leitflügel synchronisiert. Die Leiteinrichtung umfasst somit unterschiedliche Funktionselemente, nämlich die Leitflügel einerseits und das deren Bewegung synchronisierende Lenkgestänge andererseits, so dass bezüglich des vorbekannten Sicherungsrings eine voneinander weitgehend unabhängige, d. h. kompromissarme und gezielte Optimierung der Funktionseigenschaften dieser Elemente möglich ist.
- In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Leitflügel ein in Umfangsrichtung der Axialkulisse veränderliches Profil aufweisen dergestalt, dass die äußeren Nutwände und die inneren Nutwände im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen im wesentlichen äquidistant zueinander und axialspielarm zum Betätigungsstift verlaufen. Der gleichmäßige Abstand der Nutwände bewirkt einen ruckarmen Übergang zwischen den im Kreuzungsbereich ineinander übergehenden äußeren und inneren Nutwänden, während gleichzeitig das geringe Axialspiel des Betätigungsstifts innerhalb der jeweiligen Kulissenbahn die dynamische Anregung von akustisch und mechanisch unerwünschten Axialschwingungen des Nockenstücks relativ zum Betätigungsstift minimiert.
- In konstruktiv besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung soll das Nockenstück mit einer radial unterhalb der Axialkulisse verlaufenden Ausnehmung versehen sein, die sich mit einem kreisring- oder kreisringstückförmigen Querschnitt in Axialrichtung des Nockenstücks erstreckt, und in der das Lenkgestänge vollständig aufgenommen ist. Wie es auch aus einem später erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich wird, ergibt sich hierdurch eine platzsparende und mechanisch geschützte Anordnung des die Leitflügel koppelnden Lenkgestänges in dem radialen Bauraum zwischen der Trägerwelle und der Axialkulisse.
- Gegenüber bekannten Ausführungen mit separat hergestellter und mittels Pressverband gefügter Axialkulisse können die Axialkulisse und der Nockenträger einstückig miteinander und die kreisringförmige Ausnehmung spanend und vorzugsweise mittels Längs-Einstech-Profildrehen hergestellt sein.
- Zweckmäßigerweise ist das Lenkgestänge mittels eines Sicherungsrings axial fixiert, der stirnseitig am Nockenstück in der kreisringförmigen Ausnehmung eingesetzt ist. Der Sicherungsring kann aus Flachmaterial hergestellt und flachkant (d. h. nicht hochkant) in der Ausnehmung eingepresst sein.
- Außerdem soll das Lenkgestänge zwei kreisbogenförmige Lenker aufweisen, die axial nebeneinander, gegensinnig drehbar und in radial auswärtige Richtung ab gestützt in der Ausnehmung gelagert sind und deren Endabschnitte an den sich in die Ausnehmung erstreckenden Lagerzapfen der Leitflügel exzentrisch angelenkt sind.
- Im Hinblick auf einen möglichst geringen radialen Bauraumbedarf des Lenkgestänges sollen die Lenker aus Flachmaterial hergestellt und flachkant in der Ausnehmung gelagert sein. Dabei können die Lagerzapfen der Leitflügel jeweils mit einer orthogonal zu deren Drehachse verlaufenden Längsnut versehen sein, in welchen die Endabschnitte der als Schubglieder ausgebildeten Lenker zugkraftfrei aufgenommen sind. Unter dem Begriff „zugkraftfrei” ist zu verstehen, dass die Anlenkung der Lenker an den Lagerzapfen keine Zugkräfte, sondern lediglich Druckkräfte übertragen kann, so dass bei der Montage des Nockenstücks die flachen Endabschnitte der Lenker nur in die Längsnuten der Lagerzapfen eingesteckt zu werden brauchen. Als Alternative hierzu besteht dennoch auch die Möglichkeit, die Lenker mit einer sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragenden Verbindung an den Lagerzapfen aufzuhängen. In diesem Fall ist ein einziger exzentrisch an den Lagerzapfen angelenkter Lenker als Lenkgestänge ausreichend, um die Leitflügel in die gegensinnige Drehbewegung zu versetzen.
- Erfindungsgemäß ist eine vom Betätigungsstift gesteuerte, d. h. passiv umschaltende Leiteinrichtung mit einem auflaufenden Leitflügel und einem ablaufenden Leitflügel vorgesehen. Mit dem auflaufenden Leitflügel ist derjenige bezeichnet, der bezüglich der Nockendrehrichtung als erstes mit dem Betätigungsstift in Eingriff gelangt, während der ablaufende Leitflügel nach dem Kreuzungsbereich mit dem Betätigungsstift zusammenwirkt und für das Einspuren des Betätigungsstifts in die vorgegebene Kulissenbahn verantwortlich ist. Die gegensinnige Drehung der Leitflügel wird durch den auflaufenden Leitflügel eingeleitet, indem dieser durch den Betätigungsstift axial verdrängt wird und dessen Drehbewegung über das Lenkgestänge auf den ablaufenden Leitflügel gegensinnig synchron übertragen wird. Durch die im Zusammenwirken mit dem Betätigungsstift selbststeuernd zwischen den Kulissenbahnen umschaltende Leiteinrichtung kann eine konstruktiv aufwändige, kostenintensive und/oder fehleranfällige Fremd- oder Aktivansteuerung des ablaufenden Leitflügels ersetzt werden.
- Für den Fall, dass dennoch eine vom Betätigungsstift unabhängige Fremdansteuerung der Leiteinrichtung zur Umschaltung der Kulissenbahnen vorgesehen ist, kann auf den auflaufenden Leitflügel auch verzichtet werden.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen.
- Es zeigen:
-
1A –1D den Verschiebevorgang eines erfindungsgemäßen Nockenstücks im Zusammenspiel mit einem Betätigungsstift in einer ca. 90° Nockenwinkel betragenden Sequenz; -
2A –2C eine kinematische Prinzipdarstellung einer vom Betätigungsstift gesteuerten Leiteinrichtung; -
3 ,4 das Nockenstück gemäß1 in perspektivischer zusammengebauter bzw. explodierter Darstellung; -
5 eine schematische Darstellung eines bekannten Nockenstücks, dessen Axialkulisse lediglich äußere Nutwände aufweist und -
6 das Nockenstück gemäß5 mit möglichen Fehlschaltungen. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird zum besseren Verständnis ausgehend von den
5 und6 erläutert, in denen ein Ausschnitt eines bekannten variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine gemäß der eingangs zitiertenDE 101 48 177 A1 dargestellt ist. Der Ventiltrieb weist eine Nockenwelle1 auf, die eine Trägerwelle2 und ein darauf drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück3' umfasst. Zu diesem Zweck weist die Trägerwelle2 eine Außenlängsverzahnung auf, während das Nockenstück3' mit einer entsprechenden Innenlängsverzahnung versehen ist. Die Verzahnungen sind an sich bekannt und hier nicht näher dargestellt. Das Nockenstück3' weist eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken4 und5 mit gleichem Grundkreisradius und unterschiedlichen Nockenerhebungen auf, die von einem hier lediglich durch eine Nockenrolle6 symbolisierten Nockenfolger, wie beispielsweise einem Schlepphebel, auf ein nicht dargestelltes Gaswechselventil je nach Axialstellung des Nockenstücks3' selektiv übertragen werden. Unter den unterschiedlichen Nockenerhebungen sind entweder unterschiedliche Beträge des jeweiligen Nockenhubs und/oder unterschiedliche Ventilsteuerzeiten der Nocken4 ,5 zu verstehen. - Zur axialen Verschiebung des Nockenstücks
3' in der eingezeichneten Pfeilrichtung zwecks Umschaltung des in5 momentan wirksamen Nockens4 auf den Nocken5 und zurück ist das Nockenstück3' mit einer Axialkulisse7' in Form einer Nut mit zwei sich kreuzenden Kulissenbahnen8 ,9 versehen. Diese sind hier lediglich durch äußere Nutwände10 bis13 vorgegeben, die mit einem Betätigungsstift14 so zusammenwirken, dass das in Richtung des Radialpfeils rotierende Nockenstück3' gemäß der Kulissenbahn8 nach links und gemäß der Kulissenbahn9 nach rechts verschoben wird. Die Kulissenbahn8 ist durch eine gepunktet dargestellte Mittelpunktsbahn des in Axialrichtung der Nockenwelle1 ortstest in der Brennkraftmaschine angeordneten Betätigungsstifts14 relativ zum Nutgrund18 der Axialkulisse7' symbolisiert. Die Mittelpunktsbahn9 verläuft spiegelsymmetrisch zur Mittelpunktsbahn8 . - Das Verschieben des Nockenstücks
3' wird durch radiales Einkoppeln des Betätigungsstifts14 in die Axialkulisse7' eingeleitet. Das rotierende und sich dabei gleichzeitig axial auf der Trägerwelle2 verlagernde Nockenstück3' stützt sich zunächst mit der beschleunigenden Nutwand10 und – infolge seiner axialen Massenträgheit – ab dem Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 mit der ver zögernden Nutwand12 am Betätigungsstift14 ab. Der Verschiebevorgang des Nockenstücks3' zurück nach rechts erfolgt mittels der beschleunigenden Nutwand11 und der verzögernden Nutwand13 symmetrisch hierzu. Da die axiale Massenträgheit des Nockenstücks3' von dessen Drehzahl abhängt, ist es leicht nachvollziehbar, dass eine zu geringe Drehzahl und/oder eine zu hohe Reibung in der Verzahnung von Nockenstück3' und Trägerwelle2 den im Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 erforderlichen Anlagewechsel des Betätigungsstifts14 zwischen der beschleunigenden Nutwand10 bzw.11 und der verzögernden Nutwand12 bzw.13 verhindern können. - Beispiele für einen nicht erfolgreichen Verschiebevorgang des Nockenstücks
3' sind in6 dargestellt. Es handelt sich hierbei um die in Nockendrehrichtung nach dem Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 links und mittig in die Axialkulisse7' eingezeichneten Mittelpunktsbahnen16 und17 des Betätigungsstifts14 . Die Mittelpunktsbahn16 ergibt sich dadurch, dass das Nockenstück3' durch eine an sich bekannte und hier nicht dargestellte Rastiervorrichtung zwischen der Trägerwelle2 und dem Nockenstück3' in seine rechte Endposition zurückgezogen wird. Die Mittelpunktsbahn17 stellt im Hinblick auf einen erneuten Umschaltversuch eine weitaus kritischere Fehlschaltung des Nockenstücks3' dar, da es hierbei auf „halbem Wege” zwischen seinen Endpositionen verharrt. Eine betriebliche Korrektur dieser Fehlschaltung ist in der Regel ausgeschlossen, da der Betätigungsstift14 auch im Falle eines erneuten Einfahrens in die Axialkulisse7' nicht mehr in Eingriff mit den Nutwänden10 bis13 gelangen kann. - Wie es in den
1A bis1D in Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Nockenstück3 erkennbar ist, wird die vorstehend geschilderte Problematik durch eine vom Betätigungsstift14 gesteuerte Leiteinrichtung beseitigt. Diese weist zwei sich an den Nutgrund18 der Axialkulisse7 anschmiegende und gegensinnig drehende Leitflügel19 ,20 auf, deren Axialstirnseiten relativ zu den äußeren Nutwänden10 bis13 axialbewegliche innere Nutwände21 bis24 bilden. Die Leiteinrichtung ist mit einem später erläuterten Lenkgestänge zur Kopplung der Leitflügel19 ,20 ausgestattet, so dass diese im Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 gegensinnig synchron zueinander hin und her klappen. Dabei legen sich deren Enden jeweils axial gegenüberliegend an die äußeren Nutwände10 oder11 bzw.12 oder13 an. Folglich stellt die Leiteinrichtung im Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 eine Zwangsführung nach Art einer Weiche für den Betätigungsstift14 dar, indem jeweils die momentan zu durchfahrende Kulissenbahn8 oder9 freigegeben und die andere Kulissenbahn9 oder8 gesperrt wird. - Ausgangspunkt der in den
1A bis1D illustrierten und sich über etwa 90° Nockenwinkel erstreckenden Sequenz von links nach rechts des in Pfeilrichtung drehenden Nockenstücks3 ist dessen linke Endposition (1A ). Zu diesem Zeitpunkt ist noch die zuletzt durchfahrene Kulissenbahn9 beim Verschieben des Nockenstücks3 von rechts nach links freigegeben, d. h. im Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 liegen die innere Nutwand21 des auflaufenden Leitflügels19 an der äußeren Nutwand10 und die innere Nutwand23 des ablaufenden Leitflügels20 an der äußeren Nutwand12 an. Während nachfolgender Nockenwinkel wird der Leitflügel19 durch die Verdrängungswirkung des Betätigungsstifts14 axial verdrängt und so gedreht, dass schließlich dessen innere Nutwand22 an der äußeren Nutwand11 anliegt. Gemäß1D befindet sich der Betätigungsstift14 zu diesem Zeitpunkt kurz vor dem Kreuzungspunkt der Kulissenbahnen8 ,9 . Wie erwähnt, sind die Leitflügel19 ,20 gegensinnig drehend miteinander gekoppelt, so dass nunmehr die innere Nutwand24 des ablaufenden Leitflügels20 an der äußeren Nutwand13 zur Anlage gekommen und der Betätigungsstift14 während der nachfolgenden Drehbewegung des Nockenstücks3 in die freigegebene Kulissenbahn8 einspurt und das Nockenstück3 vollständig in dessen rechte Endposition verschiebt. - Die Rückverlagerung des Nockenstücks
3 von der rechten in die linke Endposition erfolgt in analoger Weise zu der dargestellten Sequenz. - Bei den
2A bis2C handelt es sich um eine kinematische Prinzipdarstellung der Leiteinrichtung mit den Leitflügeln19 ,20 und dem Lenkgestänge zur synchron gegensinnigen Drehkopplung der Leitflügel19 ,20 . Das Lenkgestänge besteht aus zwei Lenkern25 und26 , die als Schubglieder ausgebildet sind und deren Endabschnitte zugkraftfrei an ebenen Betätigungsflächen27 ,28 ange lenkt sind, die an Lagerzapfen29 der hin- und her drehenden Leitflügel19 ,20 exzentrisch verlaufen. -
2A entspricht1A : zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Leitflügel19 ,20 noch in der Stellung, in der die zuletzt durchfahrene Kulissenbahn9 freigegeben ist. Der gemäß2B vom Betätigungsstift14 verdrängte und sich dabei drehende auflaufende Leitflügel19 betätigt über dessen Betätigungsfläche27 den einen Lenker25 , der seinerseits über die Betätigungsfläche28 den ablaufenden Leitflügel20 in Drehung versetzt. Die Bewegung des anderen Lenkers26 folgt der Bewegung der Betätigungsflächen27 ,28 in die dazu entgegengesetzte Richtung, wie es durch die eingezeichneten Pfeile verdeutlicht ist.2C entspricht1C : die Drehbewegung der Leitflügel19 ,20 ist fast abgeschlossen, so dass nunmehr die Kulissenbahn9 für den Betätigungsstift14 gesperrt und die Kulissenbahn8 nahezu freigegeben ist. - Das anhand der
1A bis1D erläuterte Nockenstück3 ist in den3 und4 perspektivisch dargestellt, und zwar als Zusammenbau bzw. als Explosion. Das Nockenstück3 besteht im wesentlichen aus einem Nockenträger30 mit zwei beidseits einer Gleitlagerstelle31 verlaufenden Nockengruppen unterschiedlicher Nocken4 und5 , der Axialkulisse7 und der zuvor prinzipiell erläuterten Leiteinrichtung. Der Nockenträger30 und die Axialkulisse7 sind aus einem einzigen Rohling einstückig miteinander hergestellt. Radial unterhalb der Axialkulisse7 verläuft eine spanend mittels Längs-Einstech-Profildrehen hergestellte Ausnehmung32 , die sich mit einem kreisringförmigen Querschnitt in Axialrichtung des Nockenstücks3 erstreckt und zur Aufnahme des Lenkgestänges dient. Die hier ebenfalls als Schubglieder ausgebildeten Lenker25 ,26 sind aus Blechmaterial hergestellt und konzentrisch zur Ausnehmung32 kreisbogenförmig umgebogen. Sie sind axial nebeneinander, gegensinnig drehbar und bei geringem Radialspiel in radial auswärtige Richtung abgestützt flachkant in der Ausnehmung32 gelagert. - Da sich die Lenker
25 ,26 lediglich über einen Kreisbogen von etwa 180° erstrecken, kann die Ausnehmung32 in einer nicht dargestellten Ausführung auch ei nen entsprechend kreisringstückförmigen Querschnitt aufweisen, so dass das Nockenstück unterhalb der Ausnehmung massiv verbleibt. - Der Nutgrund
18 der Axialkulisse7 ist beidseits des Kreuzungsbereichs15 der Kulissenbahnen8 ,9 mit Lagerstellen33 für die zylindrischen Lagerzapfen29 der Leitflügel19 ,20 versehen. In die Lagerzapfen29 ist jeweils eine orthogonal zu deren Drehachse verlaufende Längsnut34 zur Bildung der Betätigungsflächen27 ,28 gemäß den2A bis2C eingearbeitet. In die Längsnuten34 sind die stirnseitig mit Kontaktschrägen35 versehenen Endabschnitte der Lenker25 ,26 zugkraftfrei eingesteckt. Die Tiefe der als konzentrische Sacklochbohrungen hergestellten Lagerstellen33 ist so bemessen, dass die Längsnuten34 der sich in die Ausnehmung32 erstreckenden Lagerzapfen29 weitgehend mit dem Querschnitt der Ausnehmung32 fluchten. - Zur axialen Positionierung und Fixierung der Lenker
25 ,26 in der Ausnehmung32 dient ein stirnseitig am Nockenstück3 in die Ausnehmung32 eingesetzter Sicherungsring36 . Dieser ist hier als ebenfalls aus Blechmaterial hergestellte dünnwandige Buchse ausgebildet und wird nach Montage der Leiteinrichtung in die Ausnehmung32 eingepresst. - Wie es in einer Zusammenschau der
3 und4 mit den1A bis1D deutlich wird, weisen die Leitflügel19 ,20 ein in Umfangsrichtung der Axialkulisse7 veränderliches und hier sichelförmiges Profil auf. Dieses ist so gestaltet, dass im Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 bei freigegebener Kulissenbahn8 die äußere Nutwand10 und die innere Nutwand21 sowie die äußere Nutwand12 und die innere Nutwand23 im wesentlichen äquidistant zueinander und mit geringem Axialspiel zum Betätigungsstift14 verlaufen. Bei freigegebener Kulissenbahn9 gilt dies entsprechend für die äußeren Nutwände11 bzw.13 und die inneren Nutwände22 bzw.24 . Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind unter geringem Axialspiel wenige zehntel Millimeter zu verstehen, um welche die so gebildeten Kulissenbahnen8 ,9 breiter als der Durchmesser des Betätigungsstifts14 ist. Die Leitflügel19 ,20 sind ferner so profiliert, dass die in einer Flucht liegenden äußeren Nutwände10 bis13 und inneren Nutwände21 bis24 – in1D sind dies die Nutwände10 und23 bzw.21 und12 – weitestgehend stufenlos aneinander anschließen, damit der Betätigungsstift14 den Kreuzungsbereich15 der Kulissenbahnen8 ,9 möglichst ruckfrei passiert. -
- 1
- Nockenwelle
- 2
- Trägerwelle
- 3
- Nockenstück
- 4
- Nocken
- 5
- Nocken
- 6
- Nockenrolle
- 7
- Axialkulisse
- 8
- Kulissenbahn
- 9
- Kulissenbahn
- 10
- äußere Nutwand
- 11
- äußere Nutwand
- 12
- äußere Nutwand
- 13
- äußere Nutwand
- 14
- Betätigungsstift
- 15
- Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen
- 16
- Mittelpunktsbahn des Betätigungsstifts
- 17
- Mittelpunktsbahn des Betätigungsstifts
- 18
- Nutgrund der Axialkulisse
- 19
- auflaufender Leitflügel
- 20
- ablaufender Leitflügel
- 21
- innere Nutwand
- 22
- innere Nutwand
- 23
- innere Nutwand
- 24
- innere Nutwand
- 25
- Lenker
- 26
- Lenker
- 27
- Betätigungsfläche
- 28
- Betätigungsfläche
- 29
- Lagerzapfen
- 30
- Nockenträger
- 31
- Gleitlagerstelle
- 32
- Ausnehmung
- 33
- Lagerstelle für Lagerzapfen
- 34
- Längsnut
- 35
- Kontaktschräge
- 36
- Sicherungsring
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10148177 A1 [0002, 0025]
- - DE 102008024911 A1 [0006, 0008]
- - DE 102007051739 A1 [0007]
Claims (10)
- Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (
1 ), die eine Trägerwelle (2 ) sowie ein darauf drehfest und axialverschiebbar angeordnetes Nockenstück (3 ) umfasst, das einen Nockenträger (30 ) mit zumindest einer Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (4 ,5 ) mit unterschiedlichen Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse (7 ) mit äußeren Nutwänden (10 ,11 ,12 ,13 ) zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen (8 ,9 ) aufweist, und mit einem in die Axialkulisse (7 ) einkoppelbaren Betätigungsstift (14 ) zum Verschieben des Nockenstücks (3 ) in Richtung beider Kulissenbahnen (8 ,9 ), wobei das Nockenstück (3 ) mit einer vom Betätigungsstift (14 ) gesteuerten Leiteinrichtung versehen ist, die zwei gegensinnig drehende Leitflügel (19 ,20 ) zur Bildung relativ zu den äußeren Nutwänden (10 ,11 ,12 ,13 ) axialbeweglicher innerer Nutwände (21 ,22 ,23 ,24 ) der Axialkulisse (7 ) aufweist und nach Art einer Weiche im Kreuzungsbereich (15 ) der Kulissenbahnen (8 ,9 ) zwischen diesen umschaltet, so dass für den Betätigungsstift (14 ) eine der Kulissenbahnen (8 ,9 ) freigegeben und die andere Kulissenbahn (9 ,8 ) gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflügel (19 ,20 ) mit Lagerzapfen (29 ) versehen sind, die in beidseits des Kreuzungsbereichs (15 ) der Kulissenbahnen (8 ,9 ) am Nutgrund (18 ) der Axialkulisse (7 ) verlaufenden Lagerstellen (33 ) drehbar aufgenommen sind, und dass die Leiteinrichtung ein die Leitflügel (19 ,20 ) koppelndes Lenkgestänge aufweist, das an den Lagerzapfen (29 ) angelenkt ist und die gegensinnige Drehbewegung der Leitflügel (19 ,20 ) synchronisiert. - Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflügel (
19 ,20 ) ein in Umfangsrichtung der Axialkulisse (7 ) veränderliches Profil aufweisen dergestalt, dass die äußeren Nutwände (10 ,11 ,12 ,13 ) und die inneren Nutwände (21 ,22 ,23 ,24 ) im Kreuzungsbereich (15 ) der Kulissenbahnen (8 ,9 ) im wesentlichen äquidistant zueinander und axialspielarm zum Betätigungsstift (14 ) verlaufen. - Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (
3 ) mit einer radial unterhalb der Axialkulisse (7 ) verlaufenden Ausnehmung (32 ) versehen ist, die sich mit einem kreisring- oder kreisringstückförmigen Querschnitt in Axialrichtung des Nockenstücks (3 ) erstreckt und in der das Lenkgestänge vollständig aufgenommen ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkulisse (
7 ) und der Nockenträger (30 ) einstückig miteinander und die kreisringförmige Ausnehmung (32 ) spanend hergestellt sind. - Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (
32 ) mittels Längs-Einstech-Profildrehen hergestellt ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgestänge mittels eines Sicherungsrings (
36 ) axial fixiert sind, der stirnseitig am Nockenstück (3 ) in der kreisringförmigen Ausnehmung (32 ) eingesetzt ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (
36 ) aus Flachmaterial hergestellt und flachkant in der Ausnehmung (32 ) eingepresst ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgestänge zwei kreisbogenförmige Lenker (
25 ,26 ) aufweist, die axial ne beneinander, gegensinnig drehbar und in radial auswärtige Richtung abgestützt in der Ausnehmung (32 ) gelagert sind und deren Endabschnitte an den sich in die Ausnehmung (32 ) erstreckenden Lagerzapfen (29 ) der Leitflügel (19 ,20 ) exzentrisch angelenkt sind. - Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (
25 ,26 ) aus Flachmaterial hergestellt und flachkant in der Ausnehmung (32 ) gelagert sind. - Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (
29 ) der Leitflügel (19 ,20 ) jeweils mit einer orthogonal zu deren Drehachse verlaufenden Längsnut (34 ) versehen sind, in welchen die Endabschnitte der als Schubglieder ausgebildeten Lenker (25 ,26 ) zugkraftfrei aufgenommen sind.
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