DE102013214771B4

DE102013214771B4 - Schiebenockensystem für eine Brennkraftmaschine mit Gabelarretierung

Info

Publication number: DE102013214771B4
Application number: DE102013214771.6A
Authority: DE
Inventors: Ronny Günnel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: DE102013214771A1

Abstract

Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (1), der auf zumindest einer als Nockenwelle dienenden Grundwelle (3) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer, elektromagnetisch betätigbaren Aktorvorrichtung (4) zur Verstellung des Schiebenockens (1) in unterschiedliche axiale Positionen mittels einem in zumindest eine Verschiebenut (8) an deren Umfang eingreifenden Aktorstift (6, 7), wobei die Aktorvorrichtung (4) ein ortsfestes Gehäuse (5) aufweist und die Verschiebenut (8) in einem radial vorstehenden Nutabschnitt (2) des Schiebenockens (1) angeordnet ist, und mit einer Arretiervorrichtung (9) zur Arretierung des Schiebenockens (1) in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung (9) zumindest einen mittels eines Federelements (11) belasteten Arretierkörper (10) aufweist, der mit je einer einer der axialen Positionen zugeordneten Arretierkerbe (14, 16) in einer Gabel (12) in Wirkverbindung steht, wobei die Gabel (12) den Nutabschnitt (2) umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung (9) im Gehäuse (5) der Aktorvorrichtung (4) angeordnet ist und dass die Gabel (12) in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle (3) ausgerichteten Längsführung (13) am Gehäuse (5) gelagert ist, wobei die Gabel (12) parallel zur Längsführung (13) eine schlitzartige Ausnehmung (17) aufweist, in der ein am Gehäuse (5) befestigter Stift (18) angeordnet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer als Nockenwelle dienenden Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer, elektromagnetisch betätigbaren Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens in unterschiedliche axiale Positionen mittels einem in zumindest eine Verschiebenut an deren Umfang eingreifenden Aktorstift, wobei die Aktorvorrichtung ein ortsfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenut in einem radial vorstehenden Nutabschnitt des Schiebenockens angeordnet ist, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung des Schiebenockens in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung zumindest einen mittels eines Federelements belasteten Arretierkörper aufweist, der mit je einer einer der axialen Positionen zugeordneten Arretierkerbe in einer Gabel in Wirkverbindung steht, wobei die Gabel den Nutabschnitt umgreift.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges gattungsbildendes Schiebenockensystem ist durch die DE 10 2011 050 484 A1 bekannt. Bei dieser Ausgestaltung ist die Arretiervorrichtung quer zur Aktorvorrichtung ausgerichtet und getrennt von dieser an einem Zylinderkopfdeckel gelagert.
Diese Ausgestaltung benötigt daher einen großen Bauraum, der bei kleineren Brennkraftmaschinen nicht zur Verfügung steht.
Weiterhin hat die winklig ausgebildete Gabel keine exakte Führung, so dass sie auf dem Hochkreis des Nutabschnittes geführt ist und dort schleift. An der Gabel sind lange Schultern angebracht, die mit den Flanken des Nutabschnittes korrespondieren, um beim Verschieben von einer axialen Position der Arretiervorrichtung zur anderen das Moment aufnehmen zu können. Es liegt eine große Toleranzkette vor, da die Arretiervorrichtung und die Aktorvorrichtung als separate Bauteile mit jeweiliger Positionstoleranz und jeweiligem Aufnahmespiel (Bauteil zu Bauteilaufnahmebohrung) im Zylinderkopf vorgesehen sind. Weiterhin ist durch die langen Schultern die Gabel unverhältnismäßig schwer. Sie kann auch nicht kostengünstig hergestellt werden.
Es ist weiterhin ein Schiebenockensystem bekannt, DE 10 2010 052 173 A1 , bei dem die Arretiervorrichtung im Gehäuse der Aktorvorrichtung eingebaut ist. Sie arbeitet mit nutartigen Arretierrillen zusammen, die neben dem Nutabschnitt angeordnet sind und daher die Schiebenocken wesentlich verbreitern und schwerer machen. Desweiteren weist das Gehäuse im Bereich der Arretiervorrichtung eine Erweiterung auf, die eine besondere Öffnung im Zylinderkopf oder einem mit dem Zylinderkopf verbundenen Bauteil erforderlich macht.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schiebenockensystem der gattungsbildenden Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile behoben werden und eine möglichst kurze Toleranzkette zwischen der Aktorvorrichtung und den Schiebennocken gegeben ist. Die Gabel soll einfach und kostengünstig in der Herstellung sein und leichtgewichtig ausgeführt werden können. Darüber hinaus sollen die Gabel und die dazugehörige Arretiervorrichtung einen geringen Bauraum in Anspruch nehmen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Arretiervorrichtung im Gehäuse der Aktorvorrichtung angeordnet ist und dass die Gabel in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung am Gehäuse gelagert ist. Dabei weist die Gabel eine parallel zur Längsführung schlitzartig ausgebildete Ausnehmung auf, in der ein im Gehäuse befestigter Stift angeordnet ist.
Die Gabel und die zugehörige Arretiervorrichtung sind daher in dem Gehäuse integriert und nehmen nur einen geringen Bauraum und ein geringes Gewicht in Anspruch. Die formschlüssige Befestigung der Gabel an dem Gehäuse sichert eine unverlierbare Festlegung während des Betriebes. Desweiteren stellt die formschlüssige Befestigung der Gabel an dem Gehäuse sicher, dass die Gabel nicht auf dem Hochkreis des Nutabschnittes schleift. Ein seitliches Schleifen an den Flanken des Hochkreises erfolgt während des Betriebes nur für den Fall, dass das Nockenstück einen axialen Schub aus dem darunter befindlichen Ventiltrieb erfährt (schräg stehendes Übertragungselement) und in diesem Fall die Arretierung das Nockenstück auf Position halten muss. Es findet zudem eine Berührung der Gabel mit den Flanken des Nutabschnittes statt, wenn eine Positionsverschiebung von einer Arretierkerbe zur anderen der Arretiervorrichtung erfolgt.
Die Gabel kann ganz flach hergestellt werden, so dass sie aus Stahlblech als Stanzteil ausgeführt werden kann.
Zur exakten Führung der Gabel an dem Gehäuse wird vorgeschlagen, dass der Stift im Gehäuse so ausgerichtet ist, dass die Längsachse der Arretiervorrichtung die Längsachse des Stiftes schneidet. Dadurch ist in den jeweiligen axialen Positionen der Gabel an dem Gehäuse eine doppelte Führung über den Stift und über den fluchtenden Arretierkörper gegeben, so dass die Gabel fest am Gehäuse sitzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:
1: eine Seitenansicht eines Schiebenockensystems mit Grundwelle, Schiebenocken, Aktorvorrichtung, Arretiervorrichtung und Gabel in einer mittleren Position,
2: eine Ansicht entsprechend 1 mit der Gabel in einer linken Position,
3: eine Ansicht entsprechend 1 mit der Gabel in einer rechten Position,
4: eine perspektivische Ansicht einer Aktorvorrichtung mit Arretiervorrichtung und
5: eine Seitenansicht einer Aktorvorrichtung mit Schnitt durch die Arretiervorrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 5 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Schiebenocken bezeichnet, der einen Nutabschnitt 2 aufweist und seitlich daneben je drei Nockenscheiben trägt. Die Nockenscheiben stehen, nicht dargestellt, einzeln mit Übertragungselementen für Gaswechselventile in Wirkverbindung, so dass je nach axialer Position des Schiebenockens 1 verschiedene Nockenscheiben mit den Übertragungselementen in Verbindung stehen und dadurch unterschiedliche Nockenerhebungskurven dargestellt werden können. Der Schiebenocken 1 ist auf einer mit 3 bezeichneten Grundwelle 3 drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet, wobei die Grundwelle 3, nicht dargestellt, ortsfest gelagert und mit einer Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine drehverbunden ist. Weiterhin ist mit 4 allgemein eine Aktorvorrichtung bezeichnet, die ein Gehäuse 5 aufweist, das an einem Zylinderkopf oder an einem Bauteil des Zylinderkopfes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt wird. Das Gehäuse 5 weist einen Hals auf, der durch eine Öffnung bis zum Schiebenocken 1 reicht. Im Gehäuse 5 sind Aktorstifte 6 und 7 axial verschiebbar gelagert, die zumindest eine mit 8 bezeichnete Verschiebenut kontaktieren können. Da die Verschiebenuten 8 schraubenförmig ausgebildet sind, erfolgt beim Kontaktieren der gehäusefesten Aktorstifte 6, 7 eine Verschiebung der Schiebenocken 1 auf der Grundwelle 3.
Mit 9 ist weiterhin eine Arretiervorrichtung bezeichnet, die einen Arretierkörper 10 und ein diesen belastendes Federelement 11 aufweist.
Weiterhin ist eine Gabel 12 vorgesehen, die in einer Längsführung 13 im Gehäuse 5 parallel zur Drehachse der Grundwelle 3 geführt ist. Die Gabel 12 ist als flaches Blechteil ausgebildet und vorzugsweise durch Stanzen hergestellt. Die Gabel 12 weist auf ihrer dem Schiebenocken 1 abgewandten Rückseite Arretierkerben 14, 16 auf, die mit dem Arretierkörper 10 in Wirkverbindung stehen. Die Gabel 12 ihrerseits steht, was insbesondere den 1 bis 3 zu entnehmen ist, mit den Flanken des Nutabschnittes 2 in Wirkverbindung, so dass, wie ebenfalls den 1 bis 3 zu entnehmen ist, eine Verschiebung des Schiebenockens 1 in verschiedene axiale Positionen ein Verschieben der Gabel 12 in der Längsführung 13 bewirkt. Beim Verschieben rastet der Arretierkörper 10 in jeweils eine unterschiedliche Arretierkerbe 14, 16 in der Gabel 12 ein. Die Gabel 12 hat weiterhin eine schlitzartige Ausnehmung 17, in der ein Stift 18 angeordnet ist, der seinerseits im Gehäuse 5 fixiert ist. Dadurch, dass die Längsachse durch den Arretierkörper 10 und das Federelement 11 der Arretiervorrichtung 9 die Längsachse des Stiftes 18 schneidet, ist die Gabel 12 in den jeweiligen Arretierpositionen exakt festgelegt, so dass sie nicht auf dem Hochkreis des Nutabschnittes 2 schleift und die seitlichen Flanken des Nutabschnittes 2 nur bei entsprechendem Axialschub des Nockenstückes kontaktiert.
In den Figuren ist die Länge der Gabel 12 größer als der Durchmesser des Gehäuses 5 dargestellt, das durch eine Öffnung in dem mit der Brennkraftmaschine verbundenen Bauteil eingeschoben werden soll. Deshalb wird die Befestigung der Gabel 12 mittels des Stiftes 18 nach Einfügen des Gehäuses 5 in die Öffnung des Bauteils vorgenommen. Soll das Gehäuse 5 mit Gabel 12 eingefügt werden, so werden seitliche Ausnehmungen, die der Länge der Gabel 12 entsprechen, in der Öffnung des Bauteils vorgesehen, die danach abgedichtet werden. Alternativ dazu können der Durchmesser des Gehäuses 5 und die Öffnung im Bauteil so groß gewählt werden, dass die Gabel 12 durchgeschoben werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Schiebenocken
2: Nutabschnitt
3: Grundwelle
4: Aktorvorrichtung
5: Gehäuse
6 und 7: Aktorstifte
8: Verschiebenut
9: Arretiervorrichtung
10: Arretierkörper
11: Federelement
12: Gabel
13: Längsführung
14 und 16: Arretierkerben
17: Schlitzartige Ausnehmung
18: Stift

Claims

Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (1), der auf zumindest einer als Nockenwelle dienenden Grundwelle (3) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer, elektromagnetisch betätigbaren Aktorvorrichtung (4) zur Verstellung des Schiebenockens (1) in unterschiedliche axiale Positionen mittels einem in zumindest eine Verschiebenut (8) an deren Umfang eingreifenden Aktorstift (6, 7), wobei die Aktorvorrichtung (4) ein ortsfestes Gehäuse (5) aufweist und die Verschiebenut (8) in einem radial vorstehenden Nutabschnitt (2) des Schiebenockens (1) angeordnet ist, und mit einer Arretiervorrichtung (9) zur Arretierung des Schiebenockens (1) in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung (9) zumindest einen mittels eines Federelements (11) belasteten Arretierkörper (10) aufweist, der mit je einer einer der axialen Positionen zugeordneten Arretierkerbe (14, 16) in einer Gabel (12) in Wirkverbindung steht, wobei die Gabel (12) den Nutabschnitt (2) umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung (9) im Gehäuse (5) der Aktorvorrichtung (4) angeordnet ist und dass die Gabel (12) in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle (3) ausgerichteten Längsführung (13) am Gehäuse (5) gelagert ist, wobei die Gabel (12) parallel zur Längsführung (13) eine schlitzartige Ausnehmung (17) aufweist, in der ein am Gehäuse (5) befestigter Stift (18) angeordnet ist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gabel (12) aus Stahlblech hergestellt und als Stanzteil ausgeführt ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (18) im Gehäuse (5) so ausgerichtet ist, dass die Längsachse der Arretiervorrichtung (9) die Längsachse des Stiftes (18) schneidet.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung (9) so ausgerichtet ist, dass deren Längsachse die Drehachse der Grundwelle (3) schneidet.