DE102013221251B4

DE102013221251B4 - Schiebenockensystem mit Bügelarretierung und Fixierung

Info

Publication number: DE102013221251B4
Application number: DE102013221251.8A
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Jan Pfannenmüller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: DE102013221251A1; WO2015058745A1

Abstract

Schiebenockensystem mit zumindest einem zumindest zwei Nocken aufweisenden Schiebenocken (5), der auf einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung (1) zur Verstellung des Schiebenockens (5) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut (3) am Umfang des Schiebenockens (5) eingreifbaren Aktorstiftes (2), wobei die Aktorvorrichtung (1) ein maschinenfestes Gehäuse (6) aufweist und die Verschiebenut (3) in einem radial vorstehenden Nutabschnitt (4) des Schiebenockens (5) angeordnet und so ausgebildet ist, dass die Verstellung des Schiebenockens (5) dann erfolgt, wenn die Übertragungselemente zu Gaswechselventilen den Grundkreisen der Nocken zugeordnet sind, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung des Schiebenockens (5) in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung zumindest einen mittels eines Federelements (10) belasteten Arretierkörper (11) aufweist, der mit je einer den axialen Positionen zugeordneten Arretierausnehmung (12) an einem Bügel (8) in Wirkverbindung steht, wobei der Bügel (8) den Nutabschnitt (4) mittels seitlicher Schultern (17) umgreift und parallel zur Längsachse der Grundwelle verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, • dass die Arretiervorrichtung im Gehäuse (6) der Aktorvorrichtung (1) geführt ist, • dass der Bügel (8) in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung (7) am Gehäuse (6) gelagert ist und der Bügel (8) seitliche Stege (9) aufweist, die in die Längsführung (7) ragen, und dass die Erstreckung der Längsführung (7) radial zum Schiebenocken (5) größer ist als die Stärke der Stege (9), • dass dem Bügel (8) eine formschlüssige Fixiereinrichtung zugeordnet ist, die vom Schiebenocken (5) steuerbar ist, so dass der Bügel (8) radial zum Schiebenocken (5) angehoben und abgesenkt werden kann, wobei die formschlüssige Fixierung wirksam ist, wenn der Bügel (8) sich in der abgesenkten Lage befindet und wobei der Bügel (8) nur durch die Arretiervorrichtung festgelegt ist, wenn er angehoben wird, • dass zumindest auf einer Seite neben dem Nutabschnitt (4) eine Hubkontur (15) vorgesehen ist, deren hubförmige Erhebung (16) in Umfangsrichtung des Schiebenockens (5) so angeordnet ist, dass sie im Bereich der Grundkreise der Nocken wirksam ist, wobei zumindest eine der Schultern (17) am Bügel (8) soweit verlängert und/oder ausgebildet ist, dass sie mit der Hubkontur (15) in Wirkverbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schiebenockensystem mit zumindest einem zumindest zwei Nocken aufweisenden Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenut in einem radial vorstehenden Nutabschnitt des Schiebenockens angeordnet und so ausgebildet ist, dass die Verstellung des Schiebenockens dann erfolgt, wenn die Übertragungselemente zu Gaswechselventilen den Grundkreisen der Nocken zugeordnet sind, 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 den axialen Positionen zugeordneten Arretierausnehmung an einem Bügel in Wirkverbindung steht, wobei der Bügel den Nutabschnitt mittels seitlicher Schultern umgreift und parallel zur Längsachse der Grundwelle verschiebbar angeordnet ist.
Ein derartiges gattungsbildendes Schiebenockensystem ist aus der DE 10 2011 050 484 A1 bekannt. Bei diesem Schiebenockensystem ist die Arretiervorrichtung quer zur Aktorvorrichtung ausgerichtet und getrennt von dieser an einem Zylinderkopfdeckel der Hubkolbenbrennkraftmaschine geführt. Diese Ausgestaltung benötigt daher einen großen Bauraum, der bei kleineren Brennkraftmaschinen nicht zur Verfügung steht. Weiterhin hat der winklig ausgebildete Bügel keine exakte Führung, so dass er auf dem Hochkreis des Nutabschnittes geführt ist und dort schleift. Die mit den Flanken des Nutabschnittes korrespondierenden Schultern an dem Bügel sind in Umfangsrichtung lang ausgebildet. Diese langen Schultern sind erforderlich, um beim Verschieben von einer axialen Position der Arretiervorrichtung zur anderen, das Moment aufnehmen zu können. Die Schultern sind daher groß und unverhältnismäßig schwer. Es liegt auch eine große Toleranzkette vor, da die Arretiervorrichtung und die Aktorvorrichtung als separate Bauteile mit jeweiliger Positionstoleranz und jeweiligem Aufnahmespiel (Bauteil zur Aufnahmebohrung) im Zylinderkopf angeordnet sind. Unter ungünstigen Betriebsbedingungen können während des Ventilhubes Verschiebekräfte auf den Schiebenocken einwirken, die größer sind als die Haltekraft der Arretiervorrichtung, so dass der Schiebenocken sich verschieben kann. Dabei kann es zu Fehlschaltungen und Fehlpositionierungen kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiebenockensystem der gattungsbildenden Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile behoben werden und eine möglichst kurze Toleranzkette zwischen der Aktorvorrichtung und den Schiebenocken gegeben ist. Weiterhin soll sichergestellt werden, dass der Bügel und damit der Schiebenocken an der jeweiligen Position sicher gehalten werden und dass keine ungewollte axiale Verschiebung des Schiebenockens auftritt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Arretiervorrichtung im Gehäuse der Aktorvorrichtung angeordnet ist, dass der Bügel in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung am Gehäuse gelagert ist und der Bügel seitliche Stege aufweist, die in die Längsführung ragen und dass die Erstreckung der Längsführung radial zum Schiebenocken größer ist als die Stärke der Stege und dass dem Bügel eine formschlüssige Fixiereinrichtung zugeordnet ist, die vom Schiebenocken steuerbar ist, so dass der Bügel radial zum Schiebenocken angehoben und abgesenkt werden kann, wobei die formschlüssige Fixierung wirksam ist, wenn der Bügel sich in der abgesenkten Lage befindet und wobei der Bügel nur durch die Arretiervorrichtung festgelegt ist, wenn er angehoben ist, und dass zumindest auf einer Seite des Schiebenockens neben dem Nutabschnitt eine Hubkontur vorgesehen ist, deren hubförmige Erhebung in Umfangsrichtung des Schiebenockens so angeordnet ist, dass sie im Bereich des Grundkreises wirksam ist, wobei zumindest eine der Schultern am Bügel soweit verlängert und/oder ausgebildet ist, dass sie mit der Hubkontur in Wirkverbindung steht.
Der Bügel und die zugehörige Arretiervorrichtung sind im Gehäuse integriert und daher exakt geführt. Sie nehmen nur einen geringen Bauraum und ein geringes Gewicht in Anspruch, weil der Bügel als kleines, einfaches Bauteil ausgeführt und nur er beweglich gelagert ist. Durch die formschlüssige Fixiereinrichtung wird sichergestellt, dass der Bügel in der jeweiligen axialen Position sicher und eindeutig gehalten wird, so dass keine Verschiebung des Bügels und damit des Schiebenockens erfolgen kann. Diese Fixiereinrichtung dient auch der Festlegung des Bügels während der Montage.
Der Bügel weist seitliche Stege auf, die in die Längsführung ragen, wobei die Erstreckung der Längsführung radial zum Schiebenocken größer ist als die Stärke der Stege. Dadurch kann der Bügel radial zum Schiebenocken angehoben und abgesenkt werden, wodurch eine formschlüssige Fixiereinrichtung gesteuert werden kann. Für die Arretiervorrichtung ist dies von untergeordneter Bedeutung, da der durch das Federelement belastete Arretierkörper sich entsprechend verschieben kann.
Zumindest auf einer Seite des Schiebenockens ist neben dem Nutabschnitt eine Hubkontur vorgesehen, deren hubförmige Erhebung in Umfangsrichtung des Schiebenockens so angeordnet ist, dass sie im Bereich des Grundkreises wirksam ist. Diese Hubkontur steht mit zumindest einer Schulter am Bügel in Wirkverbindung, wobei die Schulter soweit verlängert und/oder so ausgebildet ist, dass sie die Hubkontur kontaktiert.
Um ein klemmfreies Anheben des Bügels sicherzustellen wird in einer zweckmäßigen Ausgestaltung vorgeschlagen, auf beiden Seiten des Nutabschnittes je eine Nutkontur vorzusehen und beide Schultern am Bügel so auszubilden, dass sie die Hubkontur kontaktieren. Steht die hubförmige Erhebung mit der Schulter in Wirkverbindung, so hebt sie den Bügel an, so dass dieser sich in der Längsführung radial zum Schiebenocken bewegt. Außerhalb der hubförmigen Erhebung ist die Hubkontur abgesenkt, so dass der Bügel in der dem Schiebenocken zugewandten Lage in der Längsführung angeordnet ist.
Vorzugsweise weisen die dem Schiebenocken zugewandten Lagerflächen zumindest eines Steges und einer Längsführungsseite zumindest eine vorstehende Haltenase oder den axialen Positionen des Schiebenockens zugeordnete Aussparungen auf, die der Haltenase angepasst sind. Befindet sich nun der Bügel in der abgesenkten, dem Schiebenocken zugewandten Lage, dann ist die formschlüssige Fixierung wirksam, da die vorstehende Haltenase am Steg oder der zugeordneten Längsführungsseite mit einer Aussparung in Wirkverbindung steht, so dass eine formschlüssige Festlegung gegeben ist. Wird der Bügel über die hubförmige Erhebung der Hubkontur und die Schultern angehoben, so bewegen sich die Haltenase oder die Aussparungen aus ihrer formschlüssigen Fixierung und der Bügel ist in Längsrichtung nur mehr durch die Arretiervorrichtung festgelegt. Die hubförmige Erhebung ist dabei in Umfangsrichtung des Schiebenockens so angeordnet, dass der Bügel im Grundkreisbereich, in dem der Schiebenocken in unterschiedliche axiale Positionen verschoben werden soll, angehoben ist, so dass nur die Arretiervorrichtung wirksam ist, während in dem übrigen Bereich, insbesondere in dem Bereich, in dem die jeweilige Nockenerhebung mit dem Übertragungselement für die Gaswechselventile in Wirkverbindung steht, der Bügel abgesenkt ist, so dass eine formschlüssige Fixierung vorliegt. Zweckmäßiger Weise sind an beiden Stegen und beiden Längsführungsseiten Haltenasen oder Aussparungen vorgesehen, so dass eine exakte Fixierung gegeben ist. Die Haltenasen können entweder an den Stegen oder an der Längsführung angebracht sein, wobei die zugeordneten Aussparungen an dem jeweiligen Gegenbauteil eingearbeitet sind.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Aktorvorrichtung mit Bügel von der Nockenwellenseite gesehen;
2 zeigt zwei entgegen gerichtete Ansichten eines Bügels;
3 zeigt einen Schnitt durch eine Aktorvorrichtung und einen Schiebenocken in Längsrichtung der Grundwelle und fixierter Stellung des Bügels;
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ellipse in 3;
5 zeigt eine Seitenansicht einer Aktorvorrichtung mit Schnitt durch den Schiebenocken;
6 zeigt einen Schnitt entsprechend 3, wobei die Fixiereinrichtung unwirksam ist;
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Ellipse in 6 und
8 zeigt eine Seitenansicht einer Aktorvorrichtung entsprechend 5 mit ausgeschalteter Fixiereinrichtung.
In den 1 bis 8 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Aktorvorrichtung bezeichnet, die, nicht näher dargestellt, an einem Zylinderkopf oder einem Bauteil eines Zylinderkopfes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar ist. Die Aktorvorrichtung 1 enthält, allgemein bekannt, elektromagnetische Einheiten, die mit 2 bezeichnete Aktorstifte derart beherrschen, dass sie eine Verschiebenut 3 in einem Nutabschnitt 4 eines Schiebenockens 5 kontaktieren oder freigeben, so dass eine Verschiebung des Schiebenockens 5 in eine andere axiale Position erfolgen kann. Dabei stützten sich die Aktorstifte 2 am Gehäuse 6 der Aktorvorrichtung 1 ab, die in einer Öffnung des Zylinderkopfes oder eines Bauteils desselben ortsfest eingebaut ist.
An dem dem Schiebenocken 5 zugewandten Ende des Gehäuses 6 ist eine Längsführung 7 angebracht, in der ein Bügel 8 eingebaut ist, der mittels Stegen 9 in der Längsführung 7 gelagert ist und dort parallel zur Längsachse der Grundwelle verschoben werden kann. In einer Bohrung des Gehäuses 6 ist ein Federelement 10 eingebaut, das einen als Kugel ausgebildeten Arretierkörper 11 in Richtung zum Steg 9 des Bügels 8 belastet, so dass der Arretierkörper 11 mit Arretierausnehmungen 12 im Steg 9 in Wirkverbindung treten kann. Vorzugsweise sind an jedem Steg 9 Arretierausnehmungen 12 vorgesehen, die mit je einem Arretierkörper 11 und einem Federelement 10 in Wirkverbindung stehen. Die Stege 9 weisen, dies ist insbesondere den 2, 4 und 7 zu entnehmen, auf der gegenüberliegenden Seite der Arretierausnehmungen 12 je eine Haltenase 13 auf, wobei in der Längsführung 7 den Haltenasen 13 zugeordnete Aussparungen 14 vorgesehen sind. Ist nun der Bügel 8, auch aktiviert durch das Federelement 10, abgesenkt, siehe 4, so kontaktieren die Haltenasen 13 je eine Aussparung 14, so dass eine formschlüssige Fixierung des Bügels 8 gegeben ist. Da den axialen Positionen des Schiebenockens 5 entsprechend mehrere Aussparungen 14 in der Längsführung 7 vorgesehen sind, kann der Schiebenocken 5 in allen vorgesehenen axialen Positionen formschlüssig fixiert werden. Neben dem Nutabschnitt 4 sind am Schiebenocken 5 Hubkonturen 15 vorgesehen, die eine hubförmige Erhebung 16 aufweisen, die im Bereich der Grundkreise der Nocken wirksam ist. Die mit 17 bezeichneten seitlichen Schultern an dem Bügel 8 sind so ausgebildet, dass sie mit den Hubkonturen 15 in Wirkverbindung stehen. Befindet sich der Schiebenocken 5 in Umfangsrichtung gesehen, im Bereich der Grundkreise, siehe 8, so heben die hubförmigen Erhebungen 16 die Schultern 17 und damit den Bügel 8 an, so dass die Haltenasen 13 aus den Aussparungen 14 gegen die Kraft des Federelements 10 angehoben werden, so dass die Fixierung gelöst ist und der jeweilige Aktorstift 2 mittels der Schiebenut 3 den Schiebenocken 5 in eine andere axiale Position verschieben kann.
Bezugszeichenliste

1: Aktorvorrichtung
2: Aktorstifte
3: Verschiebenut
4: Nutabschnitt
5: Schiebenocken
6: Gehäuse
7: Längsführung
8: Bügel
9: Stege
10: Federelemente
11: Arretierkörper
12: Arretierausnehmungen
13: Haltenasen
14: Aussparungen
15: Hubkonturen
16: hubförmige Erhebungen
17: Schultern

Claims

Schiebenockensystem mit zumindest einem zumindest zwei Nocken aufweisenden Schiebenocken (5), der auf einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung (1) zur Verstellung des Schiebenockens (5) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut (3) am Umfang des Schiebenockens (5) eingreifbaren Aktorstiftes (2), wobei die Aktorvorrichtung (1) ein maschinenfestes Gehäuse (6) aufweist und die Verschiebenut (3) in einem radial vorstehenden Nutabschnitt (4) des Schiebenockens (5) angeordnet und so ausgebildet ist, dass die Verstellung des Schiebenockens (5) dann erfolgt, wenn die Übertragungselemente zu Gaswechselventilen den Grundkreisen der Nocken zugeordnet sind, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung des Schiebenockens (5) in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung zumindest einen mittels eines Federelements (10) belasteten Arretierkörper (11) aufweist, der mit je einer den axialen Positionen zugeordneten Arretierausnehmung (12) an einem Bügel (8) in Wirkverbindung steht, wobei der Bügel (8) den Nutabschnitt (4) mittels seitlicher Schultern (17) umgreift und parallel zur Längsachse der Grundwelle verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, • dass die Arretiervorrichtung im Gehäuse (6) der Aktorvorrichtung (1) geführt ist, • dass der Bügel (8) in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung (7) am Gehäuse (6) gelagert ist und der Bügel (8) seitliche Stege (9) aufweist, die in die Längsführung (7) ragen, und dass die Erstreckung der Längsführung (7) radial zum Schiebenocken (5) größer ist als die Stärke der Stege (9), • dass dem Bügel (8) eine formschlüssige Fixiereinrichtung zugeordnet ist, die vom Schiebenocken (5) steuerbar ist, so dass der Bügel (8) radial zum Schiebenocken (5) angehoben und abgesenkt werden kann, wobei die formschlüssige Fixierung wirksam ist, wenn der Bügel (8) sich in der abgesenkten Lage befindet und wobei der Bügel (8) nur durch die Arretiervorrichtung festgelegt ist, wenn er angehoben wird, • dass zumindest auf einer Seite neben dem Nutabschnitt (4) eine Hubkontur (15) vorgesehen ist, deren hubförmige Erhebung (16) in Umfangsrichtung des Schiebenockens (5) so angeordnet ist, dass sie im Bereich der Grundkreise der Nocken wirksam ist, wobei zumindest eine der Schultern (17) am Bügel (8) soweit verlängert und/oder ausgebildet ist, dass sie mit der Hubkontur (15) in Wirkverbindung steht.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Nutabschnittes (4) je eine Hubkontur (15) vorgesehen ist und dass beide Schultern (17) am Bügel (8) je eine Hubkontur (15) kontaktieren.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schiebenocken (5) zugewandte Lagerfläche zumindest eines Steges (9) oder einer Längsführungsseite zumindest eine vorstehende Haltenase (13) und die Längsführungsseite oder der Steg (9) den axialen Positionen des Schiebenockens (5) zugeordnete Aussparungen (14) aufweisen, die der Haltenase (13) angepasst sind.
Schiebenockensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Stegen (9) und beiden Längsführungsseiten Haltenasen (13) und Aussparungen (14) vorgesehen sind.