DE102015203419B3

DE102015203419B3 - Schiebenockensystem mit einem mittels Rückhubfeder deaktivierbaren Aktorstift

Info

Publication number: DE102015203419B3
Application number: DE102015203419.4A
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: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2035-02-27

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (2), der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle (1) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens (2) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines mit zumindest einer Verschiebenut (4) am Umfang des Schiebenockens (2) zumindest indirekt in Wirkverbindung stehenden Aktorstiftes (12), an dem eine Rückhubfeder (13) zum Deaktivieren des Aktorstiftes (12) angreift, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse (5) aufweist und wobei an zumindest einer Flanke der Verschiebenut (4) im Anschluss an die Verschiebekontur (14) der Verschiebenut (4) eine Aussparung (15) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf 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 mit zumindest einer Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens zumindest indirekt in Wirkverbindung stehenden Aktorstiftes, an dem eine Rückhubfeder zum Deaktivieren des Aktorstiftes angreift, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse aufweist.
Derartige Schiebenockensysteme sind allgemein bekannt. Das Schiebenockensystem gemäß der EP 0 798 451 A1 weist eine Aktorvorrichtung auf, bei der der Aktorstift mittels einer Rückhubfeder vom Eingriff mit der Verschiebenut deaktiviert werden kann. Weiterhin ist eine Arretiervorrichtung vorgesehen, die einen in der Grundwelle angeordneten federbelasteten Arretierkörper beinhaltet, der mit Arretierrillen an dem Schiebenocken in Verbindung steht. Die Rückhubfeder ist nur dann in der Lage den Aktorstift mit der Verschiebenut sicher zu deaktivieren, wenn keine Querkräfte zwischen der Flanke der Verschiebenut und dem Aktorstift wirksam sind. Durch eine zu geringe Verschiebung oder hohen Axialschub des Ventiltriebes kann es vorkommen, dass der Aktorstift noch Kontakt zu den Flanken der Verschiebenut hat. Auch eine nicht vollständig eingerastete Arretiervorrichtung kann die Querkraft beeinflussen. Dies kann ein Zurückfahren des Aktorstiftes verhindern, was zu einer unerwünschten Fehlschaltung des Systems führen kann.
Es ist bereits in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 218 181 A1 vorgeschlagen worden, den Aktorstift nicht direkt mit der Schiebenut in Eingriff zu bringen, sondern am Gehäuse der Aktorvorrichtung einen Kulissenstein anzuordnen, der einen dauerhaft mit der Verschiebenut in Eingriff stehenden Führungsstift aufweist, wobei der Aktorstift in Öffnungen am Kulissenstein eingreifen kann und seinerseits mittels einer Rückhubfeder deaktivierbar ist. Zusätzlich zum Kulissenstein ist an dem Gehäuse der Aktorvorrichtung ein Bügel gelagert, der einen Nutabschnitt am Schiebenocken umgreift und mittels Arretiersenken mit zumindest einem im Gehäuse angeordneten, federbelasteten Arretierkörper in Wirkverbindung steht. Auch bei dieser Ausgestaltung besteht das Problem, dass die Rückhubfeder den Aktorstift nicht deaktivieren kann, weil der Aktorstift, der Kulissenstein und/oder der Führungsstift nicht querkraftfrei sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Schiebenockensystem der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei denen die beschriebenen Nachteile behoben sind. Dies soll mit einfachen kostengünstigen Mitteln erfolgen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an dem dem Schiebenocken zugewandten Bereich des Gehäuses ein Kulissenstein parallel zur Drehachse der Grundwelle verschiebbar gelagert ist, am Kulissenstein ein Führungsstift befestigt ist, der dauerhaft in die Verschiebenut eingreift, und am Kulissenstein dem Aktorstift zugewandt zumindest eine zum Aktorstift passende Öffnung eingearbeitet ist, in die der Aktorstift eingreifen kann, wenn er entgegen der Kraft der Rückhubfeder verschoben wird, und aus der der Aktorstift zur Deaktivierung mittels der Rückhubfeder herausgezogen werden kann, wobei an zumindest einer Flanke der Verschiebenut im Anschluss an die Verschiebekontur der Verschiebenut eine Aussparung an einer Stelle eingearbeitet ist, an der der Aktorstift deaktiviert werden soll.
Durch die Aussparung(en) wird/werden bei dieser Ausgestaltung der Führungsstift und damit der Kulissenstein querkraftfrei geschaltet, so dass der Aktorstift mittels der Rückhubfeder aus der Öffnung am Kulissenstein herausgezogen werden kann, weil dieser dadurch auch querkraftfrei ist.
Zweckmäßiger Weise ist an beiden Flanken der Verschiebenut eine Aussparung vorgesehen. Die Aussparungen sind an einer Stelle der Verschiebenut angeordnet, an der der Aktorstift deaktiviert werden soll, und bewirken, dass der Aktorstift selbst querkraftfrei ist und sich lösen kann.
In vorteilhafter Weise sind am Kulissenstein, dem Aktorstift zugewandt, zumindest zwei zum Aktorstift passende Öffnungen eingearbeitet, deren Abstand in Verschieberichtung des Kulissensteines dem Schiebeweg der Verschiebenut entspricht. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, mit einem Aktorstift und einer elektromagnetischen Betätigungseinheit, einem Kulissenstein und einem Führungsstift mittels zweier Öffnungen den Schiebenocken in drei Positionen zu verschieben. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Öffnungen im Kulissenstein angeordnet sein und mehr als drei Positionen, um mehr als drei Nockenscheiben anzusteuern. Die Verschiebenut ist vorzugsweise in einem radial vorstehenden Nutabschnitt eingearbeitet, wobei in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung am Gehäuse ein Bügel gelagert ist, der den Nutabschnitt umgreift, wobei der Kulissenstein am Bügel geführt ist. Der Bügel weist einen Längsschlitz auf, den der Führungsstift durchdringt. Dadurch ist es möglich, den Bügel als Bestandteil einer mit dem Gehäuse in Wirkverbindung stehenden Arretiervorrichtung auszubilden.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schiebenockensystems mit einem Gehäuse einer Aktorvorrichtung,
2 zeigt eine Seitenansicht des Schiebenockensystems gemäß 1,
3 zeigt einen Längsschnitt durch das Schiebenockensystem gemäß der Linie A-A in 2 und
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schiebenockens mit erfindungsgemäßer Modifikation der Verschiebenut.
In den 1 bis 4 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Grundwelle bezeichnet, die nur als Abschnitt dargestellt ist und beliebig verlängert sein kann. Auf der Grundwelle 1 ist mittels eines Zahnnabenprofils ein Schiebenocken 2 drehfest gelagert, der axial auf der Grundwelle 1 verschiebbar ausgeführt ist. Der Schiebenocken 2 weist zwei Paare von Nockenscheiben auf, die unterschiedlich ausgestaltet sind. Sie können beliebig verändert werden, so dass verschiedene Hubkurven oder auch ein Nullhub realisiert werden kann. Zwischen den Nockenscheiben ist ein radial vorgestehender Nutabschnitt 3 vorgesehen, in dem eine Verschiebenut 4 eingearbeitet ist. Passend zu dem Nutabschnitt 3 und der Verschiebenut 4 ist ein Gehäuse 5 einer Aktorvorrichtung dargestellt, das unabhängig von dem Schiebenocken 2 an einem Bauteil des Zylinderkopfes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt ist. In einer Längsführung am Gehäuse 5, die parallel zur Achse der Grundwelle 1 ausgerichtet ist, ist ein Bügel 6 verschiebbar gelagert, der den Nutabschnitt 3 umgreift und mit dem Schiebenocken 2 axial verschoben wird. Der Bügel 6 weist Längsführungslaschen 7, siehe 2, auf, in denen Arretiersenken 8 eingearbeitet sind, die mit nicht dargestellten federbelasteten Arretierkörpern im Gehäuse 5 in Wirkverbindung stehen und dadurch eine Arretiervorrichtung des Schiebenockens 2 gegenüber dem Gehäuse 5 bilden. Am Bügel 6 ist ein Kulissenstein 9 gleitend geführt, der einen Führungsstift 10 aufweist, der dauerhaft in die Verschiebenut 4 eingreift, so dass der Führungsstift 10 und der Kulissenstein 9 der schraubenförmigen Bewegung der Verschiebenut 4 folgen. Auf der dem Gehäuse 5 zugewandten Seite des Kulissensteins 9 sind Öffnungen 11 im Kulissenstein 9 eingearbeitet, in die ein im Gehäuse 5 gelagerter Aktorstift 12 eingreifen kann. Der Aktorstift 12 ist mittels einer Rückhubfeder 13 am Gehäuse 5 abgestützt, so dass er dadurch deaktiviert ist und die Öffnungen 11 freigibt. An dem Gehäuse 5 ist eine nicht dargestellte elektromagnetische Betätigungseinheit angebaut, die mit dem Aktorstift 12 in Wirkverbindung steht, so dass durch deren Betätigung der Aktorstift 12 gegen die Kraft der Rückhubfeder 13 verschoben werden kann und in eine der Öffnungen 11 eingreift. Dadurch wird der Führungsstift 10 gegenüber dem Gehäuse 5 fixiert, so dass der Schiebenocken 2 entsprechend einer Verschiebekontur 14 der Verschiebenut 4 axial auf der Grundwelle 1 verschoben wird. Um sicherzustellen, dass der Aktorstift 12 in einer der Öffnungen 11 querkraftfrei angeordnet ist, wenn die elektromagnetische Betätigungseinheit den Aktorstift 12 für die Deaktivierungsbewegung durch die Rückhubfeder 13 freigibt, weist die Verschiebenut 4, wie in 4 dargestellt, im Anschluss an die mit 14 bezeichnete Verschiebekontur Aussparungen 15 auf, die in den Flanken der Verschiebenut 4 eingearbeitet sind und eine Erweiterung der Verschiebenut 4 darstellen. Dadurch können in diesem Bereich keine Querkräfte auf den Führungsstift 10 und den Kulissenstein 9 wirken, so dass der Aktorstift 12 verzögerungsfrei durch die Rückhubfeder 13 deaktiviert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Grundwelle
2: Schiebenocken
3: Nutabschnitt
4: Verschiebenut
5: Gehäuse
6: Bügel
7: Längslaschen
8: Arretiersenken
9: Kulissenstein
10: Führungsstift
11: Öffnungen
12: Aktorstift
13: Rückhubfeder
14: Verschiebekontur
15: Aussparungen

Claims

Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (2), der auf einer axial festgelegten Grundwelle (1) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung des Schiebenockens (2) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines mit zumindest einer Verschiebenut (4) am Umfang des Schiebenockens (2) zumindest indirekt in Wirkverbindung stehenden Aktorstiftes (12), an dem eine Rückhubfeder (13) zum Deaktivieren des Aktorstiftes (12) angreift, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Schiebenocken (2) zugewandten Bereich des Gehäuses (5) ein Kulissenstein (9) parallel zur Drehachse der Grundwelle (1) verschiebbar gelagert ist, dass am Kulissenstein (9) ein Führungsstift (10) befestigt ist, der dauerhaft in die Verschiebenut (4) eingreift und dass am Kulissenstein (9) dem Aktorstift (12) zugewandt zumindest eine zum Aktorstift (12) passende Öffnung (11) eingearbeitet ist, in die der Aktorstift (12) eingreifen kann, wenn er entgegen der Kraft der Rückhubfeder (13) verschoben wird, und aus der der Aktorstift (12) zur Deaktivierung mittels der Rückhubfeder (13) herausgezogen werden kann, wobei an zumindest einer Flanke der Verschiebenut (4) im Anschluss an die Verschiebekontur (14) der Verschiebenut (4) eine Aussparung (15) an einer Stelle eingearbeitet ist, an der der Aktorstift (12) deaktiviert werden soll.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Flanken der Verschiebenut (4) eine Aussparung (15) vorgesehen ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kulissenstein (9), dem Aktorstift (12) zugewandt, zumindest zwei zum Aktorstift (12) passende Öffnungen (11) eingearbeitet sind, deren Abstand in Verschieberichtung des Kulissensteins (9) dem Schiebeweg der Verschiebenut (4) entspricht.
Schiebenockensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebenut (4) in einem radial vorstehenden Nutabschnitt (3) eingearbeitet ist, dass in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle (1) ausgerichteten Längsführung am Gehäuse (5) ein Bügel (6) gelagert ist, der den Nutabschnitt (3) umgreift, und dass der Kulissenstein (9) am Bügel (6) geführt ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (6) einen Längsschlitz aufweist, den der Führungsstift (10) durchdringt.