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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer Grundnockenwelle sowie einem ersten Nockenträger und einem zweiten Nockenträger, wobei die Nockenträger drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet sind und jeweils mehrere Ventilbetätigungsnocken aufweisen, wobei den Nockenträgern zur axialen Verlagerung eine gemeinsame Schaltkulisse zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine.
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Der Ventiltrieb ist der Brennkraftmaschine zugeordnet oder bildet einen Bestandteil derselben. Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Der Ventiltrieb weist die Grundnockenwelle auf, welche um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Auf der Grundnockenwelle sind der erste Nockenträger und der zweite Nockenträger jeweils in axialer Richtung verlagerbar angeordnet. Jeder der beiden Nockenträger kann insoweit jeweils zwei voneinander verschiedene Axialpositionen bezüglich der Drehachse einnehmen. Die Nockenträger sind zudem drehfest bezüglich der Grundnockenwelle angeordnet; bei einer Drehbewegung der Grundnockenwelle beschreiben also auch die Nockenträger eine Drehbewegung.
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Jeder der Nockenträger verfügt über mehrere Ventilbetätigungsnocken, die der Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils, vorzugsweise mehrerer Gaswechselventile, dienen. Der Ventiltrieb wird für eine Brennkraftmaschine eingesetzt, bei welcher das Arbeitsspiel von Gaswechselventilen einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften beeinflusst werden kann. Die Nockenträger können auch als Nockenstücke bezeichnet werden.
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Jedem Nockenträger sind üblicherweise mehrere, also zumindest zwei, Ventilbetätigungsnocken zugeordnet. Jeder dieser Ventilbetätigungsnocken weist eine Exzentrizität auf, welche der Betätigung eines der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine bei einem bestimmten Drehwinkel der Grundnockenwelle dient. Die Ventilbetätigungsnocken laufen demnach gemeinsam mit der Grundnockenwelle um, sodass das jeweilige Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zumindest einmal pro Umdrehung der Grundnockenwelle von dem zugeordneten Ventilbetätigungsnocken beziehungsweise dessen Exzentrizität betätigt wird. Der Ventilbetätigungsnocken wirkt dabei vorzugsweise mit einem Rollenschlepphebel des Gaswechselventils zusammen, indem er mit diesem in Anlagekontakt tritt. Wenigstens einer der Ventilbetätigungsnocken kann jedoch auch als sogenannter Nullhubnocken und insoweit ohne Exzentrizität ausgeführt sein. Ein derartiger Nullhubnocken kann beispielsweise zur Zylinderabschaltung eingesetzt werden.
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Vorzugsweise weist jeder der Nockenträger mehrere Ventilbetätigungsnocken auf, welche unterschiedlichen Nockengruppen zugeordnet sein können. Die Ventilbetätigungsnocken einer Nockengruppe unterscheiden sich beispielsweise hinsichtlich der Winkellage ihrer Exzentrizität und/oder der Erstreckung derselben in radialer Richtung (Höhe) und/oder in Umfangsrichtung (Länge), jeweils bezüglich der Drehachse der Grundnockenwelle. Durch das axiale Verlagern der Nockenträger können diese in die wenigstens zwei Axialpositionen, beispielswiese in die erste und die zweite Axialposition, gebracht werden. In der ersten Axialposition wird das Gaswechselventil von einem ersten der Ventilbetätigungsnocken und in der zweiten Axialposition von einem zweiten der Ventilbetätigungsnocken betätigt, welche derselben Nockengruppe zugeordnet sind.
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Die Ventilbetätigungsnocken, welche derselben Nockengruppe zugeordnet sind, sind vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet, liegen also beispielsweise aneinander an. Durch die Verlagerung des Nockenträgers beziehungsweise der Nockenträger können somit insbesondere der Öffnungszeitpunkt, die Öffnungsdauer und/oder der Hub des Gaswechselventils, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, ausgewählt und eingestellt werden.
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Aus der Anmeldung
DE 10 2015 011 243 ist beispielsweise ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche wenigstens eine Grundnockenwelle sowie einen ersten Nockenträger und einen zweiten Nockenträger aufweist, wobei die Nockenträger drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet sind und jeweils mehrere Ventilbetätigungsnocken aufweisen. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Nockenträger und der zweiten Nockenträger auf gegenüberliegenden Seiten mit einer gemeinsamen, einer Verlagerung in axialer Richtung mittels eines Aktuators dienenden Schaltkulisse verbunden sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Ventiltrieben Vorteile aufweist, insbesondere eine einfache Montage ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Ventiltrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Schaltkulisse einen mit dem ersten Nockenträger einstückig ausgebildeten ersten Schaltkulissenteil und einen mit dem zweiten Nockenträger einstückig ausgebildeten zweiten Schaltkulissenteil aufweist, wobei die beiden Schaltkulissenteile separat voneinander hergestellt und aneinander befestigt sind.
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Das Verschieben beziehungsweise Verlagern des Nockenträgers in axialer Richtung erfolgt mit Hilfe einer Stelleinrichtung, die die den Nockenträgers zugeordnete Schaltkulisse und einen ortsfest angeordneten Aktuator, üblicherweise ortsfest in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, umfasst. Der Aktuator verfügt über einen ausfahrbaren Mitnehmer, der sich mit wenigstens einer beispielsweisen schrauben- oder spiralförmigen Kulissenbahn der Schaltkulisse in Eingriff bringen lässt. Die wenigstens eine Kulissenbahn ist an der Schaltkulisse vorgesehen beziehungsweise in dieser ausgebildet.
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Die Kulissenbahn liegt entlang eines Verlaufs einer vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise stetigen Kurvenbahn vor und weist eine bestimmte Breite auf, welche insbesondere auf die Breite des Mitnehmers des Aktuators abgestimmt ist. Üblicherweise ist die wenigstens eine Kulissenbahn geringfügig breiter als der Mitnehmer, sodass ein problemloses Durchlaufen der Kulissenbahn durch den Mitnehmer möglich ist. Die Kulissenbahn liegt beispielsweise als Radialnut vor, welche den Umfang der Schaltkulisse durchgreift, also randoffen in dieser ausgebildet ist. Die Kurvenbahn liegt beispielsweise zentral in der Kulissenbahn vor und ist eine Linie im mathematischen Sinn. Diese Linie kann sich aus mehreren Linienabschnitten zusammensetzen.
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Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Kulissenbahnen an oder in der Schaltkulisse ausgebildet sind. Diese Kulissenbahnen verlaufen vorzugsweise wenigstens bereichsweise in axialer Richtung gegenläufig. Die Kulissenbahnen sind voneinander beabstandet, gehen also nicht unmittelbar ineinander über.
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Die gemeinsame Schaltkulisse dient nun sowohl der Verlagerung des ersten Nockenträgers als auch des zweiten Nockenträgers, in anderen Worten also der gemeinsamen Verlagerung der beiden Nockenträger. Um eine einfache Herstellbarkeit und Montage des Ventiltriebs sicherzustellen, ist die Schaltkulisse mehrteilig ausgestaltet. So weist sie den ersten Schaltkulissenteil und den zweiten Schaltkulissenteil auf, welche separat voneinander hergestellt sind. Der erste Schaltkulissenteil ist vorzugsweise einstückig und materialeinheitlich mit dem ersten Nockenträger und die zweite Schaltkulisse einstückig und materialeinheitlich mit dem zweiten Nockenträger ausgebildet.
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Bei der Montage des Ventiltriebs werden die beiden Nockenträger derart zueinander angeordnet, dass die beiden Schaltkulissenteile die gemeinsame Schaltkulisse ausbilden. Hierbei liegen die beiden Schaltkulissenteile vorzugsweise stirnseitig aneinander an. Um eine Kopplung der Verlagerung der beiden Nockenträger in axialer Richtung und mittels der gemeinsamen Schaltkulisse, bestehend aus dem ersten Schaltkulissenteil und dem zweiten Schaltkulissenteil, zu ermöglichen, sind die beiden Schaltkulissenteile nicht nur aneinander angeordnet, sondern zusätzlich aneinander befestigt. Diese Befestigung kann beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig erfolgen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Befestigung der Schaltkulissenteile reversibel oder unlösbar, insbesondere durch stoffschlüssiges Verbinden der Schaltkulissenteile, ist. Die reversible Befestigung lässt ein beschädigungsfreies Lösen der Befestigung zu. Eine derartige Befestigung wird beispielsweise mittels einer formschlüssigen Befestigung realisiert. Alternativ kann die Befestigung jedoch auch unlösbar sein. Hierunter ist zu verstehen, dass das Lösen der Befestigung nicht spurenfrei möglich ist, sondern beispielsweise spanabtragend oder allgemein materialabtragend erfolgen muss. Die unlösbare Befestigung wird beispielsweise durch stoffschlüssiges Verbinden der Schaltkulissenteile hergestellt.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltkulissenteile formschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere mittels eines Befestigungselements. Auf die formschlüssige Verbindung der Schaltkulissenteile wurde vorstehend bereits hingewiesen. Mit ihr kann die reversible Befestigung der Schaltkulissenteile aneinander erfolgen. Das formschlüssige Verbinden erfolgt vorzugsweise mittels des Befestigungselements, welches nach seiner Montage an den Schaltkulissenteilen diese jeweils hintergreift und aneinanderhält, also in axialer Richtung bezüglich einander festsetzt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Befestigungselement als Befestigungsschelle oder als Federklemme vorliegt. Die Befestigungsschelle zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass sie aufklappbar ist, also aus zwei Schellenteilen besteht, welche um eine Drehachse drehbar aneinander gelagert sind. Diese Lagerung kann beispielsweise in Form eines Filmscharniers oder dergleichen vorliegen. Das Befestigungselement kann jedoch auch als Federklemme vorliegen, welche rastend auf die Schaltkulissenteile aufgebracht wird und diese nachfolgend in axialer Richtung aufeinander zu drängt.
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Schließlich ist im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass an dem ersten Schaltkulissenteil eine erste Formschlusseinrichtung, insbesondere ein Formschlussvorsprung, und an dem zweiten Schaltkulissenteil eine zweite Formschlusseinrichtung, insbesondere eine Formschlussaufnahme ausgebildet ist. Die formschlüssige und mithin vorzugsweise reversible Befestigung der Schaltkulissenteile aneinander kann insoweit mittels der beiden Formschlusseinrichtungen vorgenommen werden, welche an den Schalkulissenteilen selbst ausgebildet sind. Der Formschlussvorsprung liegt beispielweise in Form eines Ringkragens vor, insbesondere eines in Umfangrichtung durchgehenden Ringkragens. Die Formschlussaufnahme kann als teilringförmige Vertiefung vorliegen, welche über lediglich einen Teil des Umfangs des zweiten Schaltkulissenteils vorliegt.
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Besonders bevorzugt erstreckt sich die Formschlussaufnahme in Umfangsrichtung über höchstens 180°, vorzugsweise weniger als 180°. Vorzugsweise verläuft die Formschlussaufnahme in Umfangsrichtung jedoch über mehr als 45°, mehr als 90° oder mehr als 135°. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Formschlusseinrichtungen ist es vorgesehen, dass der Ringkragen vor einer Montage der Nockenträger auf der Grundnockenwelle in die Formschlussaufnahme eingebracht wird und anschließend die beiden Nockenträger gemeinsam auf die Grundnockenwelle aufgebracht werden. Nach der Anordnung der Nockenträger auf der Grundnockenwelle kann der Formschlussvorsprung in Form des Ringkragens nicht mehr aus der Formschlussaufnahme herausverlagert werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ventiltriebs gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei der Ventiltrieb über wenigstens eine Grundnockenwelle sowie einen ersten Nockenträger und einen zweiten Nockenträger verfügt, wobei die Nockenträger drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet sind und jeweils mehrere Ventilbetätigungsnocken aufweisen, wobei den Nockträgern zur axialen Verlagerung eine gemeinsame Schaltkulisse zugeordnet ist. Dabei ist vorgehsehen, dass die Schaltkulisse einen mit dem ersten Nockenträger einstückig ausgebildeten ersten Schaltkulissenteil und einen mit dem zweiten Nockenträger einstückig ausgebildeten zweiten Schaltkulissenteil aufweist, wobei die beiden Schaltkulissenteile separat voneinander hergestellt und aneinander befestigt werden.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Ventiltriebs beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl der Ventiltrieb als auch das Verfahren zur seiner Herstellung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Herstellung der beiden Schaltkulissen erfolgt separat voneinander, wobei der erste Schalkulissenteil gemeinsam mit dem ersten Nockenträger und der zweite Schaltkulissenteil gemeinsam mit dem zweiten Nockenträger ausgebildet wird. Erst anschließend werden die beiden Schaltkulissenteile aneinander befestigt, beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 eine Darstellung eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine, mit zwei Nockenträgern in einer ersten Ausführungsform,
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2 ein Befestigungselement zur Befestigung zweier Schaltkulissenteile aneinander sowie
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3 eine Darstellung eines Teils des Ventiltriebs mit zwei Nockenträgern in einer zweiten Ausführungsform.
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Die 1 zeigt eine Darstellung eines Bereichs eines Ventiltriebs 1, nämlich eines ersten Nockenträgers 2 und eines zweiten Nockenträgers 3. Die Darstellung erfolgt dabei in Form einer Teilschnittdarstellung. Jeder der Nockenträger 2 und 3 weist eine Lagerstelle zur Aufnahme eines Lagers, insbesondere eines Radiallagers, auf. Das Lager dient der Lagerung der Nockenträger 2 und 3 bezüglich eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine. Weiterhin verfügt jeder der Nockenträger 2 und 3 über mehrere Ventilbetätigungsnocken 5, 6, 7 und 8.
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Jeweils zwei der Ventilbetätigungsnocken 5, 6, 7, 8, nämlich die Ventilbetätigungsnocken 5 und 6 sowie die Ventilbetätigungsnocken 7 und 8, sind gruppiert, und dabei unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet. Die gruppierten Ventilbetätigungsnocken 5 und 6 beziehungsweise 7 und 8 dienen jeweils der Betätigung desselben Gaswechselventils in Abhängigkeit von einer Axialposition der Nockenträger 2 und 3 bezüglich einer hier nicht dargestellten Grundnockenwelle, auf welcher die Nockenträger 2 und 3 axial verlagerbar angeordnet sind.
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Zur Verlagerung der Nockenträger 2 und 3 auf der Grundnockenwelle dient eine gemeinsame Schaltkulisse 9, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mehre Kulissenbahnen 10 und 11 aufweist. Die Kulissenbahn 10 liegt dabei in einem Schaltkulissenteil 12 und die Kulissenbahn 11 in einem zweiten Schaltkulissenteil 13 vor. Der erste Schalkulissenteil 12 ist einstückig und materialeinheitlich mit dem ersten Nockenträger 2 ausgebildet, während der zweite Schalkulissenteil 13 einstückig und materialeinheitlich mit dem zweiten Nockenträger 3 vorliegt. Die Schaltkulissenteile 12 und 13 und mithin die Nockenträger 2 und 3 werden separat voneinander hergestellt.
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Während einer Montage des Ventiltriebs 1 werden die Schaltkulissenteile 12 und 13 zur Ausbildung der gemeinsamen Schalkulisse 9 aneinander angeordnet, insbesondere derart, dass eine Stirnfläche 14 des ersten Schalkulissenteils 12 an einer Stirnfläche 15 des zweiten Schaltkulissenteils 13 anliegt. Anschließend werden die beiden Schaltkulissenteile 12 und 13 formschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise mittels eines hier nicht dargestellten Befestigungselements 16, welches zwei Formschlussvorsprünge 17 und 18 der Schaltkulissenteile 12 und 13 in axialer Richtung hintergreift und die Schalkulissenteile 12 und 13 in axialer Richtung aneinander festsetzt, insbesondere in axialer Richtung aufeinander zu drängt.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Befestigungselements 16. Es wird deutlich, dass dieses als Befestigungsschelle vorliegt, welche zwei Schellenteile 19 und 20 aufweist, die jeweils eine Aufnahme 21 beziehungsweise 22 zur Aufnahme eines der Formschlussvorsprünge 17 und 18 aufweisen und über ein Scharnier 23, insbesondere ein Filmscharnier, drehbar aneinander gelagert sind. Ein Verschließen des Befestigungselements 16 ist mittels einer Schließe 24 vorgesehen.
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Die 3 zeigt wiederum eine schematische Darstellung eines Bereichs des Ventiltriebs 1, nämlich der Nockenträger 2 und 3. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen hingewiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Diese liegen darin, dass das Befestigen der Schaltkulissenteile 12 und 13 nicht mittels des Befestigungselements 16 erfolgt, sondern dass vielmehr an dem ersten Schalkulissenteil 12 eine erste Formschlusseinrichtung 25 in Form eines Formschlussvorsprungs und an dem zweiten Schaltkulissenteil 13 eine zweite Formschlusseinrichtung 26 in Form einer Formschlussaufnahme ausgebildet ist.
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Der Formschlussvorsprung 25 ist vorzugsweise als in Umfangsrichtung durchgehender Ringkragen ausgeführt. Die Formschlussaufnahme 26 dagegen erstreckt sich in Umfangsrichtung vorzugsweise über höchstens 180°, vorzugsweise in weniger als 180°, sodass ein einfaches, Einbringen des Formschlussvorsprungs 25 in die Formschlussaufnahme 26 möglich ist. Dieses Einbringen erfolgt vor dem Aufbringen der Nockenträger 2 und 3 auf die Grundnockenwelle. Nach dem Aufbringen der Nockenträger 2 und 3 auf die Grundnockenwelle kann der Formschlussvorsprung 25 nicht mehr aus der Formschlussaufnahme 26 herausgelangen.
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Der hier beschriebene Ventiltrieb 1 ermöglicht einerseits eine einfache Herstellung und eine einfache Montage. Zudem können auch weitere Elemente des Ventiltriebs 1 einfacher ausgestaltet sein, weil die Nockenträger 2 und 3 in axialer Richtung aneinander festgesetzt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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