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Die Erfindung betrifft ein Nockenelement für eine Nockenwelle einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine sowie eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
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Derartige Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Eine solche Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine umfasst einen ersten Zylinder sowie einen zweiten Zylinder, welche jeweilige Brennräume der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine sind. Während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine laufen in den Zylindern Verbrennungsvorgänge ab, bei denen jeweils ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird.
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Dabei umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein dem ersten Zylinder zugeordnetes erstes Gaswechselventil und ein dem ersten Zylinder zugeordnetes zweites Gaswechselventil, wobei die Gaswechselventile beispielsweise als Einlassventile oder Auslassventile ausgebildet sind. Außerdem umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein dem zweiten Zylinder zugeordnetes drittes Gaswechselventil und ein dem zweiten Zylinder zugeordnetes viertes Gaswechselventil. Die Gaswechselventile werden genutzt, um den sogenannten Ladungswechsel des jeweiligen Zylinders zu steuern. Außerdem umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine um eine Drehachse drehbare Nockenwelle zum Betätigen der Gaswechselventile. Üblicherweise wird das jeweilige Gaswechselventil mithilfe der Nockenwelle derart betätigt, dass das jeweilige Gaswechselventil translatorisch bewegt und dadurch beispielsweise geöffnet wird.
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Geschlossen wird das jeweilige Gaswechselventil beispielsweise mithilfe einer jeweiligen Feder.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Nockenelement sowie eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, sodass sich eine besonders bauraum- und gewichtsgünstige Betätigung von mehreren Gaswechselventilen realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Nockenelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Nockenelement für eine um eine Drehachse drehbare Nockenwelle einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Das erfindungsgemäße Nockenelement umfasst ein erstes Nockenpaar, welches einen ersten Nocken zum Bewirken eines ersten Hubs und einen zweiten Nocken zum Bewirken eines vom ersten Hub unterschiedlichen zweiten Hubs eines ersten Gaswechselventils der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine aufweist. Das Nockenelement weist ferner ein zweites Nockenpaar auf, welches einen dritten Nocken zum Bewirken eines dritten Hubs und einen vierten Nocken zum Bewirken eines vom dritten Hub unterschiedlichen vierten Hubs eines zweiten Gaswechselventils der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine umfasst. Ferner umfasst das Nockenelement ein drittes Nockenpaar, welches einen fünften Nocken zum Bewirken eines fünften Hubs und einen sechsten Nocken zum Bewirken eines vom fünften Hub unterschiedlichen sechsten Hubs eines dritten Gaswechselventils der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine aufweist. Außerdem umfasst das erfindungsgemäße Nockenelement ein viertes Nockenpaar, welches einen siebten Nocken zum Bewirken eines siebten Hubs und einen achten Nocken zum Bewirken eines vom siebten Hub unterschiedlichen achten Hubs eines vierten Gaswechselventils aufweist.
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Dabei bilden das erste Nockenpaar und das zweite Nockenpaar eine erste Nockengruppe, wobei das dritte Nockenpaar und das vierte Nockenpaar eine zweite Nockengruppe bilden. Außerdem umfasst das auf der Nockenwelle anordenbare und dabei drehfest mit der Nockenwelle verbindbare Nockenelement eine zwischen den Nockengruppen angeordnete Kulisse, mittels welcher das Nockenelement in axialer Richtung der Nockenwelle und somit entlang der Drehachse relativ zu der Nockenwelle zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbar ist. Die erste Stellung dient dem Einstellen des ersten, dritten, fünften und siebten Hubs, wobei die zweite Stellung dem Einstellen des zweiten, vierten, sechsten und achten Hubs der Gaswechselventile dient. Da die Nocken Bestandteile des Nockenelements sind, werden die Nocken gleichzeitig zwischen den Stellungen relativ zu der Kurbelwelle entlang der axialen Richtung der Kurbelwelle verschoben, wenn das Nockenelement relativ zu der Nockenwelle in axialer Richtung der Nockenwelle verschoben wird. Dadurch werden je nach Stellung des Nockenelements entweder der erste, dritte, fünfte und siebte Hub oder der zweite, vierte, sechste und achte Hub eingestellt. Mit anderen Worten kann mittels des erfindungsgemäßen Nockenelements gleichzeitig zwischen dem ersten, dritten, fünften und siebten und dem zweiten, vierten, sechsten und achten Hub umgeschaltet werden. Das erfindungsgemäße Nockenelement wird also dazu genutzt, die vier Gaswechselventile der zwei voneinander unterschiedlichen Zylinder gleichzeitig zu bedienen und dabei gleichzeitig zwischen den jeweiligen Hüben umzuschalten, sodass sich eine besonders bauraum- und gewichtsgünstige Hubumschaltung realisieren lässt.
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Das Umschalten von dem ersten, dritten, fünften und siebten Hub auf den zweiten, vierten, sechsten und achten Hub wird auch als Hubumschaltung bezeichnet. Da mittels des Nockenelements die vier Gaswechselventile gleichzeitig zwischen ihren unterschiedlichen Hüben umgeschaltet werden können, können die Teileanzahl und somit der Bauraumbedarf, die Kosten und das Gewicht der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der erste Hub, der dritte Hub, der fünfte Hub und der siebte Hub gleich sind. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der zweite Hub, der vierte Hub, der sechste Hub und der achte Hub gleich sind. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte, gleichzeitige Umschaltung von Betriebszuständen der Zylinder realisiert werden, sodass sich ein besonders effizienter und effektiver Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt. Vorzugsweise ist die Kulisse in axialer Richtung und somit entlang der Drehachse zwischen den Nockenpaaren angeordnet, wodurch sich eine besonders bauraumgünstige Verschiebung des Nockenelements realisieren lässt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Kulisse eine erste Kulissenbahn auf, in welche ein Betätigungselement bewegbar ist, um dadurch das Nockenelement aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zu verschieben. Dadurch kann eine besonders bauraumgünstige Verschiebung realisiert werden.
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Um den Bauraumbedarf besonders gering zu halten, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Kulisse eine zweite Kulissenbahn aufweist, in welche ein Betätigungselement bewegbar ist, um dadurch das Nockenelement aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu verschieben.
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Um die Teileanzahl und somit die Kosten besonders gering halten zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Nocken einstückig miteinander ausgebildet sind.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Nocken einstückig mit der Kulisse ausgebildet sind. Dadurch können die Kosten in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Insbesondere ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Nockenelement insgesamt einstückig ausgebildet ist.
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Um eine besonders platzsparende Hubumschaltung realisieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Kulisse wenigstens einen schräg zur Umfangsrichtung des Nockenelements verlaufenden Längenbereich aufweist, mittels welchem die Verschiebung des Nockenelements bewirkbar ist, indem ein Betätigungselement bei sich um die Drehachse drehenden Nockenelement in den Längenbereich eingreift. Mit anderen Worten verläuft zumindest der Längenbereich in einer Ebene, welche sich schräg zur Drehachse erstreckt, um die die Nockenwelle und somit das Nockenelement und die Nocken drehbar sind beziehungsweise sich während eines Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine drehen. Das Nockenelement ist dabei entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu der Nockenwelle translatorisch zwischen den Stellungen bewegbar, wobei die Bewegungsrichtung parallel zur axialen Richtung der Nockenwelle verläuft beziehungsweise mit der axialen Richtung zusammenfällt.
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Zumindest der Längenbereich der Kulisse verläuft beispielsweise bogenförmig und somit zumindest in einem Teilbereich schräg zur Umfangs- oder Drehrichtung, in die das Nockenelement um die Drehachse drehbar sind. Greift dann beispielsweise das Betätigungselement in den Längenbereich ein, während das Nockenelement und somit die Kulisse um die Drehachse gedreht werden, so kommt wenigstens ein zumindest den Längenbereich wenigstens teilweise begrenzender und somit in der genannten Ebene verlaufender Wandungsbereich der Kulisse, welches zumindest teilweise entlang der axialen Richtung der Nockenwelle und somit des Nockenelements durch den Wandungsbereich begrenzt ist, in Stützanlage mit dem in den Längenbereich eingreifenden Betätigungselement. Durch den schrägen Verlauf des Längenbereichs beziehungsweise des Wandungsbereichs resultiert aus der Stützanlage und daraus, dass das Nockenelement um die Drehachse relativ zu dem Betätigungselement gedreht wird, während das Betätigungselement in die Kulisse eingreift, eine Kraft beziehungsweise eine Kraftkomponente, die entlang der Bewegungsrichtung in eine Richtung wirkt. Mittels dieser in die Richtung wirkenden Kraftkomponente wird das Nockenelement in die Richtung relativ zu der Nockenwelle verschoben und dadurch beispielsweise aus der ersten Stellung in die zweite Stellung oder umgekehrt bewegt.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn ein Aktor vorgesehen ist, mittels welchem das Betätigungselement in eine senkrecht zur Drehachse verlaufende Richtung in den Längenbereich bewegbar ist. Durch das Bewegen des Betätigungselements in den Längenbereich greift das Betätigungselement in die Kulisse ein, sodass mittels des Aktors eine besonders bedarfsgerechte Verschiebung des Nockenelements bewirkbar ist. Soll eine Verschiebung des Nockenelements unterbleiben, so wird das Betätigungselement nicht in den Längenbereich hineinbewegt, sodass das Betätigungselement nicht in den Längenbereich eingreift.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wird auch als Verbrennungsmotor oder Verbrennungskraftmaschine bezeichnet und umfasst einen ersten Zylinder, welcher ein erster Brennraum der Verbrennungskraftmaschine ist. Ferner umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein dem ersten Zylinder zugeordnetes erstes Gaswechselventil und ein dem ersten Zylinder zugeordnetes zweites Gaswechselventil. Außerdem umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine einen zweiten Zylinder, welcher ein zweiter Brennraum der Verbrennungskraftmaschine ist. Außerdem weist die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ein dem zweiten Zylinder zugeordnetes drittes Gaswechselventil und ein dem zweiten Zylinder zugeordnetes viertes Gaswechselventil auf. Die Gaswechselventile sind beispielsweise Einlassventile oder Auslassventile und werden genutzt, um einen sogenannten Ladungswechsel des jeweiligen Zylinders zu steuern. Während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine laufen in den Brennräumen (in den Zylindern) Verbrennungsvorgänge ab. Im Rahmen eines solchen Verbrennungsvorgangs wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt.
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Die Verbrennungskraftmaschine umfasst dabei ferner wenigstens eine um eine Drehachse, insbesondere relativ zu den Gaswechselventilen, drehbare Nockenwelle, mit deren Hilfe die Gaswechselventile betätigt werden. Im Rahmen der Betätigung des jeweiligen Gaswechselventils wird das jeweilige Gaswechselventil beispielsweise geöffnet. Geschlossen wird das Gaswechselventil beispielsweise mithilfe einer jeweils zugeordneten Feder.
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Um nun eine bedarfsgerechte Hubumschaltung auf besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstige Weise realisieren zu können, umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine erfindungsgemäß ein auf der Nockenwelle angeordnetes und drehfest mit der Nockenwelle verbundenes Nockenelement, welches beispielsweise von der Nockenwelle antreibbar ist und sich so mit der Nockenwelle um die Drehachse, insbesondere relativ zu den Gaswechselventilen, dreht. Vorzugsweise ist das Nockenelement als erfindungsgemäßes Nockenelement ausgebildet.
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Das Nockenelement umfasst dabei ein erstes Nockenpaar mit einem ersten Nocken und mit einem zweiten Nocken. Mittels des ersten Nockens ist ein erster Hub des ersten Gaswechselventils bewirkbar. Mittels des zweiten Nockens ist ein vom ersten Hub unterschiedlicher, zweiter Hub des ersten Gaswechselventils bewirkbar. Das Nockenelement weist ferner ein zweites Nockenpaar mit einem dritten Nocken und mit einem vierten Nocken auf. Mittels des dritten Nockens ist ein dritter Hub des zweiten Gaswechselventils bewirkbar, wobei mittels des vierten Nockens ein vom dritten hub unterschiedlicher vierter Hub des zweiten Gaswechselventils bewirkbar ist. Das erste Nockenpaar ist somit dem ersten Gaswechselventil des ersten Zylinders zugeordnet, wobei das zweite Nockenpaar dem zweiten Gaswechselventil des ersten Zylinders zugeordnet ist. Somit kann mittels des ersten und zweiten Nockenpaares eine Hubumschaltung der Gaswechselventile des ersten Zylinders bewirkt werden.
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Das Nockenelement weist ferner ein drittes Nockenpaar mit einem fünften Nocken und mit einem sechsten Nocken auf. Mittels des fünften Nockens ist ein fünfter Hub des dritten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar. Mittels des sechsten Nockens ist ein vom fünften Hub unterschiedlicher sechster Hub des dritten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar. Außerdem weist das Nockenelement ein viertes Nockenpaar mit einem siebten Nocken und mit einem achten Nocken auf. Mittels des siebten Nockens ist ein siebter Hub des vierten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar, wobei mittels des achten Nockens ein vom siebten Hub unterschiedlicher achter Hub des vierten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar ist. Das dritte Nockenpaar ist somit dem dritten Gaswechselventil des zweiten Zylinders zugeordnet, wobei das vierte Nockenpaar dem vierten Gaswechselventil des zweiten Zylinders zugeordnet ist. Somit kann mittels des dritten und vierten Nockenpaares eine Hubumschaltung der Gaswechselventile des zweiten Zylinders bewirkt werden.
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Dabei bilden das erste Nockenpaar und das zweite Nockenpaar eine erste Nockengruppe des Nockenelements, wobei das dritte Nockenpaar und das vierte Nockenpaar eine zweite Nockengruppe des Nockenelements bilden. Das Nockenelement weist ferner eine, insbesondere in axialer Richtung der Nockenwelle, zwischen den Nockengruppen angeordnete Kulisse auf, mittels welcher das Nockenelement und somit die Nocken gleichzeitig in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser zwischen einer ersten Stellung zum Einstellen des ersten, dritten, fünften und siebten Hubs und einer zweiten Stellung zum Einstellen des zweiten, vierten, sechsten und achten Hubs der Gaswechselventile verschiebbar sind. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Nockenelements mit vier Nockenpaaren ä zwei Nocken, mittels welchen voneinander unterschiedliche Hübe eines jeweiligen Gaswechselventils bewirkbar sind.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Nockenelement für eine um eine Drehachse drehbare Nockenwelle einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist Bestandteil eines beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs, welches mittels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Dabei umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine einen ersten Zylinder sowie einen zweiten Zylinder, welche jeweilige Brennräume der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine sind. Während eines gefeuerten Betriebs der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine laufen in den Zylindern Verbrennungsvorgänge ab. Im Zuge eines solchen Verbrennungsvorgangs wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt.
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Des Weiteren ist in dem jeweiligen Zylinder ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Ferner umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle, welche an einem Gehäuseelement der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine zweite Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar gelagert ist. Dabei verlaufen die Drehachsen beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zueinander, wobei beispielsweise die Nockenwelle, insbesondere über ein Antriebssystem, von der Kurbelwelle antreibbar ist. Über die Kurbelwelle stellt die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Verbrennungskraftmaschine oder Verbrennungsmotor bezeichnet wird, Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereit. Die jeweiligen Kolben sind über jeweilige Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle gekoppelt, sodass die translatorischen Bewegungen der Kolben in den Zylindern in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse umgewandelt werden.
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Dem ersten Zylinder sind ein erstes Gaswechselventil und ein zweites Gaswechselventil zugeordnet, wobei dem zweiten Zylinder ein drittes Gaswechselventil und ein viertes Gaswechselventil zugeordnet sind. Somit umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wenigstens vier Gaswechselventile. Die Gaswechselventile sind beispielsweise Einlassventile oder aber Auslassventile der jeweiligen Zylinder. Insbesondere ist die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als 4-Ventil-Motor ausgebildet, sodass dem jeweiligen Zylinder wenigstens vier Gaswechselventile zugeordnet sind. Von diesen jeweiligen vier Gaswechselventilen sind beispielsweise zwei Gaswechselventile als Einlassventile und zwei Gaswechselventile als Auslassventile ausgebildet. Das Nockenelement 1 und die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine werden im Folgenden am Beispiel des ersten, zweiten, dritten und vierten Gaswechselventils erläutert.
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Die zuvor genannte Nockenwelle wird genutzt, um das jeweilige Gaswechselventil zu betätigen. Unter einer solchen Betätigung des jeweiligen Gaswechselventils ist beispielsweise zu verstehen, dass das Gaswechselventil geöffnet wird. Das jeweilige Gaswechselventil ist beispielsweise translatorisch zwischen einer Schließstellung und zwei voneinander unterschiedlichen Offenstellungen bewegbar. Wird beispielsweise das Gaswechselventil mithilfe der Nockenwelle aus der Schließstellung in die jeweilige Offenstellung bewegt, so wird dadurch eine dem jeweiligen Gaswechselventil zugeordnete Feder gespannt. In der Folge kann beispielsweise das jeweilige Gaswechselventil mittels der Feder geschlossen, das heißt aus der jeweiligen Offenstellung in die Schließstellung bewegt und insbesondere in der Schließstellung gehalten werden.
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Im Zuge seiner Bewegung aus der Schließstellung in die jeweilige Offenstellung führt das jeweilige Gaswechselventil einen Hub aus. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird das in der Fig. dargestellte Nockenelement 1 genutzt, um zwischen den jeweiligen Hüben des jeweiligen Gaswechselventils, insbesondere gleichzeitig, umzuschalten, wobei sich mittels des Nockenelements 1 eine besonders bauraum-, kosten- und gewichtsgünstige Hubumschaltung realisieren lässt. Als Hubumschaltung wird die Umschaltung zwischen den Hüben des jeweiligen Gaswechselventils bezeichnet, wobei die vier Gaswechselventile der zwei Zylinder gleichzeitig zwischen ihren Hüben umgeschaltet werden können.
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Hierzu weist das Nockenelement 1 ein erstes Nockenpaar 2 mit einem ersten Nocken 3 und einem vierten Nocken 4 auf. Mittels des ersten Nockens 3 ist ein erster Hub des ersten Gaswechselventils des ersten Zylinders bewirkbar. Mittels des zweiten Nockens 4 ist ein von dem ersten Hub unterschiedlicher und vorliegend gegenüber dem ersten Hub größerer, zweiter Hub des ersten Gaswechselventils des ersten Zylinders bewirkbar.
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Das Nockenelement 1 weist ferner ein zweites Nockenpaar 5 mit einem dritten Nocken 6 und einem vierten Nocken 7 auf. Mittels des dritten Nockens 6 ist ein dritter Hub des zweiten Gaswechselventils des ersten Zylinders bewirkbar, wobei mittels des vierten Nockens 7 ein vom dritten Hub unterschiedlicher und vorliegend gegenüber dem dritten Hub größerer vierter Hub des zweiten Gaswechselventils des ersten Zylinders bewirkbar ist.
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Das Nockenelement 1 umfasst außerdem ein drittes Nockenpaar 8 mit einem fünften Nocken 9 und mit einem sechsten Nocken 10. Mittels des fünften Nockens 9 ist ein fünfter Hub des dritten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar. Mittels des sechsten Nockens 10 ist ein vom fünften Hub unterschiedlicher und vorliegend gegenüber dem fünften Hub größerer sechster Hub des dritten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar. Darüber hinaus weist das Nockenelement 1 ein viertes Nockenpaar 11 mit einem siebten Nocken 12 und einem achten Nocken 13 auf. Mittels des siebten Nockens 12 ist ein siebter Hub des vierten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar, wobei mittels des achten Nockens 13 ein vom siebten unterschiedlicher und vorliegend gegenüber dem siebten Hub größerer achter Hub des vierten Gaswechselventils des zweiten Zylinders bewirkbar ist. Im fertig hergestellten Zustand der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist das Nockenelement 1 auf der um die zuvor genannte erste Drehachse drehbaren Nockenwelle angeordnet und drehfest mit der Nockenwelle verbunden, sodass das Nockenelement 1 von der Nockenwelle antreibbar ist und sich zusammen mit der Nockenwelle um die erste Drehachse dreht. Somit drehen sich die Nocken 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12 und 13 gemeinsam um die Drehachse. Das Nockenelement 1 ist dabei in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser verschiebbar. Somit ist das Nockenelement 1 entlang einer in der Fig. durch einen Doppelpfeil 14 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zu der Nockenwelle 1 translatorisch bewegbar, das heißt verschiebbar, wobei die Bewegungsrichtung mit der ersten Drehachse beziehungsweise mit der axialen Richtung der Nockenwelle zusammenfällt. Mit anderen Worten verläuft die Bewegungsrichtung beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur ersten Drehachse beziehungsweise parallel zur axialen Richtung der Nockenwelle.
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Insgesamt ist aus der Fig. erkennbar, dass die Nockenpaare 2 und 5 dem ersten Zylinder beziehungsweise den Gaswechselventilen des ersten Zylinders und die Nockenpaare 8 und 11 dem zweiten Zylinder beziehungsweise den Gaswechselventilen des zweiten Zylinders zugeordnet sind. Somit werden die Nockenpaare 2 und 5 genutzt, um das erste und zweite Gaswechselventil des ersten Zylinders zu betätigen, wobei die Nockenpaare 8 und 11 genutzt werden, um das dritte und vierte Gaswechselventil des zweiten Zylinders zu betätigen. Dabei bilden die Nockenpaare 2 und 5 eine erste Nockengruppe 15, welche die Nocken 3, 4, 6 und 7 umfasst. Außerdem bilden die Nockenpaare 8 und 11 eine zweite Nockengruppe 16, welche die Nocken 9, 10, 12 und 13 umfasst.
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Außerdem weist das Nockenelement 1 eine Kulisse 17 auf, mittels welcher das Nockenelement 1 entlang der Bewegungsrichtung und somit in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser zwischen einer ersten Stellung zum Einstellen des ersten, dritten, fünften und siebten Hubs und einer zweiten Stellung zum Einstellen des zweiten, vierten, sechsten und achten Hubs der Gaswechselventile verschiebbar ist. Dabei ist die Kulisse 17 in axialer Richtung beziehungsweise entlang der Bewegungsrichtung zwischen den Nockengruppen 15 und 16 angeordnet. Die Kulisse 17 umfasst beispielsweise eine erste Kulissenbahn 18 und eine zweite Kulissenbahn 19. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist beispielsweise in die Kulissenbahn 18 ein erstes Betätigungselement bewegbar, um dadurch das Nockenelement 1 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zu verschieben. In die Kulissenbahn 19 ist beispielsweise ein zweites Betätigungselement bewegbar, um dadurch das Nockenelement 1 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu verschieben.
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Dabei umfasst die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine einen der Kulisse 17 zugeordneten, in der Fig. nicht dargestellten Aktor, welcher beispielsweise elektrisch betreibbar ist. Der Aktor umfasst die Betätigungselemente, welche beispielsweise als Pins oder Stifte ausgebildet sind. Das jeweilige Betätigungselement ist in eine senkrecht zur Drehachse verlaufende Richtung translatorisch bewegbar, insbesondere mittels eines Elektromagneten des Aktors. Das jeweilige Betätigungselement ist beispielsweise zwischen einer Betätigungsstellung und einer Ausgangsstellung relativ zu dem Nockenelement 1 senkrecht zur axialen Richtung der Nockenwelle und somit senkrecht zur ersten Drehachse bewegbar. In der Betätigungsstellung greift das jeweilige Betätigungselement in die jeweils zugeordnete Kulissenbahn 18 beziehungsweise 19 ein. In der Ausgangsstellung jedoch greift das jeweilige Betätigungselement nicht in die Kulissenbahnen 18 und 19 ein. Beispielsweise ist das erste Betätigungselement der Kulissenbahn 18 zugeordnet, wobei das zweite Betätigungselement der Kulissenbahn 19 zugeordnet ist.
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Um beispielsweise das sich zunächst in der ersten Stellung befindende Nockenelement 1 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung zu verschieben, wird das erste Betätigungselement mittels des Aktors zumindest teilweise in die Kulissenbahn 18 hineinbewegt, sodass das erste Betätigungselement in die Kulissenbahn 18 eingreift. Um beispielsweise das Nockenelement 1 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu verschieben, wird beispielsweise das zweite Betätigungselement mittels des Aktors zumindest teilweise in die Kulissenbahn 19 bewegt, sodass dann das zweite Betätigungselement in die Kulissenbahn 19 eingreift. Die jeweilige Kulissenbahn 18 beziehungsweise 19 ist dabei zumindest in einem Längenbereich derart ausgebildet, dass zumindest der Längenbereich bogenförmig verläuft. Somit verläuft der Längenbereich zumindest teilweise schräg zur Umfangsrichtung beziehungsweise zumindest der Längenbereich verläuft in einer Ebene, welche sich schräg zur Drehachse der Nockenwelle erstreckt. Insbesondere ist beispielsweise der Längenbereich zumindest im Wesentlichen S-förmig ausgebildet. Greift somit beispielsweise das jeweilige Betätigungselement in die jeweils zugeordnete Kulissenbahn 18 beziehungsweise 19 ein, während das Nockenelement 1 um die Drehachse gedreht wird, so kommt wenigstens ein den Längenbereich zumindest teilweise entlang der Bewegungsrichtung begrenzender und schräg zur Umfangsrichtung beziehungsweise in der Ebene verlaufender Wandungsbereich des Nockenelements 1 in Stützanlage mit den jeweiligen, sich in der Betätigungsstellung befindenden Betätigungselement. Durch den schrägen Verlauf des Wandungsbereichs resultiert aus der Stützanlage des Betätigungselements mit dem Wandungsbereich eine Kraft oder eine Kraftkomponente, die entlang der Bewegungsrichtung wirkt. Mittels dieser Kraft wird dann das Nockenelement 1 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung beziehungsweise aus der zweiten Stellung in die erste Stellung relativ zur Nockenwelle verschoben. Hierdurch kann eine besonders platzsparende Umschaltung zwischen den Hüben realisiert werden.
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Insgesamt ist erkennbar, dass die Nocken 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12 und 13 gleichzeitig verschoben werden, sodass gleichzeitig vom ersten, dritten, fünften und siebten Hub auf den zweiten, vierten, sechsten und achten Hub umgeschaltet wird beziehungsweise umgekehrt. Beispielsweise sind der erste Hub, der dritte Hub, der fünfte und der siebte Hub zumindest im Wesentlichen gleich, wobei vorzugsweise der zweite Hub, der vierte Hub, der sechste Hub und der achte Hub zumindest im Wesentlichen gleich sind. Der erste, dritte, fünfte und siebte Hub wird beispielsweise bei Teillast der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eingestellt, wobei beispielsweise der zweite, vierte, sechste und achte Hub bei Volllast der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird. Dadurch kann ein besonders bedarfsgerechter und somit effizienter und effektiver Betrieb der Hubkolbenmaschine realisiert werden.
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Dadurch, dass die vier Gaswechselventile der zwei Zylinder mittels des einen Nockenelements 1 gleichzeitig bedient, das heißt in ihren Hüben umgeschaltet werden können, kann die Anzahl an Aktoren und Nockenelementen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden, sodass deren Teileanzahl, Gewicht, Bauraumbedarf und Kosten in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.
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Da das Nockenelement 1 zwischen den Stellungen relativ zu der Nockenwelle verschiebbar ist, wird das Nockenelement 1 auch als Nockenstück, Schiebestück oder Schaltnocke bezeichnet. Da ferner nicht nur die Gaswechselventile des ersten Zylinders, sondern auch die Gaswechselventile des zweiten Zylinders in ihren Hüben umgeschaltet werden können, wird das Nockenelement 1 auch als Doppelschiebestück bezeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nockenelement
- 2
- Nockenpaar
- 3
- Nocken
- 4
- Nocken
- 5
- Nockenpaar
- 7
- Nocken
- 8
- Nockenpaar
- 9
- Nocken
- 10
- Nocken
- 11
- Nockenpaar
- 12
- Nocken
- 13
- Nocken
- 14
- Doppelpfeil
- 15
- Nockengruppe
- 16
- Nockengruppe
- 17
- Kulisse
- 18
- Kulissenbahn
- 19
- Kulissenbahn
