WO2016012012A1 - Schiebenockensystem mit zweistufigem aktorhub - Google Patents

Schiebenockensystem mit zweistufigem aktorhub Download PDF

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WO2016012012A1
WO2016012012A1 PCT/DE2015/200286 DE2015200286W WO2016012012A1 WO 2016012012 A1 WO2016012012 A1 WO 2016012012A1 DE 2015200286 W DE2015200286 W DE 2015200286W WO 2016012012 A1 WO2016012012 A1 WO 2016012012A1
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sliding
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bracket
actuator
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Matthias AMMANN
Jan PFANNENMÜLLER
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
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    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2820/03—Auxiliary actuators
    • F01L2820/031—Electromagnets

Definitions

  • the invention relates to a sliding cam system with at least one sliding cam, which is rotatably but axially displaceably arranged on at least one axially fixed base of a reciprocating internal combustion engine with at least one actuator device for adjusting the sliding cam into different axial positions at least one engageable in at least one sliding groove on the circumference of the sliding cam Aktorloches, wherein the actuator device has a machine-fixed housing and the sliding grooves are arranged in a groove portion of the sliding cam, and with a bracket which engages around the groove portion by means of lateral shoulders, parallel to the longitudinal axis of the Main shaft out and provided with a recess in the area of the actuator pins.
  • Such a generic sliding cam system is known from DE 10 2011 050 484 A1.
  • the locking device is aligned transversely to the actuator device and guided separately from it on a cylinder head cover of the reciprocating piston combustion engine.
  • This embodiment therefore requires a large installation space, which is not available in internal combustion engines.
  • the angled bracket has no axial guidance, so that it is guided on the high circle of the groove portion and grinds there.
  • the corresponding to the flanks of the groove portion shoulders on the bracket are long in the circumferential direction and thus heavy. However, these catching shoulders are required in order to be able to absorb the moment when moving from one axial position of the locking device to the other.
  • the locking device is not able to absorb additional forces axially to the Aktoriten.
  • the object of the invention is to improve a sliding sock system of the generic type so that the mentioned disadvantages are eliminated and a stably guided bow is available, which is able to absorb forces and to fulfill a guiding function.
  • this object is achieved in that the sliding cam has at least two sliding grooves, which at least partially have different depths, that the bracket is guided in the Aktorvorraum and that between the Bügei and the / the Aktorit (s) a positive depth stop device is provided.
  • the bracket is therefore able to form a positive Tiefenanschiagvorraum for the Aktorite through which the Aktorite be held in the at least partially designed with different depths sliding grooves.
  • the shifting of the depth-impacting device takes place by displacing the bracket, wherein the displacement of the bracket takes place without delay by the displacement of the sliding cam.
  • At least one strip protruding in the direction of the actuator pins is attached to the recess and that the actuator pins have a protruding ring which is designed as a stop on the strip.
  • the ring on the Aktor Since the end of the Aktortors, the groove bottom of the less deep Verschiebenut then touches when the lower edge of the ring contacts the upper edge of the bar.
  • the bar and the ring on the actuator pin ensure that the relevant actuator pin in this position can only reach the less deep sliding groove.
  • the strip has at least one, preferably two recesses whose size allows a movement of the ring through the strip.
  • the fabric can simultaneously be connected to a device for locking the sliding cam in the different axial positions, recesses being provided on the bracket, in which spring-loaded locking bodies guided on the actuator device engage, but another locking device can also be provided.
  • the locking body in the base has corres- ponding with internal grooves on the sliding cam.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an iron of the locking device.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the stirrup similar to FIG. 1 with marked actuator pins.
  • FIG. 3 shows a section radially through the fundamental shaft, the displacement cam and the actuator device.
  • FIGS. A to 6 show sections corresponding to the lines I-1, H-H and J-J in FIG. 3 through the sliding cam system
  • FIG. 7 shows a section corresponding to FIG. 3 with a different depth position of the actuator pins
  • FIGS. 8 to 10 show sections corresponding to the lines I-I, H-H and J-J in FIG. 7.
  • a sliding cam 2 is arranged on the rotationally fixed, but axially displaceable.
  • the sliding cam 2 has a projecting groove section 5. in which two displacement grooves 3 and 4 are incorporated. Ansile of the projecting groove portion may also be separated by grooves or cuts from the remaining regions of the sliding cam 2, to allow engagement of the shoulders 10, 11 described below.
  • the displacement groove 3 is incorporated with a small depth into the groove section 5, while the displacement groove 4 engages deeper into the groove section 5.
  • 6 with an actuator device is called, which, not shown, is attached to a component of the reciprocating internal combustion engine in the actuator device 6, two actuator pins 7 and S are installed, the z. B.
  • a yoke 9 is mounted, which is guided parallel to the axis of the fundamental shaft 1.
  • the bracket 9 has shoulders 10 and 11 which engage around the groove portion 5 or engage in the grooves or recesses, so that the bracket S is likewise displaced in accordance with the displacement of the sliding cam 2.
  • Oer bracket 9 has recesses 12 on its guide rails. engage in the spring-loaded locking body and thereby lock the bracket S in different positions adapted to the positions of the sliding cam 2.
  • the bracket 3 has a central recess 13 so that the actuator pins 7 and 8 penetration can penetrate.
  • the diameter of the actuator pins 7 and 8 corresponds.
  • rings 16 and 17 are attached or attached, which are moved by the strips 14 and 15 in their movement so that they can extend only so far that the end of the actuator pins 7 and 8, the groove bottom of the less deep displacement groove 3 can reach.
  • recesses 18 are further incorporated, the inner dimension of the outer diameter of the rings 16 and 17 corresponds, so that when associated position of the bracket 9 to the Aktorstatten 7, 8, the rings 16, 17 and thus the Aktorstatte 7 8 can penetrate the recesses 18, so that the actuator halves 7, 8 can also reach the lower displacement groove 4 (see in particular FIGS. 7 and 9).
  • rings 16, 17, which can prevent the Aktorstatte 7 and 8 with the one side on the penetration and the other side on the exit into and out of the deeper groove 4, can be incorporated into the Aktorstatten 7 and 8 each two recesses, the with changed dimensions of the strips 14 and 15 as well as the recesses 18 and possibly their positions, the tasks of the rings 16. 17 can take over.
  • the bracket 9 therefore forms a positive Tiefenanschfag for the Aktorite 7 : 8, so that they are held in the different depth sliding grooves 3 and 4.
  • the bracket 9 is also capable of strength, since it is guided exactly in the actuator device.

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenöcken (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 (6) zur Verstellung des Schiebenockens (2) in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in zumindest eine Verschiebenut (3, 4) am Umfang des Schiebenockens (2) eingreifbaren Aktorstiftes (7, 8), wobei die Aktorvorrichtung (6) ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenuten (3, 4) in einem Nutabschnitt (5) des Schiebenockens (2) angeordnet sind, und mit einem Bügel (9), der den Nutabschnitt (5) mittels seitlicher Schultern (10, 11) umgreift, parallel zur Längsachse der Grundvvelle (1) geführt und mit einer Ausnehmung (13) im Bereich der Aktorstifte (7, 8) versehen ist, wobei der Schiebenocken (2) zumindest zwei Verschiebenuten (3 und 4) aufweist, die zumindest teilweise unterschiedliche Tiefen: aufweisen, wobei der Bügel (9) in der Aktorvorrichtung (6) geführt ist und wobei zwischen dem Bügel (9) und dem/den Aktorstift(en) (7, 8) eine formschlüssige Tiefenanschlagvorrichtung vorgesehen ist.

Description

Schlebenockensystem mit zweistufigem Aktorhub
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebeno- cken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundweile einer Hubkolbenbrennkraftma- schine 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 Verschiebenuten in einem Nutabschnitt des Schiebenockens an- geordnet sind, und mit einem Bügel, der den Nutabschnitt mittels seitlicher Schultern umgreift, parallel zur Längsachse der Grundwelle geführt und mit einer Ausnehmung im Bereich der Ak- torstifte versehen ist.
Ein derartiges gattungsbildendes Schiebenockensystem ist aus der DE 10 2011 050 484 A1 bekannt. Bei diesem Schiebenockensystem ist die Arretiervorrichtung quer zur Aktorvorrich- tung ausgerichtet und getrennt von dieser an einem Zylinderkopfdeckel der Hubkolbenbrenn- kraftmachine geführt Diese Ausgestaltung benötigt daher einen großen Bauraum, der bei kieineren Brennkraftmaschinen nicht zur Verfügung steht. Weiterhin hat der winklig ausgebil- dete Bügel keine axiale 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 und damit schwer ausgebildet. Diese fangen Schul- tern sind aber erforderlich, um beim Verschieben von einer axialen Position der Arretiervor- richtung zur anderen, das Moment aufnehmen zu können. Die Arretiervorrichtung ist dabei nicht in der Lage zusätzlich Kräfte axial zu den Aktorstiften aufzunehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiebenockensystem der gattungsbildenden Art so zu ver- bessern, dass die genannten Nachteile behoben werden und ein stabil geführter Bügel zur Verfügung steht, der in der Lage ist, Kräfte aufzunehmen und eine Führungsfunktion zu erfül- len. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schiebenocken zumindest zwei Verschiebenuten aufweist, die zumindest teilweise unterschiedliche Tiefen aufweisen, dass der Bügel in der Aktorvorrichtung geführt ist und dass zwischen dem Bügei und dem/den Aktorstift(en) eine formschlüssige Tiefenanschlagvorrichtung vorgesehen ist. Durch die Füh- rung des Bügeis in der Aktorvorrichtung wird sichergestellt dass der Bügel exakt geführt ist und Kräfte sowie sonstige Aufgabe in Verbindung mit den Aktorstiften übernehmen kann. Der Bügel ist daher in der Lage für die Aktorstifte eine formschlüssige Tiefenanschiagvorrichtung zu bilden, durch die die Aktorstifte in den zumindest teilweise mit unterschiedlichen Tiefen ausgestalteten Verschiebenuten gehalten werden. Dabei erfolgt die Schaltung der Tiefenan- Schlagvorrichtung durch Verschieben des Bügels, wobei die Verschiebung des Bügels ohne- hin durch die Verschiebung des Schiebenockens erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass an der Ausnehmung zu- mindest eine in Richtung zu den Aktorstiften vorstehende Leiste angebaut ist und dass die Ak- torstifte einen vorstehenden Ring aufweisen, der als Anschlag an der Leiste ausgebildet ist. Dabei weist der Ring am Aktorstift eine solche Lage auf, dass das Ende des Aktorstiftes den Nutgrund der weniger tiefen Verschiebenut dann berührt, wenn die Unterkante des Ringes die Oberkante der Leiste kontaktiert. Durch die Leiste und den Ring am Aktorstift wird sicherge- stellt, dass der betreffende Aktorstift in dieser Position nur die weniger tiefe Verschiebenut er- reichen kann. Um auch die tiefere Verschiebenut zu erreichen wird vorgeschlagen, dass die Leiste zumindest eine, vorzugsweise zwei Aussparungen aufweist, deren Größe eine Bewe- gung des Ringes durch die Leiste hindurch erlaubt. Dadurch kann dann, wenn der Bügei so weit verschoben ist. dass die Aussparung zu dem zugeordneten Aktorstift passt, dieser mit- samt des Ringes die Aussparung passieren, so dass der Aktorstift in dieser Position des Bü- gels auch die tieferliegende Verschiebenut erreicht. Wird in dieser Position der Bügel ver- schoben, so hintergreift die Leiste den Ring auf der gegenüberliegenden Seite und verhindert, dass der Aktorstsft die tiefer liegende Verschiebenut außerplanmäßig veriässt. Erst wenn die weitere, zweite Aussparung wieder passend zum Aktorstift und dem Ring steht, kann dieser die tiefste Verschie'oenut verlassen und wieder in die Aktorvorrichtung einfahren. Um dies si- cherzustellen ist der Abstand zwischen der Unterkante des Ringes / Oberkante der Leiste und der Oberkante des Ringes / Unterkante der Leiste im Wesentlichen dem Tiefenunter- schied der Verschiebenuten angepasst.
Der Sügei kann gleichzeitig mit einer Vorrichtung zur Arretierung des Schiebenockens in den unterschiedlichen axialen Positionen in Verbindung stehen, wobei am Bügel Vertiefungen vor- gesehen sind, in die an der Aktorvorrichtung geführte, federbeiastete Arretierkörper eingreifen, Es kann aber auch eine andere Arretiervorrichtung vorgesehen werden, die z. B. federbelaste- te Arretierkörper in der Grundweile aufweist, die mit innenrilien am Schiebenocken korrespon- dieren.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:
• Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Bügeis der Arretiervorrichtung.
• Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Bügels ähnlich Figur 1 mit eingezeich- neten Aktorstiften.
• Figur 3 zeigt einen Schnitt radial durch die Grundwelle., den Verschiebenocken und die Aktorvorrichtung.
• Figuren A bis 6 zeigen Schnitte entsprechend den Linien l-l, H-H und J-J in Figur 3 durch das Schiebenockensystem,
• Figur 7 zeigt einen Schnitt entsprechend Figur 3 mit einer anderen Tiefenposition der Aktorstifte und
• Figuren 8 bis 10 zeigen Schnitte entsprechend den Linie l-l, H-H und J-J in Figur 7.
In den Figuren 1 bis 10 ist, soweit im Einzeinen dargestellt, mit 1 ein Grundwelle bezeichnet, auf der drehfest, aber axial verschiebbar, ein Schiebenocken 2 angeordnet ist. Der Schiebe- nocken 2 weist einen vorstehenden Nutabschnitt 5 auf. in dem zwei Verschiebenuten 3 und 4 eingearbeitet sind. Ansteile des vorstehenden Nutabschnitts kann dieser auch durch Nuten oder Einschnitte von den übrigen Bereichen des Schiebenockens 2 getrennt sein, um einen Eingriff der im Folgenden noch beschriebenen Schultern 10, 11 zu ermöglichen. Die Ver- schiebenut 3 ist mit einer geringen Tiefe in den Nutabschnitt 5 eingearbeitet, während die Verschiebenut 4 tiefer in den Nutabschnitt 5 eingreift. Mit 6 ist eine Aktorvorrichtung bezeich- net, die, nicht dargestellt, an einem Bauteil der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt ist In der Aktorvorrichtung 6 sind zwei Aktorstifte 7 und S eingebaut die z. B. von einer nicht dar- gestellten elektromagnetischen Schaltvorrichtung in Richtung zum Nutabschnitt 5 oder in Ge- genrichtung bewegt werden können und vorzugsweise von einem Federelement wieder ein- gezogen oder ausgefahren werden. An dem dem Nutabschnitt S zugewandten Ende der Ak- torvorrichtung δ ist ein Bügel 9 gelagert, der parallel zur Achse der Grundwelle 1 geführt ist. Der Bügel 9 weist Schultern 10 und 11 auf, die den Nutabschnitt 5 umgreifen oder in die Nu- ten oder Einschnitte eingreifen, so dass der Bügel S entsprechend der Verschiebung des Schiebenockens 2 ebenfalls verschoben wird. Oer Bügel 9 weist an seinen Führungsschienen Vertiefungen 12 auf. in die federbelastete Arretierkörper eingreifen und dadurch den Bügel S in unterschiedlichen den Siellungen des Schiebenockens 2 angepassten Positionen arretie- ren. Der Bügel 3 hat eine zentrale Ausnehmung 13. so dass die Aktorstifte 7 und 8 diese Aus- nehmung durchdringen können. Neben der Ausnehmung 13 sind seitliche Leisten 14 und 15 angearbeitet, deren Abstand, abgesehen von zweckmäßiger Weise vorhandenem Spiel, dem Durchmesser der Aktorstifte 7 und 8 entspricht. Auf den Aktorstiften 7 und 8 sind Ringe 16 und 17 befestigt oder angebracht, die durch die Leisten 14 und 15 an ihrer Bewegung gehtn- dert werden, so dass sie nur so weit ausfahren können, dass das Ende der Aktorstifte 7 und 8 den Nutengrund der weniger tiefen Verschiebenut 3 erreichen kann. An den Leisten 14 und 15 sind weiterhin Aussparungen 18 eingearbeitet, deren Innenabmessung dem Außendurch- messer der Ringe 16 und 17 entspricht, so dass bei zugeordneter Lage des Bügels 9 zu den Aktorstiften 7, 8 die Ringe 16, 17 und damit die Aktorstifte 7, 8 die Aussparungen 18 durch- dringen können, so dass die Aktorstlfte 7, 8 auch die tiefere Verschiebenut 4 erreichen kön- nen (siehe insbesondere Figuren 7 und 9).
Anstelle der Ringe 16, 17, die die Aktorstifte 7 und 8 mit der einen Seite am Eindringen und mit der anderen Seite am Austreten in und aus der tieferen Nut 4 hindern können, können an den Aktorstiften 7 und 8 je zwei Einstiche eingearbeitet sein, die bei geänderten Abmessun- gen der Leisten 14 und 15 sowie der Aussparungen 18 und ggf. deren Lagen, die Aufgaben der Ringe 16. 17 übernehmen können.
Der Bügel 9 bildet daher einen formschlüssigen Tiefenanschfag für die Aktorstifte 7: 8, so dass diese In den unterschiedlich tiefen Verschiebenuten 3 und 4 gehalten werden. Der Bügel 9 ist dazu auch festigkeitsmäßig in der Lage, da er exakt in der Aktorvorrichtung geführt ist.
Bezugszahlenliste ) Grundwelle
) Schiebenocken
). 4) Verschiebenuten
) Nutabschnitt
) Aktorvorrichtung
). 8) Aktorstifte
) Bügel
0), 11) Schultern
2) Vertiefungen
3) Ausnehmungen
4), 15) Leisten
6). 17) Ringe
8) Aussparungen

Claims

Patentansprüche
1. Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken (2), der auf zumindest ei- ner axiai festgelegten Grundwelle {1 ) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvor- richtung (6) zur Verstellung des Schiebenockens (2) in unterschiedliche axiale Positionen mit- teis zumindest eines in zumindest eine Verschiebend (3, 4) am Umfang des Schiebenockens (2) eingreifbaren Aktorstiftes (7, 8), wobei die Aktorvorrichtung (6) ein maschinenfestes Ge- häuse aufweist und die Verschiebenuten {3, 4) in einem Nutabschnitt (5) des Schiebenockens (2) angeordnet sind, und mit einem Bügel (9), der den Nutabschnitt (5) mittels seitiicher Schut- tern (10, 11) umgreift, parallel zur Längsachse der Grundwelle (1) geführt und mit einer Aus- nehmung (13) im Bereich der Aktorstifte (7, 8) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebenocken (2) zumindest zwei Verschiebenuten (3 und 4) aufweist, die zumindest teilweise unterschiedliche Tiefen aufweisen, dass der Bügel (9) in der Aktorvorrichtung (6) ge- führt ist und dass zwischen dem Bügel (9) und dem/den Aktorstift(en) (7, 8) eine formschlüs- sige Tiefenanschiagvorrichtung vorgesehen ist.
2. Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstei- lung der Tiefenanschiagvorrichtung durch Verschieben des Bügels (9) erfolgt.
3. Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass an der Ausnehmung (13) zumindest eine in Richtung zu den Aktorstiften (7, 8) vor- stehende Leiste (14. 15) angebaut ist und dass der/die Aktorstift(e) {7, 8) einen vorstehenden Ring (16, 17) aufweisen, der als Anschlag an der Leiste (14, 15) ausgebildet ist
4. Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der/die Ring(e) (16. 17} an dem/den Aktorstift(en) (7, 8) eine solche Lage aufweisen, dass das Ende des Aktorstiftes (7, 8) den Nutgrund der weniger tiefen Verschie- benut (3) dann berührt, wenn die Unterkante des Ringes (16, 17) die Oberkante der Leiste (14, 15) kontaktiert.
5. Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Leiste (14. 15) zumindest eine Aussparung (18) aufweist, deren Gro- lle eine Bewegung des Ringes (16. 17) durch die Leiste (14, 15) hindurch erlaubt.
6. Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Abstand zwischen Unterkante des Ringes (15, 17) / Oberkante der Leiste (14, 15) und der Oberkante des Ringes (16. 17) / Unterkante der Leiste (14, 15) im We- sentlichen dem Tiefenunterschied der Verschiebenuten (3, 4) entspricht.
7. Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass statt des/der Ring(e) (16. 17) an dem/den Aktorstift(en) (7, 8) zumindest ein Einstich in die Wandung des/der Aktorstift(en) (7. 8) vorgesehen ist.
8. Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 7. dadurch gekenn- zeichnet, dass statt eines Ringes (16 oder 17) zwei Einstiche eingearbeitet sind.
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