DE102009053116A1

DE102009053116A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009053116A1
Application number: DE102009053116A
Authority: DE
Inventors: Mathias Boegershausen; Harald Elendt; Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2010-09-09
Also published as: US20100224154A1; DE202009016619U1; US8191524B2

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (1), die eine Trägerwelle (2) sowie ein darauf zwischen zwei Axialpositionen verschiebbar angeordnetes Nockenstück (3) umfasst, das zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (5, 6) mit unterschiedlichen Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse (8) mit äußeren Führungswänden (12, 13, 14, 15) zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen (9, 10) aufweist, und mit einem in die Axialkulisse einkoppelbaren Betätigungsstift (11) zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen. Dabei soll der Nutgrund der einen Kulissenbahn und der Nutgrund der anderen Kulissenbahn radial höhenversetzt zueinander verlaufen, so dass die Kulissenbahn (9) mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund zusätzlich durch innere Führungwände (19, 20), die durch den Höhenversatz gebildet sind, vorgegeben ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die eine Trägerwelle sowie ein darauf drehfest und zwischen zwei Axialpositionen verschiebbar angeordnetes Nockenstück umfasst, das zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse mit äußeren Führungswänden zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen aufweist, und mit einem in die Axialkulisse einkoppelbaren Betätigungsstift zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Ventiltrieb, der zur variablen Betätigung von Gaswechselventilen mittels verschiebbarer Nocken dient und bei dem ein einziger Betätigungsstift je Nockenstück ausreichend ist, um das Nockenstück in Richtung beider Kulissen bahnen zu verschieben, ist aus der als gattungsbildend betrachteten DE 101 48 177 A1 vorbekannt. Dort sind zwei Nockenstücke mit alternativ ausgestalteten Axialkulissen offenbart, wobei die erste Axialkulisse einen mittigen Führungssteg zur Bildung innerer Führungswände für den Betätigungsstift aufweist und die zweite Axialkulisse lediglich aus äußeren Führungswänden besteht.
Letztere Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Fertigungsaufwand für die Axialkulisse durch den Entfall des Führungsstegs deutlich kleiner ist. Ein im Hinblick auf die Funktionssicherheit des Ventiltriebs beträchtliches Risiko besteht bei dieser Ausgestaltung jedoch darin, dass der Verschiebevorgang des Nockenstücks nur dann vollständig, d. h. fehlschaltungsfrei abgeschlossen wird, wenn die Massenträgheit des Nockenstücks ausreichend ist, um es nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs der Kulissenbahnen auch ohne Zwangseinwirkung des Betätigungsstifts gewissermaßen im Freiflug in seine andere Endposition zu bewegen. Voraussetzung für die ausreichende Massenträgheit des Nockenstücks ist selbstverständlich eine Mindestdrehzahl der Nockenwelle, welche direkt von der Reibung zwischen dem Nockenstück und der Trägerwelle abhängig ist. Ein Verschieben des unterhalb dieser Mindestdrehzahl rotierenden Nockenstücks kann dazu führen, dass das Nockenstück „auf halbem Wege” stehen bleibt und ein das Gaswechselventil beaufschlagender Nockenfolger von mehreren Nocken der Nockengruppe unkontrolliert und unter hohen mechanischen Belastungen gleichzeitig beaufschlagt wird. Zudem besteht in diesem Fall keine Möglichkeit mehr, das Nockenstück mittels des Betätigungsstifts nachträglich in eine der Endpositionen zu verlagern, da dann die axiale Zuordnung zwischen dem Betätigungsstift und den äußeren Führungswänden nicht mehr gegeben ist.
Dieses Funktionsrisiko ist zwar bei der ersteren Ausgestaltung der Axialkulisse mit mittigem Führungssteg, dessen innere Führungswände bei niedrigen Drehzahlen des Nockenstücks als den Betätigungsstift weiter beschleunigende Zwangsführung wirken, deutlich geringer. Dennoch besteht auch hierbei die Gefahr, dass der Betätigungsstift nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs nicht in die vorgegebene Kulissenbahn einspurt, sondern mit der Stirnseite des Führungsstegs ebenfalls unter hoher mechanischer Belastung kollidiert.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Funktionseinschränkungen und -risiken zumindest teilweise beseitigt sind. Konkret ausgedrückt besteht die Aufgabe also darin, auch bei niedrigen Drehzahlen der Nockenwelle, beispielsweise während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine einen erfolgreichen, d. h. vollständigen Umschaltvorgang des Nockenstücks zumindest in Richtung einer Axialposition zu gewährleisten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach sollen der Nutgrund der einen Kulissenbahn und der Nutgrund der anderen Kulissenbahn radial höhenversetzt zueinander verlaufen, so dass die Kulissenbahn mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund zusätzlich durch innere Führungswände, die durch den Höhenversatz gebildet sind, vorgegeben ist. Folglich ist die Kulissenbahn mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund sowohl durch die äußeren Führungswände als auch durch die mittels des Höhenversatzes gebildeten inneren Führungswände vorgegeben, so dass sich eine Zwangsführung des Betätigungsstifts in dieser Kulissenbahn einstellt und mithin ein von der Drehzahl der Nockenwelle unabhängiger Verschiebevorgang des Nockenstücks in die zugehörige Axialposition ermöglicht wird.
Zwar sind die eingangs genannten Funktionseinschränkungen dahingehend nur teilweise beseitigt, dass die Zwangsführung des Betätigungsstifts lediglich in Richtung einer Axialposition wirksam ist und ein erfolgreicher Verschiebevorgang des Nockenstücks in die andere Richtung nach wie vor von der Trägheitskraft des Nockenstücks und folglich von der entsprechenden Mindestdrehzahl der Nockenwelle abhängig ist. Basierend auf der vorliegenden Erfindung kann dieser verbleiben de Nachteil dennoch in erheblichem Maße dadurch minimiert werden, dass der Umschaltvorgang der Nockenwelle einer so genannten Schalthysterese folgt. Hierunter ist zu verstehen, dass das Hin- und Rückschieben des Nockenstücks auf der Trägerwelle erst bei Überschreiten bzw. Unterschreiten vorgegebener Schwellendrehzahlen erfolgt. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verschieben des Nockenstücks von einer kleinen auf eine große wirksame Nockenerhebung entlang der Kulissenbahn mit dem radialen höher verlaufenden Nutgrund und bei einer ersten Schwellendrehzahl oberhalb der genannten Mindestdrehzahl erfolgt. Denn bei dieser Drehzahl ist aufgrund ausreichender Massenträgheit des Nockenstücks keine vollständige Zwangsführung des Betätigungsstifts in der Kulissenbahn erforderlich. Andererseits kann das Rückschieben des Nockenstücks von der großen auf die kleine wirksame Nockenerhebung bei einer zweiten Schwellendrehzahl deutlich unterhalb der genannten Mindestdrehzahl erfolgen, da der Betätigungsstift nunmehr unter Zwangsführung entlang der Kulissenbahn mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund verfährt.
Zwecks sprachlicher Vereinfachung sind nachfolgend die Kulissenbahn mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund als tiefe Kulissenbahn und die Kulissenbahn mit dem radial höher verlaufenden Nutgrund als hohe Kulissenbahn bezeichnet.
In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich der Höhenversatz über den zumindest nahezu gesamten Umfangsbereich der Kulissenbahnen erstreckt. Abgesehen von radial ansteigenden Auslaufbereichen der Kulissenbahnen, welche den Betätigungsstift aus der Axialkulisse in dessen eingriffslose Ruheposition ausschieben und welche abschnittsweise auf demselben Radius, d. h. frei von Höhenversatz verlaufen, bewirkt diese Ausgestaltung einen im Hinblick auf radiale Höhenschläge auf den Betätigungsstift weitgehend gleichmäßigen Bahnverlauf jedes Nutgrunds.
Außerdem soll der Höhenversatz, bezogen auf die Drehrichtung der Nockenwelle, unmittelbar vor dem Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen größer als unmittelbar danach sein. Mit dieser Option lässt sich verhindern, dass der entlang der hohen Kulissenbahn verfahrende Betätigungsstift beim Durchfahren des Kreuzungsbe reichs in die tiefe Kulissenbahn einspurt und unter hoher mechanischer Belastung mit deren axial gegenläufiger innerer Führungswand kollidiert.
Jedoch kann eine derartige Kollision mit größter Sicherheit dann ausgeschlossen werden, wenn die tiefe Kulissenbahn zumindest im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen ein hinterschnittartiges Profil mit einer lichten Breite aufweisen, die kleiner als der Durchmesser der kulissenseitigen Stirnseite des Betätigungsstifts ist. Dabei weisen vorteilhafterweise beide Kulissenbahnen das hinterschnittartige Profil auf. Durch den so erzeugten Formschluss zwischen dem Betätigungsstift und den Kulissenbahnen wird nicht nur ein Einspuren des Betätigungsstifts in die tiefe Kulissenbahn, sondern auch ein vorzeitiges Auswerfen des Betätigungsstifts aus der Axialkulisse aufgrund von toleranz- oder verschleißbedingten „Bodenwellen” am Nutgrund verhindert.
Das hinterschnittartige Profil ist vorzugsweise schwalbenschwanzförmig oder T-förmig ausgebildet. Hinsichtlich möglichst niedriger Kontaktpressungen sollen zudem der kulissenseitige Endabschnitt des Betätigungsstifts und das hinterschnittartige Profil im wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sein.
Eine Rastiervorrichtung zur Fixierung des Nockenstücks in den Axialpositionen soll zumindest einen in einer Radialbohrung der Trägerwelle verschieblich gelagerten Rastkörper und Rastnuten aufweisen, die am Innenumfang des Nockenstücks beidseits eines Scheitelpunkts axial benachbart verlaufen und in denen der Rastkörper in den Axialpositionen eingerastet ist. Dabei soll der von einem Federmittel in radial auswärtige Richtung kraftbeaufschlagte Rastkörper vom Scheitelpunkt ausgehende Rastnutwände der Rastnuten mit einer Axialkraft beaufschlagen, die in deren jeweils zugehörige Axialposition gerichtet ist. Der Scheitelpunkt soll, bezogen auf den Abstand der Axialpositionen, außermittig seitens derjenigen Axialposition verlaufen, in die das Nockenstück entlang der tiefen Kulissenbahn verschoben ist.
Wie es auch an einem später erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich wird, bewirkt diese Ausgestaltung bereits vor dem Durchfahren des Kreu zungsbereichs eine über Trägheitskräfte hinausgehende Kraftbeaufschlagung des Nockenstücks, wenn dieses entlang der hohen Kulissenbahn, d. h. ohne die zwangsführende Einwirkung der inneren Führungswände, verschoben wird. Die von der Rastiervorrichtung ausgeübte Verschiebekraft ermöglicht folglich eine Absenkung der genannten Mindestdrehzahl und/oder eine Erhöhung der Sicherheit gegen Fehlschaltungen des Nockenstücks.
Vorzugsweise sind zwei diametral gegenüberliegende Rastkörper in der als Durchgangsbohrung ausgebildeten Radialbohrung der Trägerwelle vorgesehen.
Im Hinblick auf eine kostengünstige Gestaltung der Rastiervorrichtung soll es sich bei dem Federmittel um eine Schraubendruckfeder und bei dem Rastkörper um ein einseitig offenes Blechumformteil handeln, dessen offene Seite als in der Radialbohrung gelagerter und die Schraubendruckfeder umschließender Hohlzylinder und dessen geschlossene Seite als sich in Richtung der Rastnuten verjüngender, kegel- und/oder kugelförmiger Hohlkörper ausgebildet sind. Um beim Verschieben des Nockenstücks ein möglichst widerstandsarmes Ein- und Ausfahren des Rastkörpers in die bzw. aus der Radialbohrung zu gewährleisten, kann der Rastkörper im Bereich des Hohlkörpers mit einer Druckentlastungsöffnung versehen sein.
Sofern möglich und zweckmäßig, sollen die vorgenannten Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung auch beliebig miteinander kombinierbar sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich auf der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs im Längsschnitt;
2 die Einzelheit Z gemäß 1;
3 eine Axialkulisse gemäß 1 in einer ersten perspektivischen Ansicht;
4 die Axialkulisse in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
5 eine Axialkulisse mit schwalbenschwanzförmigen Kulissenbahnen;
6 die Einzelheit X gemäß 5 und
7–9 Varianten von Kulissenbahnen mit hinterschnittartigem Profil und dazu komplementäre Betätigungsstifte in schematischer Darstellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein für das Verständnis der Erfindung wesentlicher Ausschnitt eines variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine offenbart. Der Ventiltrieb weist eine Nockenwelle 1 auf, die eine Trägerwelle 2 sowie – der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechend – darauf drehfest und zwischen zwei Axialpositionen verschiebbar angeordnete Nockenstücke 3 umfasst. Zwecks Axialverschiebung sind die Trägerwelle 2 mit einer Außenlängsverzahnung und das Nockenstück 3 mit einer entsprechenden Innenlängsverzahnung versehen. Die Verzahnungen sind an sich bekannt und hier nicht näher dargestellt.
Das Nockenstück 3 weist beidseits einer Lagerstelle 4 angeordnete Nockengruppen mit jeweils zwei unmittelbar benachbarten Nocken 5 und 6 auf, die bei gleichem Grundkreisradius unterschiedliche Nockenerhebungen haben. Das Verschieben des Nockenstücks erfolgt außerhalb der Nockenerhebungen während der gemeinsamen Grundkreisphase der Nocken 5, 6. Die Nockenerhebungen werden jeweils in bekannter Weise von einem hier lediglich durch eine Nockenrolle 7 symbolisierten Nockenfolger, wie z. B. einem Schlepphebel, in Abhängigkeit der momentanen Axialposition des Nockenstücks 3 auf ein nicht dargestelltes Gaswechselventil selektiv übertragen. Unter den unterschiedlichen Nockenerhebungen sind unterschiedliche Beträge des jeweiligen Nockenhubs und/oder unterschiedliche Ventilsteuerzeiten der Nocken 5, 6 zu verstehen.
Zur Umschaltung zwischen den Nocken 5 und 6 und, wie dargestellt, von den momentan wirksamen Nocken 5 auf die Nocken 6 ist das Nockenstück 3 mit einer Axialkulisse 8 mit zwei sich kreuzenden Kulissenbahnen 9, 10 versehen. Die als Einzelteil hergestellte und mittels Pressverband gefügte Axialkulisse 8, die in den 3 und 4 aus verschiedenen Perspektiven näher dargestellt ist, ist als Nut ausgebildet und wirkt mit einem radial zur Nockenwelle 1 verlaufenden Betätigungsstift 11 zusammen, der bezüglich der Nockenwelle 1 axial ortsfest, jedoch radial verlagerbar in der Brennkraftmaschine angeordnet ist und gemeinsam mit der Axialkulisse 8 zum Verschieben des Nockenstücks 3 in Richtung beider Kulissenbahnen 9, 10 dient. Der Betätigungsstift 11 ist Teil eines ebenfalls bekannten Aktuators für derartige Ventiltriebe und an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Die Kulissenbahnen 9, 10 sind durch axial wirkende äußere Führungswände 12, 13, 14, 15 der Axialkulisse 8 vorgegeben, wobei sich das mit der jeweils eingezeichneten Drehrichtung rotierende Nockenstück 3 zunächst mit den beschleunigenden Führungswänden 12 bzw. 13 und nach dem Kreuzungsbereich 16 der Kulissenbahnen 9, 10 mit den verzögernden Führungswänden 14 bzw. 15 am Betätigungsstift 11 abstützt. Wie bereits erwähnt, setzt dieser Anlagewechsel eine ausreichende axiale Massenträgheit des Nockenstücks 3 und mithin eine entsprechende Mindestdrehzahl der Nockenwelle 1 voraus. Der Betätigungsstift 11 befindet sich lediglich während des Verschiebevorgangs des Nockenstücks 3 in Eingriff mit der Axialkulisse 8 und wird gegen Ende des Verschiebevorgangs durch die sich in ihrem Auslaufbereich 17 radial erhebenden Kulissenbahnen 9, 10 in dessen eingriffslose Ruheposition zurückverlagert. Wie aus 3 ersichtlich, schließt sich unmittelbar an den jeweiligen Auslaufbereich 17 ein Einlaufbe reich 18 mit konstanter radialer Höhe an, in welchen der Betätigungsstift 11 zum erneuten Verschieben des Nockenstücks 3 in die Axialkulisse 8 eintaucht.
Der Nutgrund der Kulissenbahn 9 und der Nutgrund der Kulissenbahn 10 verlaufen über den gesamten Umfangsbereich der Kulissenbahnen 9, 10 höhenversetzt zueinander, so dass die tiefe Kulissenbahn 9 zusätzlich durch innere Führungswände 19, 20 vorgegeben ist, welche durch den Höhenversatz gebildet sind. Die sich hieraus ergebende Zwangsführung für den Betätigungsstift 11 ermöglicht auch dann einen vollständigen Verschiebevorgang des Nockenstücks 3 entlang der Kulissenbahn 9, wenn die genannte Mindestdrehzahl der Nockenwelle 1 unterschritten wird und sich infolge unzureichender Massenträgheit das Nockenstück 3 unmittelbar nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs 16 nicht mehr mit der verzögernden äußeren Führungswand 14, sondern nunmehr mit der inneren Führungswand 20 am Betätigungsstift 11 abstützt.
Um sicher zu verhindern, dass der auf der hohen Kulissenbahn 10 verfahrende Betätigungsstift 11 in die tiefe Kulissenbahn 9 einspurt, ist der Höhenversatz – bezogen auf die Drehrichtung der Nockenwelle 1 – unmittelbar vor dem Kreuzungsbereich 16 größer als unmittelbar danach. Dies sei durch die in den 3 und 4 eingezeichneten Bemaßungen symbolisiert, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar nach dem Kreuzungsbereich 16 ein Höhenversatz von etwa 0,2 mm und ansonsten von etwa 1 mm vorgesehen ist, wie es hier exemplarisch an zwei anderen Umfangsabschnitten dargestellt ist.
Zwar wird das Einspuren des Betätigungsstifts 11 in die tiefe Kulissenbahn 9 im Hinblick auf dessen eigene Massenträgheit und das extrem kleine Zeitintervall, in dem sich der Betätigungsstift 11 und die tiefe Kulissenbahn 9 vollständig überdecken, als unwahrscheinlich erachtet. Dennoch zeigen die 5 bis 9 weitere konstruktive Optionen, mit denen beim Passieren des Kreuzungsbereichs 16 ein Einspuren des Betätigungsstifts 11 in die tiefe Kulissenbahn 9 mit noch größerer Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Wie es in 5 und in 6 mit vergrößerter Einzelheit X erkennbar ist, sind beide Kulissenbahnen 9, 10 im Kreuzungsbereich 16 mit einem hinterschnittartigen Profil, hier in Form eines Schwal benschwanzes, versehen. Der kulissenseitige Endabschnitt des Betätigungsstifts 11 ist dazu komplementär ausgebildet und weist – wie in 7 dargestellt – stirnseitig einen Durchmesser d auf, der größer als die lichte Breite b der tiefen Kulissenbahn 9 ist. Aufgrund dieses Formschlusses ist ein ungewolltes Einspuren des Betätigungsstifts 11 in die tiefe Kulissenbahn 9 auch bei kleinsten Drehzahlen der Nockenwelle 1 nicht möglich.
Geometrisch alternative hinterschnittartige Profile und dazu komplementäre Betätigungsstifte 11 können ebenfalls schwalbenschwanzförmig mit zusätzlich parallelen Profilanteilen gemäß 8 oder T-förmig gemäß 9 sein.
Für den Fall, dass eine oder beide Kulissenbahnen 9, 10 mit einem hinterschnittartigen Profil versehen sind, sind selbstverständlich hinterschnittfreie Einlauf- und Auslaufbereiche 18, 17 vorzusehen, um das Ein- und Ausfahren des Betätigungsstifts 11 in die bzw. aus der jeweiligen Kulissenbahn 9 oder 10 zu ermöglichen.
Um das Nockenstück 3 in dessen Axialpositionen gegenüber der Trägerwelle 2 zu fixieren, ist eine in 1 und als vergrößertes Detail Z in 2 dargestellte Rastiervorrichtung vorgesehen. Diese umfasst zwei in einer als Durchgangsbohrung ausgebildeten Radialbohrung 21 der Trägerwelle 2 diametral gegenüberliegende, verschieblich gelagerte Rastkörper 22 und am Innenumfang des Nockenstücks 3 verlaufende, als Umfangsnuten ausgebildete Rastnuten 23 und 24, in denen die von einem Federmittel 25 in radial auswärtige Richtung kraftbeaufschlagten Rastkörper 22 in den jeweils zugehörigen Axialpositionen eingerastet sind.
Bei den Rastkörpern 22 handelt es sich um einseitig offene, dünnwandige Blechumformteile. Deren offenen Seite ist jeweils als in der Radialbohrung 21 gelagerter und das als Schraubendruckfeder ausgebildete Federmittel 25 umschließender Hohlzylinder ausgebildet, während es sich bei der daran anschließenden geschlossenen Seite jeweils um einen sich in Richtung der Rastnuten 23, 24 verjüngenden Hohlkörper handelt, der zunächst kegelförmig und stirnseitig kugelförmig gestaltet ist. Um während des Verschiebevorgangs des Nockenstücks 3 ein wi derstandsarmes Einfahren der Rastkörper 22 in die Radialbohrung 21 zu gewährleisten, sind die Rastkörper 22 im kegelförmigen Bereich des Hohlkörpers mit einer Druckentlastungsöffnung 26 versehen.
Die beidseits eines Scheitelpunkts 27 axial benachbart verlaufenden Rastnuten 23, 24 sind so ausgeführt, dass der Scheitelpunkt 27 – bezogen auf den Abstand der zu den Rastnuten 23, 24 zugehörigen Axialpositionen des Nockenstücks 3 – außermittig verläuft. Wie es in 2 mittels der jeweiligen (strichpunktierten) Symmetrielinien der Rastnuten 23, 24 und des Scheitelpunkts 27 verdeutlicht sei, ist dieser so von der Abstandsmitte weg verlagert, dass er seitens derjenigen Axialposition verläuft, in die das Nockenstück 3 entlang der tiefen Kulissenbahn 9 verschoben ist. Bei der zwangsführungsfreien Verschiebung des Nockenstücks 3 entlang der hohen Kulissenbahn 10 führt diese Ausgestaltung dazu, dass das Nockenstück 3 bereits vor dem Durchfahren des Kreuzungsbereichs 16 durch eine in die zugehörige (hier linksseitige) Axialposition gerichtete Axialkraft beaufschlagt wird. Diese resultiert aus der in axiale Richtung umgelenkten Radialkraft der Schraubendruckfeder 25, mit welcher die Rastkörper 22 die vom Scheitelpunkt 27 ausgehenden Rastnutwände 28 und 29 beaufschlagen. Mit anderen Worten ermöglicht die so gestaltete Rastiervorrichtung eine zumindest teilweise Kompensation von Reibungskräften zwischen Nockenstück 3 und Trägerwelle 2, welche bei geringer Drehzahl der Nockenwelle 1 eine vollständige Verschiebung des Nockenstücks 3 entlang der hohen Kulissenbahn 10 gefährden.

1: Nockenwelle
2: Trägerwelle
3: Nockenstück
4: Lagerstelle
5: Nocken
6: Nocken
7: Nockenrolle
8: Axialkulisse
9: tiefe Kulissenbahn
10: hohe Kulissenbahn
11: Betätigungsstift
12: beschleunigende äußere Führungswand
13: beschleunigende äußere Führungswand
14: verzögernde äußere Führungswand
15: verzögernde äußere Führungswand
16: Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen
17: Auslaufbereich
18: Einlaufbereich
19: innere Führungswand
20: innere Führungswand
21: Radialbohrung
22: Rastkörper
23: Rastnut
24: Rastnut
25: Federmittel/Schraubendruckfeder
26: Druckentlastungsöffnung
27: Scheitelpunkt der Rastnuten
28: Rastnutwand
29: Rastnutwand
d: stirnseitiger Durchmesser des Betätigungsstifts
b: lichte Breite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10148177 A1 [0002]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (1), die eine Trägerwelle (2) sowie ein darauf drehfest und zwischen zwei Axialpositionen verschiebbar angeordnetes Nockenstück (3) umfasst, das zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (5, 6) mit unterschiedlichen Nockenerhebungen und eine als Nut ausgebildete Axialkulisse (8) mit äußeren Führungswänden (12, 13, 14, 15) zur Vorgabe zweier sich kreuzender Kulissenbahnen (9, 10) aufweist, und mit einem in die Axialkulisse (8) einkoppelbaren Betätigungsstift (11) zum Verschieben des Nockenstücks (3) in Richtung beider Kulissenbahnen (9, 10), dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund der einen Kulissenbahn (9) und der Nutgrund der anderen Kulissenbahn (10) radial höhenversetzt zueinander verlaufen, so dass die Kulissenbahn (9) mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund zusätzlich durch innere Führungswände (19, 20), die durch den Höhenversatz gebildet sind, vorgegeben ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Höhenversatz über den zumindest nahezu gesamten Umfangsbereich der Kulissenbahnen (9, 10) erstreckt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenversatz, bezogen auf die Drehrichtung der Nockenwelle (1), unmittelbar vor dem Kreuzungsbereich (16) der Kulissenbahnen (9, 10) größer als unmittelbar nach dem Kreuzungsbereich (16) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (9) mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund zumindest im Kreuzungsbereich (16) der Kulissenbahnen (9, 10) ein hinterschnittartiges Profil mit einer lichten Breite (b) aufweist, die kleiner als der Durchmesser (d) der kulissenseitigen Stirnseite des Betätigungsstifts (11) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kulissenbahnen (9, 10) das hinterschnittartige Profil aufweisen.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das hinterschnittartige Profil schwalbenschwanzförmig oder T-förmig ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kulissenseitige Endabschnitt des Betätigungsstifts (11) und das hinterschnittartige Profil im wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Rastiervorrichtung zur Fixierung des Nockenstücks (3) in den Axialpositionen, mit zumindest einem in einer Radialbohrung (21) der Trägerwelle (2) verschieblich gelagerten Rastkörper (22) und mit Rastnuten (23, 24), die am Innenumfang des Nockenstücks (3) beidseits eines Scheitelpunkts (27) axial benachbart verlaufen und in denen der Rastkörper (22) in den Axialpositionen eingerastet ist, wobei der von einem Federmittel (25) in radial auswärtige Richtung kraftbeaufschlagte Rastkörper (22) vom Scheitelpunkt (27) ausgehende Rastnutwände (28, 29) der Rastnuten (23, 24) mit einer in deren jeweils zugehörige Axialposition gerichteten Axialkraft beaufschlagt und wobei der Scheitelpunkt (27), bezogen auf den Abstand der Axialpositionen, außermittig seitens derjenigen Axialposition verläuft, in die das Nockenstück (3) entlang der Kulissenbahn (9) mit dem radial tiefer verlaufenden Nutgrund verschoben ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei diametral gegenüberliegende Rastkörper (22) in der als Durchgangsbohrung ausgebildeten Radialbohrung (21) der Trägerwelle (2) vorgesehen sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Federmittel (25) um eine Schraubendruckfeder und bei dem Rastkörper (22) um ein einseitig offenes Blechumformteil handelt, dessen offene Seite als in der Radialbohrung (21) gelagerter und die Schraubendruckfeder umschließender Hohlzylinder und dessen geschlossene Seite als sich in Richtung der Rastnuten (23, 24) verjüngender kegel- und/oder kugelförmiger Hohlkörper ausgebildet sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastkörper (22) im Bereich des Hohlkörpers mit einer Druckentlastungsöffnung (26) versehen ist.