DE102011002141B4

DE102011002141B4 - Nockenwelle mit unterschiedliche Nockenprofile aufweisendem Schiebestück

Info

Publication number: DE102011002141B4
Application number: DE102011002141.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Wahl; Siegfried Luhmann; Rainer Messer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2022-07-14
Anticipated expiration: 2031-04-19
Also published as: KR101288649B1; DE102011002141A1; US8701609B2; CN102748083B; CN102748083A; KR20120118425A; US20120260870A1

Abstract

Nockenwelle (1) mit einer drehend antreibbaren Grundnockenwelle (2) und mindestens einem in der Grundnockenwelle (2) gelagerten und in deren Längsrichtung verschiebbaren Schiebestück (5), wobei das Schiebestück (5) mindestens ein Nockenpaket (7) mit mindestens zwei Nocken (8, 9) mit unterschiedlichen Nockenprofilen aufweist, sowie mit einer eine Schaltkulisse (14) aufweisenden Schalteinrichtung zum Verschieben des mindestens einen Schiebestücks (5) in unterschiedliche Schaltstellungen der Nocken (8, 9), wobei die Schalteinrichtung eine um die Drehachse der Grundnockenwelle (2) drehbare Schaltwelle (13) mit der eine Kulissenbahn (16) aufweisenden Schaltkulisse (14) und einen mit dem Schiebestück (5) verbundenen, in die Kulissenbahn (16) eingreifenden Kulissenstift (11) aufweist, wobei die Schaltwelle (13) innerhalb der Grundnockenwelle (2) angeordnet ist und die Grundnockenwelle (2) eine Öffnung (12) in der Wandung aufweist, die der Kulissenstift (11) durchsetzt, wobei ein Verschiebeweg der Schaltkulisse (14) allein durch die Gestaltung der Kulissenbahn (16) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (16) endlos ist und eine Hin- und Rückschaltung des Schiebestücks (5) bei derselben Drehrichtung der Schaltwelle (13) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle mit einer drehend antreibbaren Grundnockenwelle und mindestens einem in der Grundnockenwelle gelagerten und in deren Längsrichtung verschiebbaren Schiebestück, wobei das Schiebestück mindestens ein Nockenpaket mit mindestens zwei Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen aufweist, sowie mit einer Schalteinrichtung zum Verschieben des mindestens einen Schiebestücks in unterschiedliche Schaltstellungen der Nocken, wobei die Schalteinrichtung eine um die Drehachse der Grundnockenwelle drehbare Schaltwelle mit der Kulissenbahn aufweisenden Schaltkulisse und einen mit dem Schiebestück verbundenen, in die Kulissenbahn eingreifenden Kulissenstift aufweist, und wobei die Schaltwelle innerhalb der Grundnockenwelle angeordnet ist, und die Grundnockenwelle eine Öffnung in der Wandung aufweist, die der Kulissenstift durchsetzt, wobei ein Verschiebeweg der Schaltkulisse allein durch die Gestaltung der Kulissenbahn festgelegt ist.
Eine solche Nockenwelle findet Verwendung bei einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine. Jedem Ventil - Einlass- bzw. Auslassventil - zum Bewirken des Gaswechsels ist ein Nockenpaket zugeordnet, das mehrere, beispielsweise zwei oder drei Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen aufweist. Die Nockenprofile weisen denselben Grundkreisradius auf, wobei die Nocken jeweils für unterschiedliche Betriebsmodi, wie beispielsweise einen Befeuerungsmodus und einen Motorbremsmodus, und einen niedrigen Drehzahlbereich und einen hohen Drehzahlbereich, unterschiedlich ausgestaltet sind. Je nach Betriebsmodus wird durch Verschiebung des Schiebestücks ein Nocken des Nockenpakets in Wirkverbindung mit dem diesem Nockenpaket zugeordneten Gaswechselventil gebracht.
Eine Nockenwelle ist aus der DE 10 2008 005 639 A1 bekannt. Dort ist eine Nockenwelle mit zwei in deren Grundnockenwelle verschiebbaren Schiebestücken beschrieben. Jedes der Schiebestücke weist mehrere Nockenpakete auf, wobei jedes Nockenpaket zwei Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen besitzt. Eine Betätigungsvorrichtung dient dem Verschieben der Schiebestücke von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bzw. umgekehrt. Die Verschiebung in axialer Richtung der Schiebestücke ist durch einen Schaltweg einer Schaltkulisse mit zwei Kulissenbahnen definiert. Der Schaltweg entspricht dem mittleren Abstand der beiden Nocken eines Nockenpaares. Die Betätigungsvorrichtung weist zwei Betätigungspins auf, die in die Kulissenbahnen der Schaltkulisse eingreifen können, wodurch mittels der Drehung der Grundnockenwelle die Schiebestücke axial verschoben werden. Ausgehend von der ersten Schaltstellung wird zunächst das eine Schiebestück in die zweite Schaltstellung verschoben. Nach Verschiebung dieses Schiebestücks wird das andere Schiebestück von der ersten in die zweite Schaltstellung verschoben. Bei dieser Nockenwelle ist die Schaltkulisse, bezogen auf die Axialerstreckung der Nockenwelle, neben dem Schiebestück angeordnet. Die Nockenwelle hat deshalb eine relativ große axiale Länge.
Aus den Druckschriften DE 10 2009 017 242 B4 und WO 2010/ 115 399 A1 ist eine Nockenwelle mit einem Schiebestück bekannt, wobei die Nockenwelle eine Schalteinrichtung aufweist, welche eine Schaltwelle mit einer Kulissenbahn und eine die Schaltwelle umfassende Schalthülse aufweist. Die Schalthülse steht mit Hilfe eines Mitnehmerstiftes, welcher in eine Ringnut der Schalthülse eingreifend ist, mit dem Schiebestück in Wirkverbindung, so dass bei einer Positionsänderung der Schaltwelle das Schiebstück ebenfalls eine Positionsänderung ausführt.
Der Druckschrift DE 10 2009 039 733 A1 kann eine Nockenwelle der eingangs genannten Art mit einem Schiebestück entnommen werden, welche eine Schalteinrichtung, umfassend ein Verstellelement mit einem Laufbahnprofil, aufweist wobei das Verstellelement mit dem Schiebestück mit Hilfe eines Koppelmittels zusammenwirkt.
Aus der DE 10 2009 009 080 A1 ist eine Nockenwelle mit einem Schiebestück bekannt, welches zwischen zwei Axialpositionen verschiebbar angeordnet ist, und mit einer Schalteinrichtung mit einer Axialkulisse mit zwei sich an deren Umfang axial gegenläufig erstreckenden Kurvenbahnen. Mit der Axialkulisse ist ein Betätigungselement koppelbar zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kurvenbahnen, wobei die Kurvenbahnen in Umfangsrichtung der Axialkulisse hintereinander angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nockenwelle der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei baulich einfacher, kompakter Gestaltung und geringer Teilvielfalt der Nockenwelle ein Hin- und Herschalten des die unterschiedlichen Nockenprofile aufweisenden Schiebestücks möglich ist.
Gelöst wird die Aufgabe bei einer Nockenwelle der eingangs genannten Art dadurch, dass die Schaltkulisse endlos ist und eine Hin- und Rückschaltung des Schiebestücks bei derselben Drehrichtung der Schaltwelle erfolgt.
Die erfindungsgemäße Nockenwelle benötigt somit pro Schiebestück nur eine Kulissenbahn in der Schaltkulisse der Schaltwelle und es greift in diese Kulissenbahn der mit dem Schiebestück verbundene Kulissenstift ein. Da die Kulissenbahn endlos ist, kann eine Hin- und Rückschaltung des Schiebestücks bei derselben Drehrichtung der Schaltwelle erfolgen. Wird die Schaltwelle, ausgehend von einer Ausgangswinkelstellung, um einen bestimmten Winkel gedreht, führt dies zu einer Verschiebung des Schiebestücks aus einer Ausgangsstellung in eine neue Stellung, womit eine Hinschaltung bewirkt wird. Beim weiteren Drehen der Schaltwelle um einen bestimmten Winkel verbleibt das Schiebestück in dieser Stellung. Wird die Schaltwelle um einen bestimmten Winkel noch weiter gedreht, bewirkt die Kulissenbahn eine entgegengesetzte Bewegung des Schiebestücks relativ zur Grundnockenwelle im Sinne einer Rückschaltung und es verbleibt beim weiteren Drehen der Schaltwelle um einen bestimmten Winkel das Schiebestück in dieser Position. Ist eine Volldrehung, somit eine Drehung der Schaltwelle um 360° erfolgt, schließt sich der beschriebene Ablauf mit Hin- und Rückschaltung des Schiebestücks wieder an.
Die Grundnockenwelle umgibt die Schaltwelle. Diese Gestaltung ermöglicht eine einfache Bauweise, da die äußere Grundnockenwelle das mindestens eine, in deren Längsrichtung verschiebbare Schiebestück aufnimmt und die Verschiebung des Schiebestücks durch die Schaltwelle erfolgen kann, die zentral, somit innerhalb der Grundnockenwelle angeordnet ist. Bei dieser Gestaltung weist die Grundnockenwelle eine Öffnung in deren Wandung auf, die der Kulissenstift durchsetzt. Beim Hin- und Rückschalten des Schiebestücks bewegt sich das Schiebestück und damit der Kulissenstift ausschließlich in Axialrichtung der Grundnockenwelle, sodass diese Öffnung vorzugsweise als sich in Achsrichtung der Grundnockenwelle erstreckendes Langloch ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Nockenwelle ist für Ein- und Mehrzylindermotoren einsetzbar. Vorzugsweise weist die Nockenwelle für jeden dieser zugeordneten Zylinder ein Schiebestück auf. Insbesondere weist das jeweilige Schiebestück zwei Nockenpakete für zwei Einlassventile oder zwei Auslassventile des jeweiligen Zylinders auf. Das jeweilige Nockenpaket weist insbesondere zwei oder drei Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen auf. Die Nocken des jeweiligen Nockenpakets sind insbesondere so gestaltet, dass sie ein unterschiedliches Nockenprofil betreffend deren Kontur und/oder Hub aufweisen.
Eine baulich besonders einfache Gestaltung und Lagerung des jeweiligen Schiebestücks in der Grundnockenwelle ergibt sich, wenn die Grundnockenwelle im Bereich des jeweiligen Schiebestücks eine Keilverzahnung am Außendurchmesser und das Schiebestück eine korrespondierende Keilverzahnung am Innendurchmesser aufweist. Aufgrund der Keilverzahnungen kann das Schiebestück axial auf der Grundnockenwelle verschoben werden, sich jedoch nicht relativ zur Grundnockenwelle verdrehen.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Schaltwelle eine stirnseitige Aufnahme für eine Verstelleinheit zum Drehen der Schaltwelle aufweist. Durch einen von der Steuerung der Brennkraftmaschine ausgelösten Impuls dreht der Verstellmechanismus bzw. die Aktuatorik die Schaltwelle während der Grundkreisphase des jeweiligen Nockens bzw. Nockenpakets mit oder entgegen der Drehrichtung der Grundnockenwelle um einen definierten Winkel und löst somit den Schaltvorgang aus, durch den das Schiebestück relativ zur Grundnockenwelle in deren Achsrichtung verfahren wird.
Die jeweilige Kulissenbahn, über die im Zusammenwirken mit dem Kulissenstift die axiale Verschiebung des Schiebestücks bewirkt wird, ist so gestaltet, dass sie zwei parallele erste Kulissenabschnitte, die in senkrecht zur Drehachse der Schaltwelle angeordneten Ebenen positioniert sind, und zwei diese Kulissenabschnitte verbindende, die Schaltung bewirkende zweite Kulissenabschnitte aufweist. Durch diese vier Kulissenabschnitte ist ein Hin- und Rückschalten des Schiebestücks und damit der Nocken des Nockenpakets bei baulich einfachster Gestaltung möglich.
Der eine, zweite Kulissenabschnitt ist vorzugsweise einem relativen Drehwinkelbereich der Schaltwelle von 0° bis 45° und der andere, zweite Kulissenabschnitt einem relativen Drehwinkelbereich der Schaltwelle von 180° bis 225° zugeordnet. Hierbei wurde die Bezeichnung des relativen Drehwinkelbereichs deshalb gewählt, weil bei Mehrzylindermotoren, beispielsweise einem Vierzylindermotor, selbstverständlich der eine, zweite Kulissenabschnitt und der andere, zweite Kulissenabschnitt des einen Zylinders anderen Winkeln zugeordnet ist als anderen Zylindern, wobei bei dem jeweiligen anderen Zylinder dennoch, bezogen auf einen anderen Ausgangswinkel der Schaltwelle, der Drehwinkelbereich von 0° bis 45° bzw. 180° bis 225° zugeordnet ist. Für Motoren mit abweichender Zylinderzahl ergeben sich andere Schaltwinkel, z. B. bei einem Zweizylindermotor 90° relativer Drehwinkelbereich und bei einem Dreizylindermotor 60° relativer Drehwinkelbereich usw.
Insbesondere sind die Kulissenbahnen der Schaltkulissen der Schiebestücke bei einer Nockenwelle für einen Vierzylinderreihenmotor so bezüglich der Schaltwelle relativ verdreht angeordnet, dass die Verschiebung der vier Schiebestücke in der Zündreihenfolge Zylinder 1 - Zylinder 3 - Zylinder 4 - Zylinder 2 erfolgt. Eine andere Zündreihenfolge ist möglich, z. B. Zylinder 1 - Zylinder 2 - Zylinder 3 - Zylinder 4.
Die Erfindung schlägt somit eine Nockenwelle vor, mit der eine Hin- und Rückschaltung durch dieselbe Kulissenbahn der jeweiligen Schaltkulisse möglich ist. Die jeweilige Schaltkulisse befindet sich im Inneren der Nockenwelle. Durch eine definierte Anordnung der Kulissenabschnitte der jeweiligen Kulissenbahn ist ein zylinderselektives Schalten in Zündreihenfolge möglich. Die Schaltwelle wird beim Schaltvorgang nur in einer Richtung relativ zur Grundnockenwelle verdreht. Durch die Gestaltung der jeweiligen Schaltkulisse ist ein endloses Schalten möglich, d. h. die Schaltwelle wird unabhängig davon, ob eine Hin- oder Rückschaltung erfolgen soll, immer in eine Richtung, die Schaltrichtung, verdreht. In Abhängigkeit von der Ausführung der Kulissenbahn können Start- und Endpunkt der Schaltung, bezogen auf die Stellung der Grundnockenwelle, variieren. Einsetzbar ist die erfindungsgemäße Nockenwelle für Ein- und Mehrzylindermotoren. Die Nockenwelle kann über Schiebestücke gelagert werden oder über Lagerstellen zwischen den Schiebestücken.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein. Es zeigt:

1 eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen Nockenwelle,
2 eine räumliche Ansicht der Bauteile, die die veranschaulichte Nockenwelle bilden,
3 ein Längsschnitt der Nockenwelle, veranschaulicht über einen Teilbereich der Nockenwelle,
4 einen Schnitt durch die Nockenwelle gemäß der Linie IV-IV in 5,
5 einen Schnitt durch die Nockenwelle gemäß der Linie V-V in 4,
6 die Nockenwelle, veranschaulicht für diverse Schaltstellungen der Schiebestücke der Nockenwelle bei einem Vierzylinder-Reihenmotor,
7 ein Schaltschema der Zylinder eines Vierzylinder-Reihenmotors für die Zündreihenfolge Zylinder 1 - Zylinder 3 - Zylinder 4 - Zylinder 2.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich zunächst auf die Darstellung der 1 bis 5, insbesondere die Darstellung der 2:

Veranschaulicht ist eine Nockenwelle 1 für eine Verbrennungskraftmaschine, die als Vierzylinder-Reihenmotor ausgebildet ist. Die Nockenwelle 1 dient dem Steuern der Bewegung von Einlassventilen, wobei jeder Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Einlassventile aufweist. Stattdessen kann die Nockenwelle durchaus auch zur Steuerung der Auslassventile der Brennkraftmaschine vorgesehen sein.

Die Nockenwelle 1 weist eine Grundnockenwelle 2 mit Nockenwellenantrieb 3 im Bereich eines Endes der Grundnockenwelle 2 auf. Der Nockenwellenantrieb 3 wird mittels eines die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine umschließenden Riemens oder einer Kette angetrieben, wobei während des Motorlaufs die Grundnockenwelle 3 mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert. Entsprechend der Anordnung der vier Zylinder der Brennkraftmaschine weist die Grundnockenwelle 2 beispielsweise vier Keilverzahnungen 4 auf, die mit Abstand voneinander in Längsrichtung der Grundnockenwelle 2 angeordnet sind. Diese Keilverzahnungen 4 am Außendurchmesser dienen der Aufnahme von Schiebestücken 5, somit von vier Schiebestücken 5, die eine Keilverzahnung 6 am Innendurchmesser aufweisen. Jedes der Schiebestücke 5 ist identisch ausgebildet und weist jeweils zwei Nockenpakete 7 auf, wobei das jeweilige Nockenpaket als Nockenpaar ausgebildet ist. Das jeweilige Nockenpaar weist somit zwei Nocken 8, 9 auf. Die beiden Nocken 8, 9 besitzen unterschiedliche Nockenprofile betreffend deren Kontur und/oder deren Hub. Das jeweilige Schiebestück 5 weist im Grundkreis des Nockens 8 bzw. 9 eine Aufnahmebohrung 10 für einen Kulissenstift 11 auf. Konkret ist einer der Nocken 9 des jeweiligen Schiebestücks 5 mit der Aufnahmebohrung 10 versehen, in die der Kulissenstift 11 eingesetzt ist, wobei der Kulissenstift 11 radial nach innen über die Keilverzahnung 6 des Schiebestücks 5 übersteht. Der Kulissenstift 11 ist fest mit dem Schiebestück 5 verbunden.
Aufgrund der Keilverzahnungen 4 und 6 lassen sich die Schiebestücke 5 axial auf der Grundnockenwelle 2 verschieben, können sich jedoch nicht relativ zur Grundnockenwelle 2 verdrehen. Im Bereich jeder der vier äußeren Keilverzahnungen 4 ist die Grundnockenwelle 2 mit sich in Achsrichtung der Grundnockenwelle 2 erstreckenden Langlöchern 12 versehen. Das jeweilige Langloch 12 durchsetzt der Kulissenstift 11 des Schiebestücks 5 der der Keilverzahnung 4 zugeordnet ist, die das Langloch 12 aufweist. Demnach kann entsprechend der Längserstreckung des Langlochs 12, ungeachtet des das Langloch 12 durchsetzenden Kulissenstifts 11, das Schiebestück 5 in Längserstreckung der Grundnockenwelle 2 relativ zu dieser axial verschoben werden.
Die Grundnockenwelle 2 ist mit einer koaxialen Durchgangsbohrung versehen. Die Grundnockenwelle 2 durchsetzt im Wesentlichen über die gesamte Länge der Bohrung eine Schaltwelle 13 mit vier Schaltkulissen 14 und einer endseitigen Aufnahme 15 für eine Aktuatorik.
Bezogen auf die Längserstreckung der Schaltwelle 13 sind die Schaltkulissen 14 in Abstand zueinander angeordnet. Jede Schaltkulisse 14 weist eine endlose Kulissenbahn 16 auf, die sich somit über einen Vollkreis erstreckt. In die vier Kulissenbahnen 16 der vier Schaltkulissen 14 greifen die vier Kulissenstifte 11, die mit den vier Schiebestücken 5 verbunden sind, ein. Wird über die Aktuatorik und damit die Aufnahme der Schaltwelle 13 eine Drehbewegung in die Schaltwelle 13 eingeleitet, führt dies dazu, dass, aufgrund des Formschlusses zwischen den Schaltkulissen 14 und den Kulissenstiften 13, die Schiebestücke 5, bei einer Drehung der Schaltwelle 13 in derselben Drehrichtung, in Axialrichtung der Nockenwelle 1 hin- und herbewegt werden und damit im Sinne einer Hin- und Rückschaltung der Schiebestücke 5 und damit der Nocken 8 bzw. 9 bewegt werden. Die fest mit den Schiebestücken 5 verbundenen Kulissenstifte 13 gleiten hierbei in den Kulissenbahnen 16 der Schaltkulissen 14.
Nachfolgend wird insbesondere anhand der 6 und 7 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Nockenwelle bei dem Vierzylinder-Reihenmotor beschrieben, mit einem Schaltschema für eine Zündreihenfolge Zylinder 1 - Zylinder 3 - Zylinder 4 - Zylinder 2 der Zylinder der Brennkraftmaschine.
Während des Motorlaufs rotiert die Grundnockenwelle 2 mit den darauf befindlichen Schiebestücken 5 und der innenliegenden Schaltwelle 13 mit halber Kurbelwellendrehzahl. Die Schiebestücke 5 befinden sich z. B. in der Schaltstellung A. Relativ zur Drehbewegung der Grundnockenwelle 2 befindet sich die Schaltwelle 13 außerhalb des Schaltvorgangs im Ruhepunkt. Durch einen von der Motorsteuerung ausgelösten Impuls verdreht die Aktuatorik über die Aufnahme 15 die Schaltwelle 13 während der Grundkreisphase, mit der Drehrichtung oder entgegen der Drehrichtung der Grundnockenwelle 2, um einen definierten Winkel und löst somit den Schaltvorgang für „Zylinder 1“ aus. Durch die Drehung der Schaltwelle 13 und die Gestaltung und Anordnung der umlaufenden Kulissenbahn 16 der Schaltkulisse 14 wird die Drehbewegung in eine axiale Bewegung übersetzt, die das Schiebestück 5 für „Zylinder 1“ von Stellung A, mit der das erste Nockenprofil, somit beispielsweise der Nocken 8 korrespondiert, nach Stellung B, mit der das zweite Nockenprofil, in diesem Fall dann der Nocken 9 korrespondiert, verschoben wird. Die Schaltung erfolgt im Grundkreis der Nocken. Dieser Vorgang wiederholt sich drei mal, so dass am Ende von vier der Drehbewegungen der Schaltwelle 13 alle Schiebestücke 5 von Stellung A auf Stellung B geschoben wurden. Die Gestaltung und Anordnung der Schaltkulissen 14 mit den Kulissenbahnen 16 für „Zylinder 1 - 4“ erlaubt es die Zylinder einzeln in der Zündreihenfolge von Stellung A auf Stellung B zu verschieben. Der Verschiebeweg wird allein durch die Gestaltung der Kulissenbahnen 16 festgelegt. Die Rückschaltung der Zylinder (in Zündreihenfolge) erfolgt nach dem vorstehend beschriebenen Schema. Die Schaltwelle 13 wird weiter in bzw. weiter entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn vier mal verdreht, so dass die Schiebestücke 5 wieder einzeln und in der Zündreihenfolge in ihre Ausgangsstellung zurückgeschoben werden. Sind die vier Verdrehungen der Schaltwelle 13 beim Rückschaltvorgang ausgeführt, stehen die Schiebestücke 5 und die Schaltwelle 13 wieder in ihrer Ausgangsposition (Schaltstellung A).
Diesen unterschiedlichen Schaltstellungen sind in der 6 näher veranschaulicht und werden wie folgt bezüglich der in dieser Figur wiedergegebenen Zustände a. bis e. erläutert:

In 6 ist neben den Abbildungen a. bis e. mit Punkt die Stellung der Schaltwelle und im Kreis die Stellung der Grundnockenwelle mit Schiebestücken veranschaulicht.

a. Ausgangsstellung (z. B. Schaltstellung A)
Grundnockenwelle 2 und Schaltwelle 13 befinden sich in Ausgangsstellung. Die Grundnockenwellenstellung mit Zylinder 1 ist auf „12-Uhr Position“ - 0°/360°. Alle Schiebestücke sind auf Schaltstellung A.
b. Zylinder 1 geschaltet
Schaltwelle ist um 45° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Die Grundnockenwellenstellung mit Zylinder 1 ist auf „9-Uhr Position“ - 90°. Das Schiebestück für Zylinder 1 ist auf Schaltstellung B, die Schiebestücke für die Zylinder 2 bis 4 sind auf Schaltstellung A.
c. Zylinder 1 und 3 geschaltet
Die Schaltwelle ist um 90° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Die Grundnockenwellenstellung mit Zylinder 1 befindet sich auf „6-Uhr Position“ - 180°. Die Schiebestücke für die Zylinder 1 und 3 befinden sich in Schaltstellung B, die Schiebestücke für die Zylinder 2 und 4 in Schaltstellung A.
d. Zylinder 1, 3 und 4 geschaltet
Die Schaltwelle ist um 135° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Die Grundnockenwellenstellung mit Zylinder 1 befindet sich auf „3-Uhr Position“ - 270°. Die Schiebestücke für die Zylinder 1, 3 und 4 befinden sich auf Schaltstellung B, das Schiebestück für den Zylinder 2 auf Schaltstellung A.
e. Alle Zylinder geschaltet (Endstellung „Hinschaltung“)
Die Schaltwelle ist um 180° gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Die Grundnockenwellenstellung mit Zylinder 1 ist auf „12-Uhr Position“ - 360°/0°. Alle Schiebestücke sind in Schaltstellung B. Schaltwelle und Grundnockenwelle sind in Endstellung „Hinschaltung“.
In dem in 7 veranschaulichten Schaltschema für die Zündreihenfolge 1 - 3 - 4 - 2 sind die Kulissenbahnen 16 der vier Schaltkulissen 14 für die einzelnen Zylinder abgewickelt dargestellt, um die unterschiedlichen Zeitpunkte der Hinschaltung bzw. Rückschaltung der Nocken 8 bzw. 9 des dem jeweiligen Zylinder zugeordneten Nockenpakets zu veranschaulichen. Dieser Figur ist zu entnehmen, dass die jeweilige Kulissenbahn 16 zwei parallele erste Kulissenabschnitte 17 und zwei diese Kulissenabschnitte 17 verbindende, die Schaltung bewirkende zweite Kulissenabschnitte 18 aufweist. Die ersten Kulissenabschnitte 17 sind in senkrecht zur Drehachse der Schaltwelle 13 angeordneten Ebenen positioniert. Der eine, zweite Kulissenabschnitt 18 ist einem relativen Drehwinkelbereich der Schaltwelle von 0° bis 45° und der andere, zweite Kulissenabschnitt 18 einem relativen Drehwinkelbereich der Schaltwelle 13 von 180° bis 225° zugeordnet. Der Darstellung der 7 ist zu entnehmen, dass diese relativen Drehwinkelbereiche von Zylinder zu Zylinder, bezogen auf die Orientierung einer Uhr, verschoben sind, um die gewünschten Zündreihenfolgen zu bewerkstelligen.
Diese Gestaltung der Nockenwelle ermöglicht demnach eine Hin- und Rückschaltung durch dieselbe Kulissenbahn der jeweiligen Schaltkulisse. Die Ausbildung der Kulissenbahn ermöglicht ein zylinderselektives Schalten in Zündreihenfolge. Die Schaltwelle wird beim Schaltvorgang nur in eine Richtung gedreht (relativ zur Grundnockenwelle). Durch die Gestaltung der jeweiligen Schaltkulisse ist ein Endlosschalten möglich. Die Schaltwelle wird somit, unabhängig davon, ob eine Hin- oder Herschaltung erfolgen soll, immer in eine Richtung, die Schaltrichtung, gedreht. In Abhängigkeit von der Ausführung der Kulissenbahn können Start- und Endpunkt der Schaltung, bezogen auf die Stellung der Grundnockenwelle, variieren.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwelle
2: Grundnockenwelle
3: Nockenwellenantrieb
4: Keilverzahnung
5: Schiebestück
6: Keilverzahnung
7: Nockenpaket
8: Nocken
9: Nocken
10: Aufnahmebohrung
11: Kulissenstift
12: Langloch
13: Schaltwelle
14: Schaltkulisse
15: Aufnahme/Aktuatorik
16: Kulissenbahn
17: Kulissenabschnitt
18: Kulissenabschnitt

Claims

Nockenwelle (1) mit einer drehend antreibbaren Grundnockenwelle (2) und mindestens einem in der Grundnockenwelle (2) gelagerten und in deren Längsrichtung verschiebbaren Schiebestück (5), wobei das Schiebestück (5) mindestens ein Nockenpaket (7) mit mindestens zwei Nocken (8, 9) mit unterschiedlichen Nockenprofilen aufweist, sowie mit einer eine Schaltkulisse (14) aufweisenden Schalteinrichtung zum Verschieben des mindestens einen Schiebestücks (5) in unterschiedliche Schaltstellungen der Nocken (8, 9), wobei die Schalteinrichtung eine um die Drehachse der Grundnockenwelle (2) drehbare Schaltwelle (13) mit der eine Kulissenbahn (16) aufweisenden Schaltkulisse (14) und einen mit dem Schiebestück (5) verbundenen, in die Kulissenbahn (16) eingreifenden Kulissenstift (11) aufweist, wobei die Schaltwelle (13) innerhalb der Grundnockenwelle (2) angeordnet ist und die Grundnockenwelle (2) eine Öffnung (12) in der Wandung aufweist, die der Kulissenstift (11) durchsetzt, wobei ein Verschiebeweg der Schaltkulisse (14) allein durch die Gestaltung der Kulissenbahn (16) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahn (16) endlos ist und eine Hin- und Rückschaltung des Schiebestücks (5) bei derselben Drehrichtung der Schaltwelle (13) erfolgt.
Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) als sich in Achsrichtung der Grundnockenwelle (2) erstreckendes Langloch ausgebildet ist.
Nockenwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie für jeden dieser zugeordneten Zylinder einer Brennkraftmaschine ein Schiebestück (5) aufweist.
Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Schiebestück (5) zwei Nockenpakete (7, 7) aufweist.
Nockenwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Nockenpaket (7) ein Nockenpaar (8, 9) aufweist, dessen beide Nocken (8, 9) unterschiedliche Nockenprofile aufweisen, oder mehr als zwei Nocken (8, 9) aufweist, die unterschiedliche Profile aufweisen.
Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocken (8, 9) des jeweiligen Nockenpakets (7) unterschiedliche Nockenprofile betreffend deren Kontur und/oder Hub aufweisen.
Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundnockenwelle (2) im Bereich des jeweiligen Schiebestücks (5) eine Keilverzahnung (4) am Außendurchmesser und das Schiebestück (5) eine korrespondierende Keilverzahnung (6) am Innendurchmesser aufweist.
Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (13) eine stirnseitige Aufnahme (15) für eine Stelleinheit zum Drehen der Schaltwelle (13) aufweist.
Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kulissenbahn (16), über die im Zusammenwirken mit dem Kulissenstift (11) die axiale Verschiebung des Schiebstücks (5) bewirkt wird, zwei parallele erste Kulissenabschnitte (17), die in senkrecht zur Drehachse der Schaltwelle (13) angeordneten Ebenen positioniert sind, und zwei diese Kulissenabschnitte (17) verbindende, die Schaltung bewirkende zweite Kulissenabschnitte (18) aufweist.
Nockenwelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der eine, zweite Kulissenabschnitt (18) einem relativen Drehwinkelbereich der Schaltwelle (13) von 0° bis 45° und der andere, zweite Kulissenabschnitt (18) einem relativen Drehwinkelbereich der Schaltwelle (13) von 180° bis 225° zugeordnet ist.
Nockenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenbahnen (16) der Schaltkulissen (14) der Schiebestücke (5) bei einer Nockenwelle (1) für einen Vierzylinder-Reihenmotor so bezüglich der Schaltwelle (13) relativ verdreht angeordnet sind, dass die Verschiebung der vier Schiebestücke (5) in der Zündreihenfolge Zylinder 1 - Zylinder 3 - Zylinder 4 - Zylinder 2 erfolgt.