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Title:
VARIABLE VALVE DRIVE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/014722
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a variable valve drive device (1) for actuating at least one gas exchange valve, having a camshaft (2) rotatably mounted about an axis of rotation (2a) and having at least one cam element (3) adjustable via an adjusting device (20), wherein the cam element (23) is pivotably mounted about a pivot axis (3a) between at least a folded-in, first position (K) and a folded-out, second position (B) and wherein the adjustable cam element (3) is arranged adjacent to at least one basic cam (4a, 4b) in the direction of the axis of rotation (2a), wherein the adjusting device (20) has at least one push rod (6) arranged within the camshaft (2), wherein the push rod (6) has at least one ramp face (8) formed at least partly at an angle to the axis of rotation (2a) of the camshaft (2). The cam element (3) has a mating ramp face (13) interacting with the ramp face (8) of the push rod (6), which is formed at least partly at an angle to the axis of rotation (2a) of the camshaft (2).

Inventors:
LEKANIC DAVID (AT)
ZINTERL MARTIN (AT)
Application Number:
PCT/AT2019/060237
Publication Date:
January 23, 2020
Filing Date:
July 16, 2019
Export Citation:
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Assignee:
AVL LIST GMBH (AT)
International Classes:
F01L1/053; F01L13/00
Domestic Patent References:
WO2003083269A12003-10-09
WO1995016852A11995-06-22
WO1995016852A11995-06-22
Foreign References:
FR322489A1903-02-06
EP3045690A22016-07-20
US5855190A1999-01-05
EP3045690A22016-07-20
FR322489A1903-02-06
DE102016103233A12016-09-22
JP2016200053A2016-12-01
Attorney, Agent or Firm:
BABELUK, Michael (AT)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Variable Ventiltriebvorrichtung (1) zur Betätigung zumindest eines Gaswech- selventiles einer Brennkraftmaschine, mit einer um eine Drehachse (2a) drehbar gelagerten Nockenwelle (2) mit zumindest einem über eine Verstell- vorrichtung (20) verstellbaren Nockenelement (3), wobei das Nockenelement (3) zwischen zumindest einer eingeklappten ersten Stellung (A) und einer ausgeklappten zweiten Stellung (B) schwenkbar um eine Schwenkachse (3a) gelagert ist, welche parallel zur Drehachse (2a) verlaufend und in einem ersten Abstand (a) zu dieser auf der Nockenwelle (2) angeordnet ist, und wobei das verstellbare Nockenelement (3) benachbart in Richtung der Dreh- achse (2a) der Nockenwelle (2) benachbart zu zumindest einem starr mit der Nockenwelle (2) verbundenen Basisnocken (4a, 4b) angeordnet ist, wobei die Verstellvorrichtung (20) zumindest eine innerhalb der Nockenwelle (2) zwi- schen zumindest einer ersten Schubstellung (Al) und einer zweiten Schub- stellung (Bl) verschiebbar angeordnete Schubstange (6) aufweist, wobei die Schubstange (6) zumindest eine vorzugsweise parallel zur Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) ausgebildete Anschlagfläche (7) für das Nockenelement (3) und zumindest eine zumindest teilweise geneigt zur Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) ausgebildete Rampenfläche (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenelement (3) eine mit der Rampenfläche (8) der Schubstange (6) zusammenwirkende Gegenrampenfläche (13) aufweist, wel- che zumindest teilweise geneigt zur Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) aus- gebildet ist.

2. Ventiltriebvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenelement (3) mit der Schubstange (6) in zumindest einer Schub- stellung (Al, Bl) direkt kontaktierbar ist, sodass die Schubstange (6) unmit- telbar auf das Nockenelement (3) einwirkt.

3. Ventiltriebvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenfläche (8) auf einer Stirnseite (9) der Schubstange (6) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Rampenfläche (8) sich über die ge- samte Stirnfläche der Stirnseite (9) erstreckt.

4. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenfläche (8) zumindest zwei Bereiche (8a, 8b) mit unterschiedlichen Neigungswinkeln (ß) in Bezug auf die Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) aufweist.

5. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenfläche (8) zumindest abschnittsweise räum- lich gekrümmt ist und vorzugsweise durch eine Rotationsfläche gebildet ist.

6. Ventiltriebvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenfläche (8) durch eine Kegelfläche gebildet ist.

7. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrampenfläche (13) des Nockenelements (3) zumindest abschnittsweise räumlich gekrümmt ist.

8. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrampenfläche (13) des Nockenelements (3) zumindest zwei Abschnitte (13a, 13b) mit unterschiedlichen Neigungswinkeln (g) in Bezug auf die Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) aufweist.

9. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampenfläche (8) und/oder die Gegenrampenfläche (13) zumindest abschnittsweise unter einem Neigungswinkel (ß, g) zwischen etwa 30° und 60° zur Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) geneigt ist/sind.

10. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenelement (3) eine mit der Anschlagfläche (7) der Schubstange (6) zusammenwirkende Gegenanschlagfläche (12) aufweist, welche vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist.

11. Ventiltriebvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenanschlagfläche (12) - in Bezug auf die Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) - axial benachbart zur Gegenrampenfläche (13) angeordnet ist.

12. Ventiltriebvorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrampenfläche (13) als Anfasung um die Gegenan- schlagfläche (12) ausgebildet ist.

13. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenelement (3) durch ein Rückstellelement (19), das vorzugsweise durch eine Torsionsfeder gebildet ist, in Richtung der ersten Stellung (A) vorgespannt ist.

14. Ventiltriebvorrichtung (!) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein fest mit der Nockenwelle (2) verbundenes Begrenzungselement (17) vorgesehen ist, wobei das Nockenelement (3) eine mit dem Begrenzungselement (17) korrespondierende Begrenzungsfläche (16) aufweist, wobei die Begrenzungsfläche (16) des Nockenelementes (3) bei einer maximalen Ausschwenklage des Nockenelementes (3) am Begren- zungselement (17) anliegt.

15. Ventiltriebvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (17) als Begrenzungsstift ausgeführt ist.

16. Ventiltriebvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenelement (3) in der zweiten Stellung (B) die Kontur zumindest eines Basisnockens (4a, 4b), vorzugsweise zweier axial an das Nockenelement (3) beidseitig anschließender Basisnocken (4a, 4b) - in Richtung der Drehachse (2a) der Nockenwelle (2) betrachtet - vollständig überdeckt.

Description:
Variable Ventiltriebvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine variable Ventiltriebvorrichtung zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventiles einer Brennkraftmaschine, mit einer um eine Drehachse drehbar gelagerten Nockenwelle mit zumindest einem über eine Verstellvorrich- tung verstellbaren Nockenelement, wobei das Nockenelement zwischen zumindest einer eingeklappten ersten Stellung und einer ausgeklappten zweiten Stellung schwenkbar um eine Schwenkachse gelagert ist, welche parallel zur Drehachse verlaufend und in einem ersten Abstand zu dieser auf der Nockenwelle angeordnet ist, und wobei das verstellbare Nockenelement benachbart in Richtung der Dreh- achse der Nockenwelle zu zumindest einem starr mit der Nockenwelle verbunde- nen Basisnocken angeordnet ist, wobei die Verstellvorrichtung zumindest eine in- nerhalb der Nockenwelle zwischen zumindest einer ersten Schubstellung und einer zweiten Schubstellung verschiebbar angeordnete Schubstange aufweist, wobei die Schubstange zumindest eine vorzugsweise parallel zur Drehachse der Nockenwelle ausgebildete Anschlagfläche für das Nockenelement und zumindest eine geneigt zur Drehachse der Nockenwelle ausgebildete Rampenfläche aufweist.

An die Ventiltriebvorrichtungen von Brennkraftmaschinen werden je nach Betriebs- zustand unterschiedliche Anforderungen gestellt. Bei geringer Last ist es von Vor- teil, wenn der Ventilhub geringer ist als bei hoher Last, um die Verbrennungsvor- gänge in den einzelnen Zylindern nicht nachteilig zu beeinflussen. Gleichzeitig gibt es Bedarf, die Ventilhubkurve variieren zu können, um das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile zu beeinflussen. Es sind daher im Stand der Technik verschiedene Lösungen für variable Ventiltriebe bekannt, um entsprechende Ein- flussmöglichkeiten bereit zu stellen.

Die WO 95/16852 Al beschreibt eine Lösung, eine in einer hohl ausgeführten Nockenwelle axial verschiebbare Schubstange einzusetzen, um ein Nockenelement aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung auszufahren, um die Ventilhub- kurve zu variieren. Die Schubstange weist dabei an ihrer Mantelfläche eine Rampe auf, die auf eine in einer Radialbohrung der Nockenwelle angeordnete Kugel ein- wirkt, welche eine Innenfläche des verdrehbar gelagerten Nockenelements kon- taktiert. Bei einem axialen Verschiebvorgang der Schubstange wird die Kugel in der Radialbohrung bewegt und somit das Nockenelement aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung geschwenkt. Durch diese Lösung sind nur kleine Auslen- kungen zwischen erster und zweiter Stellung möglich und es lassen sich nur ge- ringfügige Änderungen an der Ventilhubkurve realisieren. Des Weiteren besteht durch die vielfachen Kontaktflächen zwischen Schubstange, Kugel und Nockenele- ment das Risiko eines erhöhten Verschleißes.

Die EP 3 045 690 A2 beschreibt eine variable Ventilbetätigungseinrichtung mit einer Nockenwelle, auf der zwischen zwei Stellungen schwenkbare Nockenele- mente angeordnet sind. Die Betätigung jedes schwenkbaren Nockenelements er- folgt über ein innerhalb der Nockenwelle in Richtung der Drehachse der Nocken- welle verschiebbar gelagertes Kolbenelement, welches hydraulisch entgegen einer Rückstellfeder in einer innerhalb der Nockenwelle angeordneten Führungshülse auslenkbar ist. Das Kolbenelement weist auf der Mantelfläche eine Rampe auf, die auf einen quer zum Kolbenelement in einer Radialbohrung der Nockenwelle ver- schiebbaren Haltestift zusammenwirkt. Wird das Kolbenelement durch Hydraulik- druck ausgelenkt, so schiebt die Rampe den Haltestift in der Radialbohrung der Nockenwelle nach außen, wobei der Haltestift das Nockenelement in seine ausge- schwenkte zweite Stellung drückt und in dieser Stellung hält. Im drucklosen Zu stand wird das Kolbenelement durch die Rückstellfeder in die Ruhestellung ver- schoben, in welcher der Haltestift freigegeben wird und somit das Nockenelement in seine erste Stellung geschwenkt werden kann. In der ausgefahrenen zweiten Stellung kann das Nockenelement über eine Fixiereinrichtung fixiert werden. Die Fixiereinrichtung weist zumindest einen hydraulisch entgegen einer Rückstellfeder betätigbaren Sperrstift auf, welcher in einer exzentrisch in der Nockenwelle ange- ordneten Führungszylinder verschiebbar gelagert ist und in einer Sperrsteilung in ein Stiftloch des Nockenelementes eingreift. Nachteilig ist die große Anzahl an Bauteilen und Kontaktflächen, insbesondere im Kraftfluss zwischen dem Kolbenteil und dem Nockenteil, welche sich ungünstig auf die Gesamttoleranz und das Betä- tigungsspiel auswirken.

Aus der FR 322 489 A ist es bekannt ein schwenkbar in der Nockenwelle gelager- ten Nockenelement durch eine in der Nockenwelle verschiebbar angeordnete Schubstange zu betätigen. Die Schubstange weist dabei eine relativ flache Ram- penfläche auf, welche durch den Mantel eines kegelstumpfförmigen Abschnitts der Schubstange gebildet ist. Das Nockenelement ist in einem Bereich des Nockens drehbar gelagert, welcher Bereich die höchste Nockenerhebung aufweist. Dadurch kann durch Ausfahren des Nockenelements nur eine Flanke der Erhebungskurve, nicht aber die gesamte Erhebungskurve verändert werden. Insbesondere kann der maximale Hub nicht beeinflusst werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Rampe durch einen kegelstumpfartigen Bereich der Schubstange gebildet ist. Mit der in der FR 322 489 A gezeigten Ausführung kann das Nockenelement höchstens le- diglich um den halben Durchmesser der Schubstange verschoben werden, wobei die Rampenfläche auf eine seitliche Kante des Nockenelementes einwirkt. Eine Ge- genrampenfläche am Nockenelement ist nicht vorgesehen - daher kann es zu Fehl- betätigungen und zum Verklemmen kommen, was sich nachteilig auf die Betriebs- Sicherheit auswirkt. Außerdem ist diese bekannte Ventiltriebvorrichtung relativ verschleißanfällig.

Die DE 10 2016 103 233 Al offenbart eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung, bei der zumindest ein Nockenelement auf der Nockenwelle schwenkbar zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung gelagert ist, wobei ein elastisches Element auf das Nockenelement in Richtung der ausgefahrenen zweiten Stellung einwirkt. In der ausgefahrenen Stellung kann das Nockenelement über eine Fixiereinrichtung fixiert werden. Die Fixiereinrichtung weist auch hier zumindest einen hydraulisch entgegen einer Rückstellfeder betätigbaren Sperrstift auf, wel- cher in einer exzentrisch in der Nockenwelle angeordneten Führungszylinder ver- schiebbar gelagert ist und in einer Sperrsteilung in ein Stiftloch des Nockenele- mentes eingreift. Das Nockenelement ist mit einem Antriebselement verbunden, welches mit einem Pressteil zusammenwirkt. Über das Antriebselement kann das Nockenelement durch den Pressteil wieder zurück in die erste Stellung bewegt werden. Die JP 2016 200053 A zeigt eine ähnliche Ventilbetätigungsvorrichtung.

Nachteilig an den bekannten Lösungen ist also teilweise, dass durch die schwenk- baren Nockenelemente bestehende Ventilhebekurven nur beeinflusst, aber nicht geändert werden können. Außerdem sind die Mechanismen zum Verdrehen der Nockenelemente durchwegs aufwändig und verschleiß- bzw. fehleranfällig.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache betriebssichere Ventiltrieb- vorrichtung mit großer Variabilität im Ventilhub bereitzustellen.

Ausgehend von einer Ventiltriebvorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Nockenelement eine mit der Rampenfläche der Schubstange zusammenwirkende Gegenrampenfläche aufweist, welche zumindest teilweise geneigt zur Drehachse der Nockenwelle ausgebildet ist.

Beim Verschieben der Schubstange gleiten Rampenfläche und Gegenrampenfläche aufeinander. Dadurch kann der Verschleiß verringert und andererseits ein Ver- klemmen des Mechanismus weitgehend ausgeschlossen werden.

Günstigerweise ist das Nockenelement mit der Schubstange in zumindest einer Schubstellung direkt kontaktierbar, sodass die Schubstange unmittelbar auf das Nockenelement einwirkt. Es sind somit keine Übertragungselemente zwischen Schubstange und Nockenelement notwendig. Dies hat den Vorteil, dass die Ge- samttoleranz und das Betätigungsspiel geringgehalten werden kann. Somit ist eine viel exaktere Verstellung des Ventilhubes möglich. Zudem wird durch die geringere Anzahl von Punkt- bzw. Flächenkontakten der Verschleiß der Vorrichtung verrin- gert.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rampenfläche auf einer Stirnseite der Schubstange angeordnet ist, wobei vorzugsweis die Ram- penfläche sich über die gesamte Stirnfläche der Stirnseite erstreckt. Dadurch ist ein relativ großer Verstellbereich des Ventilhubs zwischen der ersten und der zwei- ten Stellung des Nockenelementes möglich.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Rampenfläche zumin- dest zwei Bereiche mit unterschiedlichen Neigungswinkeln in Bezug auf die Dreh- achse der Nockenwelle aufweist. Vorzugsweise ist dabei die Rampenfläche zumin- dest abschnittsweise räumlich gekrümmt und vorzugsweise durch eine Rotations- fläche gebildet. In einer Variante ist die Rampenfläche durch eine Kegelfläche ge- bildet. Die Rampenfläche ist somit bevorzugt durch eine Fläche gebildet, welche durch Rotation einer Linie, beispielsweise einer Geraden, um eine Achse erzeugt wird.

Günstigerweise ist die Gegenrampenfläche des Nockenelements zumindest ab- schnittsweise räumlich gekrümmt. In Varianten ist die Gegenrampenfläche durch eine Rotationsfläche, insbesondere eine Kegelfläche, gebildet. Vorzugsweise weist die Gegenrampenfläche des Nockenelements zumindest zwei Abschnitte mit un- terschiedlichen Neigungswinkeln in Bezug auf die Drehachse der Nockenwelle auf.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rampenfläche und/oder die Gegenrampenfläche zumindest abschnittsweise unter einem Nei- gungswinkel zwischen etwa 30° und 60° zur Drehachse der Nockenwelle geneigt ist/sind. Dadurch ist es möglich, dass bei unvollkommener Verstellung das Nocken- element die Schubstange wieder in die Ruhestellung zurückschiebt und das Nockenelement wieder die eingeschwenkte erste Stellung einnimmt. Eine Selbst- hemmung zwischen der Rampenfläche und der Gegenrampenfläche kann dabei weitgehend vermieden werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung weist das Nockenelement eine mit der Anschlagfläche der Schubstange zusammenwirkende Gegenanschlag- fläche auf, welche vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Gegenanschlagfläche - in Bezug auf die Drehachse der Nockenwelle - axial be- nachbart zur Gegenrampenfläche angeordnet. Es ist von Vorteil, wenn im Nocken- element die Gegenrampenfläche als Anfasung um die Gegenanschlagfläche ausge- bildet ist. In der ersten Stellung des Nockenelementes liegt die Gegenrampenfläche des Nockenelementes auf der Rampenfläche der Schubstange an. In der zweiten Stel- lung des Nockenelementes liegt die Gegenanschlagfläche des Nockenelementes an der Anschlagfläche der Schubstange auf.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Nockenelement durch ein Rückstellelement, das vorzugsweise durch eine Torsionsfeder gebildet ist, in Richtung der ersten Stellung vorgespannt ist. Das Nockenelement wird somit durch das Rückstellele- ment in seine eingeklappte erste Stellung gedrückt. Durch axiales Verschieben der Schubstange wird das Nockenelement entgegen der Rückstellkraft des Rückstell- elementes mittels der Rampenfläche der Schubstange in die ausgeklappte zweite Stellung gedrückt.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein fest mit der Nockenwelle verbundenes Begrenzungselement vorgesehen ist, wobei das Nockenelement eine mit dem Begrenzungselement korrespondierende Begrenzungsfläche aufweist, wobei die Begrenzungsfläche des Nockenelementes bei einer maximalen Ausschwenklage des Nockenelementes am Begrenzungsele- ment anliegt. Das Begrenzungselement ist beispielsweise als Begrenzungsstift ausgeführt. Das Begrenzungselement begrenzt die Auslenkbewegung des Nocken- elementes nach außen. Dadurch können frühzeitige Verschleißerscheinungen und Schäden vermieden werden.

Um eine möglichst weite Verstellung der Hubkurve des Gaswechselventils zu er- möglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Nockenelement in der zweiten Stellung die Kontur zumindest eines Basisnockens, vorzugsweise zweier axial an das Nockenelement beidseitig anschließender Basisnocken - in Richtung der Dreh- achse der Nockenwelle betrachtet - vollständig überdeckt. Dadurch ist es möglich, mit einem einfachen Aufbau völlig verschiedene Hubkurven zu realisieren, wäh- rend die Lösungen aus dem Stand der Technik überwiegend nur das teilweise Än- dern bestehender Hubkurven erlauben.

Dier Erfindung wird im Folgenden an Hand des in den Figuren dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigen :

Fig. 1 eine erfindungsgemäße variable Ventiltriebvorrichtung in einer axo- nometrischen Darstellung;

Fig. 2 die Ventiltriebvorrichtung in einer Explosionsdarstellung;

Fig. 3 ein Nockenelement der Ventiltriebvorrichtung in einer axonometri- schen Darstellung; Fig. 4 die Ventiltriebvorrichtung in einer ersten Stellung des Nockenele- mentes in einer geschnittenen Darstellung; und

Fig. 5 die Ventiltriebvorrichtung in einer zweiten Stellung des Nockenele- mentes in einer geschnittenen Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine variable Ventiltriebvorrichtung 1 zur Betätigung zumindest eines - nicht weiter dargestellten - Gaswechselventiles einer Brennkraftmaschine. Die Ventilbetätigungseinrichtung 1 weist eine um eine Drehachse 2a drehbar gelagerte Nockenwelle 2 mit zumindest einem über eine Verstellvorrichtung 20 verstellbaren Nockenelement 3 auf. Das Nockenelement 3 ist zwischen einer eingeklappten ersten Stellung A (Fig. 4) und einer ausgeklappten zweiten Stellung B (Fig. 5) schwenkbar um eine Schwenkachse 3a gelagert. Diese Schwenkachse 3a ist pa- rallel zur Drehachse 2a der Nockenwelle 2 ausgerichtet und in einem ersten Ab- stand a zu dieser auf der Nockenwelle 2 angeordnet. Mit anderen Worten ist das Nockenelement 3 schwenkbar in der Nockenwelle 2 gelagert, wobei die Schwenk- achse 3a des Nockenelements 3 parallel zur und in einem ersten Abstand a von der Drehachse 2a der Nockenwelle 2 verläuft.

Das verstellbare Nockenelement 3 ist in Richtung der Drehachse 2a der Nocken- welle 2 benachbart zu zwei Basisnocken 4a, 4b eines Nockenkörpers 4 angeordnet. Der Nockenkörper 4 weist dabei eine Aufnahme 5 aus, in der das Nockenelement 3 überwiegend aufgenommen ist und in welche das Nockenelement 3 eingeschwenkt werden kann.

Mit Bezugszeichen 21 ist ein Nockenfolgeelement, beispielsweise ein Kipphebel be- zeichnet, welcher über eine Rolle 22 am Basisnocken 4a, 4b oder am Nockenele- ment 3 anliegt und entsprechend der Nockenkontur des Basisnockens 4a, 4b oder des Nockenelements 3 ausgelenkt wird. Das Nockenfolgeelement 21 wirkt auf zu- mindest ein nicht dargestelltes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine ein und steuert dessen Hub.

Die Verstellvorrichtung 20 weist zumindest eine innerhalb der Nockenwelle 2 ver- schiebbar angeordnete Schubstange 6 mit im Wesentlichen zylindrischer Form auf, wobei die Schubstange 6 zwischen einer ersten Schubstellung Al und einer zwei- ten Schubstellung Bl axial - also parallel zur Drehachse 2a der Nockenwelle 2 - verschoben werden kann. Die erste Schubstellung Al korrespondiert dabei mit der ersten Stellung A des Nockenelementes 3. Die zweite Schubstellung Bl korrespon- diert mit der zweiten Stellung B des Nockenelementes 3. Die Schubstange 6 ist im Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildet, es ist aber auch eine prismatische oder andere Form möglich. Die Schubstange 6 ist achsgleich zur Nockenwelle 2 angeordnet - die Längsachse 6a der Schubstange 6 fällt also mit der Drehachse 2a der Nockenwelle 2 zusammen.

Die Schubstange 6 weist eine parallel zur Drehachse 2a der Nockenwelle 2 ausge- bildete Anschlagfläche 7 für das Nockenelement 3 auf. Die Anschlagfläche 7 ist durch die zylindrische Mantelfläche der Schubstange 6 gebildet und dient als An- schlag für das Nockenelement 3 in der ausgeklappten zweiten Stellung. Durch die Anschlagfläche 7 wird also ein Zurückschwenken des ausgeschwenkten Nocken- elementes 3 von der zweiten Stellung B in die erste Stellung A verhindert

Weiters weist die Schubstange 6 eine geneigt zur Drehachse 2a der Nockenwelle 2 ausgebildete Rampenfläche 8 auf. Die Rampenfläche 8 dient dazu, um die axiale Bewegung der Schubstange 6 in eine radiale Ausschwenkbewegung des Nocken- elements 3 zu transferieren und das Nockenelement 3 von der ersten Stellung A in die zweite Stellung B zu bewegen.

Die Rampenfläche 8 ist auf einer ersten Stirnseite 9 der Schubstange 6 angeord- net. Die Verschiebung der Schubstange 6 erfolgt über einen mit Bezugszeichen 11 in Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 5 angedeuteten Aktuator - z.B. hydraulisch, pneumatisch, elektrisch, elektromagnetisch oder anders aktuierbar -, welcher beispielsweise an einer der ersten Stirnseite 9 abgewandten zweiten Stirnseite 10 der Schubstange angreift.

Im Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Rampenfläche 8 über die gesamte Stirn- fläche der ersten Stirnseite 9 der Schubstange 6.

Die Rampenfläche 8 ist im Ausführungsbeispiel räumlich gekrümmt und beispiels- weise durch eine Rotationsfläche - etwa eine Kegelfläche - gebildet. Die Rampen- fläche 8 kann zumindest zwei Bereiche 8a, 8b mit unterschiedlichen Neigungen in Bezug zur Längsachse 6a der Schubstange 6 bzw. Drehachse 2a der Nockenwelle 2 aufweisen. Vorzugsweise ist dabei zwischen den zwei Bereichen 8a, 8b unter- schiedlicher Neigung ein stetiger Übergang ausgeführt. Der Neigungswinkel ß zwi- schen der Rampenfläche 8 (bzw. zumindest einem der zwei Bereiche 8a, 8b) und der Drehachse 2a der Nockenwelle 2 (eingezeichnet in Fig. 5 als Winkel zwischen der Drehachse 2a und einer der Rampenfläche 8 folgenden strichpunktierten Linie) beträgt beispielsweise zwischen etwa 30° und 60°. Die Rampenfläche 8 ist günsti- gerweise symmetrisch zu einer die Längsachse 6a der Schubstange 6 beinhalten- den Längsebene 6b der Schubstange 6 ausgebildet.

Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, weist das Nockenelement 3 eine Gegen- anschlagfläche 12 auf, welche in der zweiten Stellung B des Nockenelementes 3 auf der Anschlagfläche 7 der Schubstange 6 aufliegt. Die Gegenanschlagfläche 12 ist beispielsweise - analog zur Anschlagfläche 7 der Schubstange 6 - zylindrisch geformt.

Das Nockenelement 3 weist eine Gegenrampenfläche 13 auf, auf welche die Ram- penfläche 8 der Schubstange 6 bei der Verstellung von der ersten Stellung A in die zweite Stellung B einwirkt. Die Gegenrampenfläche 13 ist entsprechend der Ram- penfläche 8 geneigt, wobei die Form der Gegenrampenfläche 13 mit der Form der Rampenfläche 8 korrespondiert. Die Gegenrampenfläche 13 kann - wie die Ram- penfläche 8 - zumindest zwei Abschnitte 13a, 13b mit unterschiedlichen Neigungen aufweisen, zwischen denen vorzugsweise ein stetiger Übergang ausgeführt ist. Der Neigungswinkel g der Gegenrampenfläche 13 zur Drehachse 2a der Nockenwelle 2 (eingezeichnet in Fig. 5 als Winkel zwischen der Drehachse 2a und einer der Ge- genrampenfläche 13 folgenden strichpunktierten Linie) beträgt ebenfalls zwischen 30° und 60°. Im Ausführungsbeispiel ist die Gegenrampenfläche 13 axial benach- bart zur Gegenanschlagfläche 12 und konzentrisch zur Gegenanschlagfläche 12 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist die Gegenrampenfläche 13 als etwa koni- sche Anfasung im axialen Anschluss an die zylindrische Gegenanschlagfläche 12 ausgebildet. Die Kegelfläche der Gegenrampenfläche 13 und die Zylinderfläche der Gegenanschlagfläche 12 weisen also die gleiche Achse 12a auf. Die räumlichen Konturen der Rampenfläche 8 und der Gegenrampenfläche 13 haben den Vorteil, dass die Berührung zwischen Rampenfläche 8 und Gegenrampenfläche 13 bei Aus- lenkung des Nockenelements 3 über eine Kontaktfläche und nicht nur - wie bei einer ebenen Rampenfläche - über zwei Kontaktpunkte, oder Kontaktlinien - oder gar nur einen Kontaktpunkt - erfolgt.

Die Neigungen der Rampenfläche 8 und der korrespondierenden Gegenrampenflä- che 13 bewirken, dass diese beim Verschieben der Schubstange 6 von der ersten Schubstellung Al in die zweite Schubstellung Bl ruckfrei und ohne Verhaken auf- einander gleiten. Daher sind vorzugsweise zumindest diejenigen Bereiche der Rampenfläche 8 und der Gegenrampenfläche 13, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Ventilvorrichtung 1 Zusammenwirken, mit korrespondierenden Neigungen ausgeführt.

Ein Verklemmen oder Verspannen der sich berührenden Teile wird somit vermie- den. Zusammen mit dem erwähnten Neigungswinkeln ß, y der Rampenfläche 8 und der Gegenrampenfläche 13 wird außerdem bewirkt, dass Fehlschaltungen und ungewünschte Zwischenstellungen des Nockenelementes 3 zwischen der ersten Stellung A und der zweiten Stellung B vermieden werden. Ist die Bewegung der Schubstange 6 von der ersten Schubstellung Al in die zweite Schubstellung Bl unvollkommen oder wird dazwischen abgebrochen, so kann die Schubstange 6 über die Rampenfläche 8 und die Gegenrampenfläche 13 durch das Nockenelement 3 wieder zurück in die erste Schubstellung Al bewegt werden. Voraussetzung ist, dass die Neigungswinkeln ß, g der Rampenfläche 8 und der Gegenrampenfläche 13 in Bezug zur Drehachse 2a der Nockenwelle 2 groß genug ausgeführt sind, um eine Selbsthemmung zu vermeiden.

Das Nockenelement 3 weist eine Hubfläche 14 auf, welche im Ausführungsbeispiel etwa symmetrisch zu einer Nockenelementlängsebene 3b ausgebildet ist, die durch die Achse 12a der Zylinderfläche der Gegenanschlagfläche 12 bzw. der Ke- gelfläche der Gegenrampenfläche 13 verläuft. Die Schwenkachse 3a des Nocken- elements 3 befindet sich auf einer Seite der Nockenelementlängsebene 3b im Be- reich der Hubfläche 14, insbesondere in einem Bereich zwischen der Hubfläche 14 und der Gegenrampenfläche 13.

In einem zweiten Abstand b zur Schwenkachse 3a weist das Nockenelement 3 an zumindest einer Seitenflanke 3c, 3d - bevorzugt jeweils an beiden Seitenflanken - eine nutartige Ausnehmung 15 mit einer Begrenzungsfläche 16 auf. Die Breite d der nutartigen Ausnehmung 15 ist dabei mindestens so groß wie der Durchmesser D eines durch einen Begrenzungsstift gebildeten Begrenzungselementes 17, wel- ches fest mit der Nockenwelle 2 verbunden ist. Der Begrenzungsstift ist in eine Bohrung 18 der Nockenwelle 2 parallel zur Drehachse 2a der Nockenwelle 2 ein- gesetzt. Durch das Begrenzungselement 17 wird die Ausschwenkbewegung des Nockenelementes 3 begrenzt, sodass Schäden und ungewünschte Geräuschent- wicklung vermieden werden. Auch eine umgekehrte Ausführung, bei der also die nutartige Ausnehmung in der Nockenwelle 2 und das Begrenzungselement im Nockenelement 3 ausgeführt sind, ist möglich.

Das Nockenelement 3 ist durch ein durch eine Torsionsfeder gebildetes Rückstell- element 19 in Richtung der ersten Stellung A vorgespannt (siehe Fig. 2). Fig. 4 zeigt das Nockenelement 3 in der durch das Rückstellelement 19 bewirkten einge- schwenkten ersten Stellung A, wobei sich die Schubstange 6 in der ersten Schub- stellung Al befindet, welche der Ruhestellung entspricht.

Wird die Schubstange 6 durch den Aktuator 11 von der ersten Schubstellung Al in die zweite Schubstellung Bl bewegt, so wird durch die Rampenfläche 8 und die Gegenrampenfläche 13 das Nockenelement 3 in die in Fig. 5 dargestellte zweite Stellung B ausgeschwenkt. In der zweiten Stellung B findet - in Richtung der Dreh- achse 2a der Nockenwelle 2 betrachtet - eine vollständige Überdeckung der Kontur der Basisnocken 4a, 4b durch die Kontur des Nockenelementes 3 statt.

Sobald die Schubstange 3 wieder von der in Fig. 5 gezeigten zweiten Schubstellung Bl in die in Fig. 4 dargestellte erste Schubstellung Al zurückgezogen wird, wird das Nockenelement 3 durch das Rückstellelement 19 wieder in die erste Stellung A zurückgeschwenkt. Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt damit die Realisierung von unterschiedli- chen Ventilhebekurven auf einfache und verschleiß- und fehlerarme Weise.




 
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