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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Verbrennungskraftmaschine gemäß Patentanspruch 10.
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Ventiltriebe für Verbrennungskraftmaschinen, die zur Variation eines Hubs eines mit einem Nocken des Ventiltriebs wirkverbundenen Ventils ausgebildet sind, sind bekannt. Der Nocken ist mit einer Nockenwelle des Ventiltriebs verbunden, wobei die vorliegende Erfindung einen Ventiltrieb umfassend einen Schiebenocken betrifft. Zum Wechseln der Hübe wird ein auf der Nockenwelle bewegbarer Nockenträger, welcher den Nocken mit seinen unterschiedlichen Hubformen bzw. Konturen aufweist, bis zu einem Endanschlag axial verschoben. Beim Auftreffen auf den Endanschlag treten insbesondere Geräusche und Verschleiß auf.
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Aus der
DE 10 2010 022 709 A1 ist ein Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem axial verschiebbaren Nockenträger bekannt, welche zur Vermeidung eines Geräusches bei einem Wechsel des Ventilhubs ein Dämpfungselement aufweist, bzw. dessen Endanschlag als Dämpfungselement ausgebildet ist. Das Dämpfungselement ist aus einem Metall hergestellt und unelastisch ausgeführt. Die vorgesehene geräuschreduzierende Wirkung ist prinzipiell durch Verkleinerung eines zwischen dem Nockenträger und einer Gehäusewandung ausgebildeten Kontaktes realisiert.
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Des Weiteren tritt jedoch auch ein so genanntes Rückprellen des Nockenträgers auf, da sich die Aufprallenergie auf den Endanschlag überträgt. Das heißt, dass ein Teil der Energie an den Nockenträger zurückgegeben wird und diese somit eine axiale Rückbewegung aus seiner Endposition durchführt. Dieses Rückprellen ist zwangsläufig durch eine im Ventiltrieb ausgebildete Rasteinrichtung zu begrenzen. Die Rasteinrichtung ist jedoch prinzipiell dazu vorgesehen, die Endposition des Nockenträgers zu sichern. Sofern die Aufprallenergie zu groß ist, wird die Rückbewegung zusätzlich von einem Betätigungsstift abgefangen. Der Betätigungsstift ist allgemein dazu vorgesehen, die entsprechend vorgesehene Position des Nockenträgers einzunehmen. Dies bedeutet, dass eine zusätzliche Belastung des Betätigungsstiftes auftreten kann. Diese zusätzliche Aufgabe des Betätigungsstiftes, die Aufprallenergie zumindest teilweise aufzunehmen, bedeutet weiter, dass eine Kulisse, in der sich der Betätigungsstift bewegen kann, in ihrem Endbereich länger ausgeführt werden muss um sicherzustellen, dass der für die vorhergehende Position relevante Betätigungsstift noch nicht ausgeworfen ist, damit der Nockenträger, falls notwendig, abgefangen werden kann. Grundsätzlich entspricht die Anzahl der Betätigungsstifte der Anzahl der wählbaren Nockenhübe, wobei der vor Einnahme der endgültigen Endposition des Nockenträgers relevante Betätigungsstift zur Einnahme der vorhergehenden Position des Nockenträgers vorgesehen ist.
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Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es einen Ventiltrieb anzugeben, welcher die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer insbesondere verschleiß- und geräuschreduzierten Verbrennungskraftmaschine.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 realisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine umfassend eine Nockenwelle und einen mit der Nockenwelle drehfest und axial verschiebbar gelagerten Nockenträger. Die Nockenwelle ist radial in einem Gehäuse des Ventiltriebs gelagert, wobei das Gehäuse zur axialen Begrenzung einer axialen Bewegung des Nockenträgers ausgebildet ist. Des Weiteren ist eine Rasteinrichtung zur Positionssicherung des Nockenträgers ausgebildet sowie Betätigungselemente vorgesehen, mittels derer eine axiale Verschiebung des Nockenträgers herbeiführbar ist. Zur Begrenzung der axialen Bewegung des Nockenträgers ist zwischen dem Gehäuse und dem Nockenträger ein Kontakt ausbildbar, wobei der Kontakt zwischen einer ersten Kontaktfläche, die im Gehäuse ausgestaltet ist, und einer zweiten Kontaktfläche, die im Nockenträger ausgestaltet ist, ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weisen zur Aufnahme einer bei der Ausbildung des Kontaktes entstehenden Aufprallenergie das Gehäuse und/oder der Nockenträger ein Dämpfungssystem auf, welches elastisch verformbar ist.
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Die Aufprallenergie, welche durch die Ausbildung des Kontaktes entsteht, oder mit anderen Worten beim Aufprallen des Nockenträgers auf das Gehäuse entsteht, wird mit Hilfe des elastisch ausgebildeten Dämpfungssystem mindestens teilweise aufgenommen und somit zumindest reduziert oder in Abhängigkeit der Ausbildung des Dämpfungssystems vollständig vom Dämpfungssystem aufgenommen, oder mit anderen Worten neutralisiert.
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Dadurch, dass die Aufprallenergie zumindest teilweise, bestenfalls vollständig vom Dämpfungssystem aufgenommen wird, ist ein Rückprellen des Nockenträgers reduziert oder verhindert, wodurch die Rasteinrichtung und die Betätigungselemente im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine wesentlich geringer belastet sind. Das heißt, dass ein Verschleiß deutlich reduziert ist, wodurch eine verlängerte Lebensdauer des Ventiltriebs erzielbar ist. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass sich neben der Belastungsreduzierung eine deutliche Geräuschreduzierung einstellt.
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Auch kann vorteilhaft eines der Betätigungselemente, welches zum Führen der weiteren Betätigungselemente als Kulisse ausgeführt ist, deutlich kürzer ausgebildet werden, da die Gefahr einer Belastung der zur Verschiebung des Nockenträgers relevanten weiteren Betätigungselemente reduziert oder eliminiert ist. Das heißt mit anderen Worten, dass ein so genannter Einspurbereich, welcher eine Zeit definiert, die zum Auswerfen eines der insbesondere stiftförmigen Betätigungselemente aus der Kulisse notwendig ist, verkürzt dargestellt werden kann.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs weist das Dämpfungssystem die Kontaktfläche des Gehäuses und/oder des Nockenträgers auf. Der Vorteil ist dadurch gegeben, dass das Dämpfungssystem bspw. bei einem Defekt oder bei einem Verschleiß der Kontaktfläche einfach auszutauschen ist und nicht das Gehäuse und/oder der Nockenträger getauscht werden muss. Der Austausch der Kontaktfläche kann auch dann angezeigt sein, sofern bspw. die Kontaktfläche, welche nicht durch das Dämpfungssystem realisiert ist, einen Verschleiß aufweist. Dies würde bspw. bedeuten, dass der Nockenträger zur Erzielung eines Anschlags nicht mehr seine vorgesehene Position einnimmt oder einnehmen kann. Sofern nun die der verschleißbehafteten Kontaktfläche gegenüberliegend ausgebildete Kontaktfläche einem den Verschleiß ausgleichenden und demgemäß in axialer Richtung dickeren Bauteil zugeordnet wird, welches in das Dämpfungssystem einsetzbar ist, kann auf einfache Weise der Verschleiß, und demgemäß die damit einhergehende mögliche Fehlposition des Nockenträgers, aufgehoben werden.
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Da die Aufprallenergie in axialer Richtung aufgrund der axialen Bewegung des Nockenträgers übertragen wird, ist es vorteilhaft wenn das Dämpfungssystem ein sich in axialer Richtung bewegbares unelastisches erstes Systemelement aufweist. Unter einem bewegbaren unelastischen Systemelement ist ein Systemelement zu verstehen, welches zwar bewegbar, jedoch keine, in der üblichen Anwendung des Ventiltriebs, Deformierung aufweist. Das heißt dieses Systemelement ist zwar axial bewegbar, kann jedoch aufgrund seiner Unelastizität eine Kontaktfläche sicherstellen, welche wiederholt nutzbar ist, da sie selbst nicht deformiert werden kann.
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Zur Herbeiführung der Elastizität des Dämpfungssystems weist dieses ein in axialer Richtung elastisches zweites Systemelement auf. Das heißt mit anderen Worten, dass dieses zweite Systemelement in axialer Richtung reversibel deformierbar, oder mit anderen Worten elastisch ausgebildet ist. Auch für das zweite Systemelement gilt, dass es in axialer Richtung deformierbar ist, so dass die Aufprallenergie, welche axial übertragen wird, direkt ohne Ausbildung von Querkräften aufgenommen werden kann.
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Von Vorteil für insbesondere eine weitere Reduzierung des Verschleißes ist die Herstellung eine als Kontaktfläche ausgebildete Elementfläche des Dämpfungssystems aus einem metallischen oder faserverstärkten Material. So kann bspw. bei der Herstellung des die Kontaktfläche aufweisenden Bauteils aus einem faserverstärkten Material neben der Verschleißreduzierung auch eine weitere Geräuschreduzierung realisiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist das Dämpfungssystem vorteilhaft in zumindest eine Ausnehmung des Gehäuses und/oder des Nockenträgers aufnehmbar ausgebildet.
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Sowohl die Geräuschreduzierung als auch die Verschleißreduzierung können mit einer fluidischen Unterstützung einer Bewegung des Dämpfungssystems gesteigert werden. Insbesondere sofern die fluidische Unterstützung pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet ist, kann eine weitere Dämpfung der Bewegung erzielt werden. Auch könnte bspw. das zweite Systemelement, welches elastisch ausgeführt ist, durch Luft oder Hydraulikflüssigkeit ersetzt werden.
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Das Dämpfungssystem ist bevorzugt in einem ein Radiallager bildenden Gehäuseabschnitt des Gehäuses ausgebildet, da dieser Abschnitt gut zugänglich ist, sofern das Dämpfungssystem im Gehäuse angeordnet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass bspw. auf einfache Weise, bspw. durch Bohren oder Fräsen, die Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Dämpfungssystem, auch bei bereits bestehenden Gehäusen, hergestellt werden kann. Damit ist auch ein weiterer Vorteil gegeben, nämlich die Nachrüstbarkeit eines existierenden Ventiltriebs mit dem vorgeschlagenen Dämpfungssystem.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, aufweisend ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf, wobei der Zylinderkopf zur Herbeiführung eines Ladungswechsels zumindest ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist, wobei das Einlassventil und das Auslassventil mit Hilfe eines Ventiltriebs betätigbar sind. Erfindungsgemäß ist der Ventiltrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet. Dadurch lässt sich insbesondere eine Lebensdauer der Verbrennungskraftmaschine steigern, da der Verschleiß des Ventiltriebs aufgrund seiner Ausbildung wesentlich reduziert ist. Ebenso lässt sich die Geräuschemission der Verbrennungskraftmaschine aufgrund der Reduzierung der Geräuschemission des Ventiltriebs bei einem Verstellen des Nockenhubs ebenfalls reduzieren. Auch ist die Möglichkeit gegeben, eine Wirkungsgradsteigerung der Verbrennungskraftmaschine herbeizuführen, da Ladungswechselverluste durch die Vermeidung eines Rückprellens des Nockenträgers reduziert werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es zeigen:
- 1 in einem Längsschnitt einen Ventiltrieb gemäß dem Stand der Technik in einer ersten Position,
- 2 in einem Längsschnitt den Ventiltrieb gem. 1 mit einer reduzierten Anzahl Bauteile in einem Ausschnitt,
- 3 in einem Längsschnitt den Ventiltrieb gemäß dem Stand der Technik in einer zweiten Position mit einer reduzierten Anzahl Bauteile in einem Ausschnitt,
- 4 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung einen erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 5 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt des Ventiltriebs gem. 4,
- 6 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung den Ventiltrieb gem. 4 ohne Anlaufscheibe,
- 7 in einer perspektivischen Ausschnittsdarstellung das Gehäuse des erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 8 in einem Längsschnitt einen Ausschnitt des Ventiltriebs gem. 7.
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Ein Ventiltrieb 1 für eine Verbrennungskraftmaschine 2 gemäß dem Stand der Technik ist wie in den 1 bis 3 dargestellt aufgebaut. Der Ventiltrieb 1 umfasst eine Nockenwelle 3, welche einen Nockenträger 4 in Form eines Schiebenockens die Nockenwelle 3 über seine axiale Länge umfassend, aufnehmend ausgebildet ist. Der Nockenträger 4 ist drehfest mittels einer formschlüssigen Verbindung 5, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form einer Keilverzahnung ausgestaltet ist, mit der Nockenwelle 3 ausgeführt, jedoch entlang einer Längsachse 6 relativ zur Nockenwelle 3 axial verschiebbar.
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Der Nockenträger 4 weist einen ersten Nocken 7 und einen zweiten Nocken 8 auf, wobei der erste Nocken 7 einem nicht näher dargestellten ersten Einlassventil und der zweiten Nocken 8 einem nicht näher dargestellten zweiten Einlassventil eines nicht näher dargestellten Zylinderkopfes der Verbrennungskraftmaschine 2 zugeordnet ist.
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Der Ventiltrieb 1 ist als variabler Ventiltrieb ausgebildet. Das heißt, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel Einlasssteuerzeiten der Verbrennungskraftmaschine 2 veränderbar ausgebildet sind. Selbstredend könnten auch Auslasssteuerzeiten oder Einlass- und Auslasssteuerzeiten mit dem Ventiltrieb 1 veränderbar ausgebildet werden. Das heißt mit anderen Worten, dass der Ventiltrieb 1 nicht ausschließlich für Einlassventile vorgesehen ist. Auch eine Variation der Steuerzeiten von Auslassventilen ist mit dem Ventiltrieb 1 möglich.
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Zur Fixierung einer axialen Position des Nockenträgers 4 auf der Nockenwelle 3 ist eine Rasteinrichtung 9 vorgesehen. Die Rasteinrichtung 9 umfasst einen hohlzylinderförmigen Stift 10, welcher in seinem Hohlraum 11 ein Rückstellelement 12 aufnehmend ausgeführt ist, wobei das Rückstellelement 12 in Form einer Schraubenfeder ausgestaltet ist. Der Stift 10 weist an seinem dem Nockenträger 4 zugewandt ausgebildeten Ende ein Rastelement 13 zur Herbeiführung einer zumindest formschlüssigen Verbindung mit dem Nockenträger 4 auf. Das Rastelement 13 ist als Kugel ausgeführt, welche in einen im Nockenträger 4 nutartig ausgebildeten ersten Aufnahmeraum 14 oder einen nutartig ausgebildeten zweiten Aufnahmeraum 15 eingreifen kann. Die Aufnahmeräume 14, 15 sind in axialer Richtung nebeneinander liegend angeordnet.
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Der Nockenträger 4 ist zumindest teilweise von einem Gehäuse 16 des Ventiltriebs 1 umfasst, wobei dieses Gehäuse 16 zumindest teilweise ein Lager 17 zur Lagerung der Nockenwelle 3 aufweist. Das Lager 17 ist als Radiallager ausgebildet. Eine das Lager 17 in axialer Richtung begrenzende Wandung 18 des Gehäuses 16, welche dem Nockenträger 4 zugewandt ausgebildet ist, dient einem Anschlagen des Nockenträgers 4 an dieser Wandung 18. Das heißt mit anderen Worten, dass zwischen dem Gehäuse 16 und dem Nockenträger 4 ein Kontakt ausbildbar ist, wobei der Kontakt eine erste Kontaktfläche 19 und eine der ersten Kontaktfläche 19 gegenüberliegende zweite Kontaktfläche 20 besitzt. Die erste Kontaktfläche 19 ist der Wandung 18 und die zweite Kontaktfläche 20 dem Nockenträger 4 zugeordnet. Selbstredend können die Kontaktflächen 19, 20 auch anderen Bauteilen zugeordnet sein, derart, dass der Kontakt nicht mehr unmittelbar zwischen dem Gehäuse 16 und dem Nockenträger 4 ausgebildet ist, sondern mittelbar.
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Sofern der Nockenträger 4, wie in den 1 und 2 illustriert, in seiner ersten Position verrastet ist, ist das Rastelement 13 im ersten Aufnahmeraum 14 positioniert. Der erste Aufnahmeraum 14 ist von dem aktuellen, für die erste Position relevanten Kontakt, in axialer Richtung entfernter ausgeführt, als der zweite Aufnahmeraum 15. Sofern der Nockenträger 4 in seiner zweiten Position, wie in 3 illustriert, angeordnet ist, ist das Rastelement 13 in dem zweiten Aufnahmeraum 15 gelagert, wobei der für die zweite Position relevante Kontakt in axialer Richtung entfernter ausgeführt, als der erste Aufnahmeraum 14. So kann auf einfache Weise eine Verschiebung und anschließende Arretierung des Nockenträgers 4 herbeigeführt werden.
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Wie den 1 bis 3 entnommen werden kann, sind die Nocken 7, 8 mit jeweils zwei unterschiedlichen Konturen 21, 22 ausgebildet. Die erste Kontur 21 weist einen ersten Abstand A1 zur Längsachse 6 auf, welcher kleiner ist als ein zweiter Abstand A2 der zweiten Kontur 22 zur Längsachse 6. In Abhängigkeit der Position des Nockenträgers 4 werden die Ventile von den Nocken 7, 8 mit der ersten Kontur 21 oder mit der zweiten Kontur 22 bewegt und weisen damit einen ersten Hub bzw. einen vom ersten Hub abweichenden zweiten Hub auf. Somit können auf einfache Weise durch axiale Verschiebung des Nockenträgers 4 der Hub und demgemäß die Öffnungszeit der entsprechend beaufschlagten Ventile variiert werden.
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Eine Betätigung des Nockenträgers 4 erfolgt über einen ersten Betätigungsstift 40 bzw. über einen zweiten Betätigungsstift 41. Welcher der Betätigungsstifte 40, 41 betätigt wird, ist abhängig von der gewünschten Position des Nockenträgers 4. Die Betätigungsstifte 40, 41 sind nicht um die Längsachse 6 drehbar, jedoch in radialer Richtung verschiebbar. Wie in 2, in welcher der Nockenträger 4 in seiner ersten Position angeordnet ist, illustriert ist, ist in dieser ersten Position der erste Betätigungsstift 40 in einer am Umfang des Nockenträgers 4 ausgebildeten Aufnahmenut 42, welche die Form einer Kulisse besitzt, eingreifend angeordnet. Eine Verschiebung des Nockenträgers 4 in seine zweite Position erfolgt durch Ausfahren des ersten Betätigungsstiftes 40 aus der Aufnahmenut 42 und Einfahren des zweiten Betätigungsstiftes 41 in die Aufnahmenut 42. Bei einem Wechsel der Positionen schlägt der Nockenträger 4 gegen die ihm gegenüberliegende Wandung 18.
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Das heißt mit anderen Worten, dass der Nockenträger 4 unabhängig aus welcher Position bei einem Positionswechsel die ihm gegenüberliegende Wandung 18 kontaktiert. Dabei kann es sich um die der Rasteinrichtung 9 nah ausgebildete Wandung 18 handeln, an die der Nockenträger 4 vor Positionierung in seine zweite Position anschlägt, oder um die der Rasteinrichtung 9 entfernt ausgebildete Wandung 18, an die der Nockenträger 4 vor der Positionierung in seine erste Position anschlägt. Es wird im Folgenden der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 anhand der Wandung 18 beschrieben, welche von der Rasteinrichtung 9 entfernt ausgebildet ist.
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Zur Vermeidung eines harten Aufschlagens, welches mit einem Geräusch verbunden ist und zur Reduzierung eines Verschleißes aufgrund des Auf- oder Anschlagens des Nockenträgers 4 am Gehäuse 16 weist der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 im Bereich seiner Kontaktflächen 19, 20 ein Dämpfungssystem 23 auf, welches elastisch verformbar ist.
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In den 4 bis 6 ist der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel illustriert. Ein die Wandung 18 aufweisender Gehäuseabschnitt 24 des Gehäuses 16 weist eine Ausnehmung 25 auf. Der Gehäuseabschnitt 24 weist des Weiteren das in Form eines Radiallagers ausgebildete Lager 17 auf, wobei die Ausnehmung 25 das Lager 17 zumindest teilweise umfassend ausgeführt ist. Die Ausnehmung 25 gliedert sich in diesem ersten Ausführungsbeispiel in einen ersten Ausnehmungsabschnitt 26, welcher bündig mit der Wandung 18 ausgeführt ist und einen zweiten Ausnehmungsabschnitt 27, welcher von der Wandung 18 abgewandt ausgebildet ist. Der sich an den ersten Ausnehmungsabschnitt 26 anschließende zweite Ausnehmungsabschnitt 27 weist mehrere Langlöcher 28 auf.
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Ein unelastisches, jedoch bewegbares erstes Systemelement 29 des Dämpfungssystems 23, welches in Form einer Anlaufscheibe ausgeführt ist, ist überwiegend im ersten Ausnehmungsabschnitt 26 aufgenommen, wobei Führungsstifte 30 zur Lagerung der Anlaufscheibe 29 in zumindest einem Teil der Anzahl der Langlöcher 28 aufgenommen sind. Die Führungsstifte 30 sind fest mit der Anlaufscheibe 29 verbunden.
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Zur Realisierung der elastischen Verformung des Dämpfungssystems 23 ist ein elastisches zweites Systemelement 31 ausgebildet, welches in Form einer Mehrzahl von elastisch verformbaren Stiften 32 ausgeführt ist, die in dem übrigen Teil der Anzahl der Langlöcher 28 aufgenommen sind. Die Anlaufscheibe 29, welche an ihrer dem Nockenträger 4 zugewandt ausgebildeten ersten Scheibenfläche 33 die erste Kontaktfläche 19 aufweist, steht an ihrer von der ersten Scheibenfläche 33 abgewandt ausgebildeten zweiten Scheibenfläche 34 mit den Stiften 32 in Kontakt. Zumindest steht sie bei der Beaufschlagung des Dämpfungssystems 23 mit den Stiften 32 in Kontakt. Das heißt mit anderen Worten, dass mittels des zweiten Systemelementes 31, welches elastisch verformbar ist, das gesamte Dämpfungssystem 23 ebenfalls elastisch verformbar ist. Aufgrund der Verformung des zweiten Systemelementes 31, welche in axialer Richtung auftritt, ist das zweite Systemelement 31 in axialer Richtung elastisch. Die Stifte 32 sind beispielhaft aus einem Elastomer ausgeführt.
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Die Anlaufscheibe 29 besitzt eine Dicke D, die kleiner ist als eine in axialer Richtung ausgebildete Tiefe T des ersten Ausnehmungsabschnitts 26. In ihrer unbeaufschlagten Position, wie sie in 6 illustriert ist, ist die Anlaufscheibe 29 bündig mit der Wandung 18 oder diese in Richtung des Nockenträgers 4 überragend angeordnet. Eine Positionierung des Nockenträgers 4 in seine einzunehmende Position führt zu einem Kontakt zwischen der am Nockenträger 4 ausgebildeten zweiten Kontaktfläche 20 und der an der Anlaufscheibe 29 ausgebildeten ersten Kontaktfläche 19, wobei die Anlaufscheibe 29 in den ersten Ausnehmungsabschnitt 26 zur Dämpfung des Aufpralls des Nockenträgers 4 auf die Anlaufscheibe 29 in Richtung des zweiten Ausnehmungsabschnitts 27 minimal in axialer Richtung verschiebbar ist. Die auf der von der ersten Kontaktfläche 19 abgewandt ausgebildeten Stifte 32 werden verformt, insbesondere zusammengedrückt, wodurch der Aufprall abgepuffert wird. Mit Hilfe der Stifte 32 wird somit die Bewegungsenergie, welche vom Nockenträger 4 auf die Anlaufscheibe 29 und somit auf die Stifte 32 übertragen wird, in innere Energie und/oder Lagerenergie umgewandelt, die sich in der Verformung der Stifte 32 und möglicherweise deren Erwärmung zeigt. Mit Hilfe der Anlaufscheibe 29 wird die Bewegungsenergie gleichmäßig auf die Stifte 32 übertragen.
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Im ersten Ausführungsbeispiel weist die Anlaufscheibe 29 an ihren Endbereichen 35 jeweils einen Führungsstift 30 auf. Das die erste Kontaktfläche 19 aufweisende erste Systemelement 29 in Form der Anlaufscheibe ist zumindest seine erste Scheibenfläche 33 aus einem metallischen oder faserverstärkten Material aufweisend hergestellt.
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Der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 7 und 8 ausgebildet. Das Dämpfungssystem 23 besteht aus dem unelastischen ersten Systemelement 29 in Form eines Hohlzylinders 36, dessen dem Nockenträger 4 zugewandt ausgebildete Seite einen Zylinderdeckel 37 aufweist, welcher die erste Kontaktfläche 19 besitzt. Das erste Systemelement 29 ist in der Ausnehmung 25, welche im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel in Form eines Langlochs ausgeführt ist, axial bewegbar aufgenommen, wobei zwischen einem Boden 38 des Langlochs 25 und dem ersten Systemelement 29 das zweite Systemelement 31 angeordnet ist, welches elastisch, in Form einer Schraubenfeder ausgebildet ist. Ebenso könnte das zweite Systemelement 31 auch aus einem Elastomer ausgeführt sein, bspw. in Form eines Stiftes.
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Das zweite Systemelement 31 ist somit in axialer Richtung elastisch ausgeführt. In die Ausnehmung 25 mündet ein Entlüftungskanal 39 ein, welcher während der Beaufschlagung des Dämpfungssystems 23 durch den Nockenträger 4 dem Entweichen der komprimierten Luft dient. Mittels des zweiten Systemelementes 31, welches elastisch verformbar ist, ist das gesamte Dämpfungssystem 23 ebenfalls elastisch verformbar.
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Bei einem Wechsel der Nocken 7, 8 stößt der Nockenträger 4 gegen das erste Systemelement 29, welches in seiner nichtbeaufschlagten Position, somit bei entspanntem zweiten Systemelement 31, aus der Ausnehmung 25 in Richtung des Nockenträgers 4 hinausragend positioniert ist. Der Nockenträger 4 schiebt das erste Systemelement 29 in die Ausnehmung 25, wobei das zweite Systemelement 31 komprimiert wird und die komprimierte Luft über den Entlüftungskanal 39 nach Außen geführt wird. Mit Hilfe des zweiten Systemelementes 31, welches elastisch ausgeführt ist, wird die Bewegungsenergie, welche vom Nockenträger 4 auf das erste Systemelement 29 übertragen wird, in Reibungsenergie umgewandelt, die sich in einer Kompression des zweiten Systemelementes 31 und möglicherweise deren Erwärmung zeigt.
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Sobald über eine Verschiebung des Nockenträgers 4 ein Wechsel der Nocken 7, 8 durchgeführt wird, und der Nockenträger 4 ausgehend von der ersten Position in seiner zweite Position verschoben wird, entspannt sich das, in der von der Rasteinrichtung 9 entfernt ausgebildeten Wandung 18 angeordnete zweite Systemelement 31 und nimmt seine nichtbeaufschlagte Position wieder ein. Das in der der Rasteinrichtung 9 nah ausgebildeten Wandung 18 angeordnete Dämpfungssystem 23 wird nun bei der Einnahme der zweiten Position entsprechend beaufsch lagt.
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Die in den 7 und 8 dargestellte nichtbeaufschlagte Position des Dämpfungssystem 23, welches an der von der Rasteinrichtung 9 entfernt ausgebildeten Wandung 18 angeordnet ist, stellt sich in der zweiten Position des Nockenträgers 4 ein. Somit ergibt sich die beaufschlagte Position dieses Dämpfungssystems 23 in der ersten Position des Nockenträgers 4.
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Der die erste Kontaktfläche 19 aufweisende Zylinderdeckel 37 des ersten Systemelements 29 ist aus einem metallischen Material hergestellt und könnte bspw. auch aus faserverstärkten Material hergestellt sein.
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In einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist das Dämpfungssystem 23 nicht luftbeaufschlagt, sondern hydraulisch beaufschlagt, wodurch eine weitere Dämpfung beim Anschlagen des Nockenträgers 4 erzielbar ist.
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Selbstredend sind die vorgestellten Dämpfungssysteme 23 des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Ausführungsbeispiels kombinierbar dahingehend, dass eine Wandung 18 das Dämpfungssystem 23 des ersten Ausführungsbeispiels aufweist und die andere, die der einen Wandung 18 gegenüberliegend ausgebildete Wandung 18 das Dämpfungssystem 23 des zweiten Ausführungsbeispiels besitzt. Ebenso ist es unzweifelhaft, dass die Dämpfungssysteme 23 auch im Nockenträger 4 ausgebildet sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 3
- Nockenwelle
- 4
- Nockenträger
- 5
- Formschlüssige Verbindung
- 6
- Längsachse
- 7
- Erster Nocken
- 8
- Zweiter Nocken
- 9
- Rasteinrichtung
- 10
- Stift
- 11
- Hohlraum
- 12
- Rückstellelement
- 13
- Rastelement
- 14
- Erster Aufnahmeraum
- 15
- Zweiter Aufnahmeraum
- 16
- Gehäuse
- 17
- Lager
- 18
- Wandung
- 19
- Erste Kontaktfläche
- 20
- Zweite Kontaktfläche
- 21
- Erste Kontur
- 22
- Zweite Kontur
- 23
- Dämpfungssystem
- 24
- Gehäuseabschnitt
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Erster Ausnehmungsabschnitt
- 27
- Zweiter Ausnehmungsabschnitt
- 28
- Langloch
- 29
- Erstes Systemelement
- 30
- Führungsstift
- 31
- Zweites Systemelement
- 32
- Stift
- 33
- Erste Scheibenfläche
- 34
- Zweite Scheibenfläche
- 35
- Endbereich
- 36
- Hohlzylinder
- 37
- Zylinderdeckel
- 38
- Boden
- 39
- Entlüftungskanal
- 40
- Erster Betätigungsstift
- 41
- Zweiter Betätigungsstift
- 42
- Aufnahmenut
- A1
- Erster Abstand
- A2
- Zweiter Abstand
- D
- Dicke
- T
- Tiefe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010022709 A1 [0003]