DE102013218182A1

DE102013218182A1 - Schiebenockensystem mit Bügelarretierung

Info

Publication number: DE102013218182A1
Application number: DE201310218182
Authority: DE
Inventors: Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-03-12

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung (1) zur Verstellung der Schiebenocken in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes (4, 5), wobei die Aktorvorrichtung (1) ein maschinenfestes Gehäuse (3) aufweist und die Verschiebenuten in einem radial vorstehenden Nutabschnitt des Schiebenockens angeordnet sind, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung der Schiebenocken in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung zumindest einen mittels eines Federelements (24) belasteten Arretierkörper aufweist, der mit je einer den axialen Positionen zugeordneten Arretierkerbe (11 bis 13) an einem Bügel (8) in Wirkverbindung steht, wobei der Bügel (8) den Nutabschnitt umgreift, die Arretiervorrichtung im Gehäuse (3) der Aktorvorrichtung (1) angeordnet ist und der Bügel (8) in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung am Gehäuse (3) gelagert ist und wobei der Arretierkörper von einer lösbaren Klemmeinrichtung beherrscht ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung zur Verstellung der Schiebenocken in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes, wobei die Aktorvorrichtung ein maschinenfestes Gehäuse aufweist und die Verschiebenuten in einem radial vorstehenden Nutabschnitt des Schiebenockens angeordnet sind, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung der Schiebenocken in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung zumindest einen mittels eines Federelements belasteten Arretierkörper aufweist, der mit je einer den axialen Positionen zugeordneten Arretierkerbe an einem Bügel in Wirkverbindung steht, wobei der Bügel den Nutabschnitt umgreift.
Ein derartiges gattungsbildendes Schiebenockensystem ist aus der DE 10 2011 050 484 A1 bekannt. Bei diesem Schiebenockensystem ist die Arretiervorrichtung quer zur Aktorvorrichtung ausgerichtet und getrennt von dieser an einem Zylinderkopfdeckel der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelagert. Diese Ausgestaltung benötigt daher einen großen Bauraum, der bei kleineren Brennkraftmaschinen nicht zur Verfügung steht. Weiterhin hat der winklig ausgebildete Bügel keine exakte Führung, so dass er auf dem Hochkreis des Nutabschnittes geführt ist und dort schleift. Weiterhin sind an dem Bügel lange Schultern angebracht, die mit den Flanken des Nutabschnittes korrespondieren. Diese langen Schultern sind erforderlich, um beim Verschieben von einer axialen Position der Arretiervorrichtung zur anderen das Moment aufnehmen zu können. Die langen Schultern des Bügels sind groß und unverhältnismäßig schwer. Es liegt auch eine große Toleranzkette vor, da die Arretiervorrichtung und die Aktorvorrichtung als separate Bauteile mit jeweiliger Positionstoleranz und jeweiligem Aufnahmespiel (Bauteil zu Abnahmebohrung) im Zylinderkopf vorgesehen sind. Das bekannte Schiebenockensystem ist auch kostenaufwändig in der Herstellung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiebenockensystem der gattungsbildenden Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile behoben werden und eine möglichst kurze Toleranzkette zwischen der Aktorvorrichtung und dem Schiebenocken gegeben ist. Weiterhin soll sichergestellt werden, dass der Bügel und damit der Schiebenocken an der jeweiligen Position sicher gehalten werden und dass keine ungewollte axiale Verschiebung der Schiebenocken auftritt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Arretiervorrichtung im Gehäuse der Aktorvorrichtung angeordnet ist, dass der Bügel in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung am Gehäuse gelagert ist und dass der Arretierkörper von einer lösbaren Klemmeinrichtung beherrscht ist. Der Bügel und die zugehörige Arretiervorrichtung sind im Gehäuse integriert und nehmen nur einen geringen Bauraum und ein geringes Gewicht in Anspruch. Durch die Klemmeinrichtung wird sichergestellt, dass der Arretierkörper in der Arretierkerbe sicher und eindeutig formschlüssig gehalten wird, so dass keine Verschiebung bzw. Endrastung des Bügels erfolgen kann. Diese Einrichtung dient auch der Festlegung des Bügels während der Montage.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Lösen der Klemmeinrichtung durch die Aktorvorrichtung erfolgt. Da die Aktorvorrichtung für das Ausfahren der Aktorstifte und Verschieben des Schiebenockens verantwortlich ist, ist es sinnvoll, ein zeitlich abgestimmtes Lösen der Klemmeinrichtung und damit Lösen des Arretierkörpers ebenfalls durch die Aktorvorrichtung vorzunehmen, damit der Bügel durch den Schiebenocken verschoben werden kann. Die Geometrie zwischen dem Arretierkörper und der jeweiligen Arretierkerbe ist so gewählt, dass nur ein kleiner Teil der Kraft des Schiebenockens in Richtung zum Arretierkörper übertragen wird.
Bei einem Schiebenockensystem mit zumindest einem Element an der Aktorvorrichtung zum Betätigen der Aktorstifte wird vorgeschlagen, dass das Element auch als Betätigungselement zum Lösen der Klemmeinrichtung ausgebildet ist. Dadurch erfolgen das Ausfahren der Aktorstifte und das Lösen der Klemmeinrichtung durch dasselbe Betätigungselement. Dabei ist in Wirkrichtung zwischen zumindest einem Betätigungselement und einem Aktorstift ein Schwing- oder Schlepphebel eingebaut, der eine Zunge zum Lösen der Klemmeinrichtung aufweist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Arretierkörper eine Arretierhülse auf, die im Gehäuse der Aktorvorrichtung gelagert ist und mit Klemmkörpern in Verbindung steht. Die Klemmkörper sind dabei von einem Konus eines Steuerstiftes beherrscht, wobei der Steuerstift durch das Federelement belastet ist, das sich zwischen der Arretierhülse und der inneren Stirnfläche des Steuerstiftes befindet. Dadurch wird einerseits eine Belastung der Arretierhülse in Richtung zu den Arretierkerben erreicht und andererseits der Steuerstift mit Konus so belastet, dass der Konus auf die Klemmkörper eine im Wesentlichen radiale Kraft ausübt, so dass diese zwischen dem Konus und der Gehäuseinnenwand eingeklemmt werden und die Arretierhülse festlegen, so dass diese nicht mehr aus der jeweiligen Arretierkerbe entweichen kann.
Durch Verschwenken eines Schwing- oder Schlepphebels durch das jeweilige Betätigungselement der Aktorvorrichtung wird einerseits der Aktorstift in Richtung zur jeweiligen Schiebenut bewegt und andererseits über die Zunge der Steuerstift entgegen der Kraft des Federelements verschoben, so dass der Konus sich von den Klemmkörpern löst und die Klemmung der Arretierhülse aufgehoben wird.
Der Abstand zwischen der Zunge und dem inneren Ende des Steuerstiftes ist so bemessen, dass die Zunge den Steuerstift erst dann erreicht, wenn der Aktorstift bis etwa zur Hälfte seiner Ausfahrstrecke durch den Schwing- oder Schlepphebel verschoben ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Arretiervorrichtung nicht zu früh gelöst wird und nicht zu früh eine Verschiebung des Schiebenockens samt Bügel erfolgen kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zusätzlich zur Arretierung mittels der lösbaren Klemmeinrichtung eine federbelastete Arretiereinheit vorgesehen ist, die mit denselben oder eigenen Arretierkerben am Bügel in Wirkverbindung steht. Dies ist dann von Vorteil, wenn aufgrund von Spielen, Toleranzen oder Verschleiß nicht der gesamte axiale Hub des Schiebenockens erreicht wird. Den Restweg von wenigen zehntel Millimetern übernimmt dann die federbelastete Arretiereinheit in Verbindung mit einer Arretierkerbe und zieht dabei den Schiebenocken in die gewünschte Position. Die endgültige Haltefunktion übernimmt dann die Arretierung mit Klemmeinrichtung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beschrieben:
1 zeigt eine Seitenansicht einer Aktorvorrichtung mit eingebauter Arretiervorrichtung;
2 zeigt einen Schnitt durch die Aktorvorrichtung gemäß der Linie B-B in 1;
3 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie A-A in 2;
4 zeigt einen Teilausschnitt gemäß dem Kreis F in 2;
5 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie D-D in 2 und
6 zeigt einen Teilausschnitt gemäß dem Kreis E in 5.
In den 1 bis 6 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Aktorvorrichtung bezeichnet, die, nicht näher dargestellt, an einem Zylinderkopf oder einem Bauteil eines Zylinderkopfes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigbar ist. Die Aktorvorrichtung enthält allgemein bekannt, elektromagnetische Einheiten, die bei Bestromung Betätigungselemente 2 aktivieren, so dass diese axial ausfahren. Die Aktorvorrichtung 1 weist weiterhin ein Gehäuse 3 auf, das halsförmig ausgebildet ist und im Betriebszustand des Schiebenockensystems in einer Öffnung des Zylinderkopfes oder eines Bauteils desselben ortsfest eingesetzt ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Aktorstifte 4 und 5 vorgesehen, die von je einem Betätigungselement 2 beherrscht sind. Zwischen den Betätigungselementen 2 und je einen Aktorstift 4 und 5 ist je ein Schwinghebel 6 und 7 eingebaut, die beim Ausfahren eines der Betätigungselemente 2 je einen Aktorstift 4 oder 5 auswärts bewegen. Die Aktorstifte 4 und 5 sind durch Federn belastet, so dass sie sich selbsttätig zurück bewegen, wenn die Bewegung des jeweiligen Betätigungselements 2 zurückgenommen wird. Am äußeren Ende des Gehäuses 3 ist ein Bügel 8 eingebaut, der mittels seitlichen Längsführungslaschen 9 und 10 am Gehäuse 3 geführt ist. In der Längsführungslasche 10 sind Arretierkerben 11, 12 und 13 eingearbeitet, während in der Längsführungslasche 9 Arretierkerben 14, 15 und 16 vorgesehen sind. Die Arretierkerben 14, 15 und 16 stehen mit einer Kugel 17 in Wirkverbindung, die im Gehäuse 3 geführt und von einer Feder 18 in Richtung zu den Arretierkerben 14 bis 16 belastet ist. Mit den Arretierkerben 11 bis 13 steht eine Arretierhülse 19 in Wirkverbindung, die im Gehäuse 3 geführt ist. Am inneren Ende der Arretierhülse 19 sind Klemmkörper 20 eingebaut, die als Kugeln ausgeführt sind. Im Anschluss an die Klemmkörper 20 ist ein Ring 21 eingelegt, der von einer Druckfeder 22 belastet ist, die sich an einer am Gehäuse 3 befestigten Hülse abstützt. In der Arretierhülse 19 ist ein Steuerstift 23 eingebaut, der sich mittels eines Federelements 24 an der Arretierhülse 19 abstützt. Der Steuerstift 23 weist einen Konus 25 auf, der so ausgeführt ist, dass das Federelement 24 eine Verklemmung der Arretierhülse 19 zwischen dem Konus 25 und der Wand im Gehäuse 3 bewirkt. Ist die Arretierhülse 19, wie in den 5 und 6 dargestellt, in einer der Arretierkerben 11 bis 13 eingerastet, so verhindert die Klemmung der Klemmkörper 20 zwischen dem Konus 25 und der Innenwand des Gehäuses 3 eine Bewegung der Arretierhülse aus einem der Arretierkerben 11 bis 13.
Wie in den 2 und 4 dargestellt ist, ragen die Aktorstifte 4 und 5 durch einen Längsschlitz im Bügel 8 hindurch und können ausgefahren mit einer Verschiebenut in Wirkverbindung treten. Die Kugel 17 mit Feder 18 und die Arretierhülse 19 mit den zusätzlichen Bauteilen sind seitlich zu den Aktorstiften 4 und 5 versetzt angeordnet. Die Schwinghebel 6 und 7 haben angeformte Zungen 26 und 27, die versetzt zu dem jeweiligen inneren Ende des Aktorstiftes bis zu dem Steuerstift 23 reichen, der im Inneren des Gehäuses 3 herausragt, so dass der jeweilige Schwinghebel 6 oder 7 sowohl den jeweiligen Aktorstift 4 oder 5 als auch das innere Ende des Steuerstiftes 23 kontaktiert. Dabei ist der Abstand des inneren Endes des Steuerstiftes 23 zur jeweiligen Zunge 26 und 27 so gewählt, dass die Klemmung erst dann aufgehoben wird, wenn, wie in den 3 und 4 dargestellt, der Aktorstift 5 sich schon ein Stück aus dem Gehäuse 3 heraus bewegt hat.
Bezugszeichenliste

1: Aktorvorrichtung
2: Betätigungselemente
3: Gehäuse
4, 5: Aktorstifte
6, 7: Schwinghebel
8: Bügel
9, 10: Längsführungslaschen
11, 12, 13: Arretierkerben
14, 15, 16: Arretierkerben
17: Kugel
18: Feder
19: Arretierhülse
20: Klemmkörper
21: Ring
22: Druckfeder
23: Steuerstift
24: Federelement
25: Konus
26, 27: Zungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011050484 A1 [0002]

Claims

Schiebenockensystem mit zumindest einem Schiebenocken, der auf zumindest einer axial festgelegten Grundwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zur Bildung einer Nockenwelle drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist, mit zumindest einer Aktorvorrichtung (1) zur Verstellung der Schiebenocken in unterschiedliche axiale Positionen mittels zumindest eines in eine Verschiebenut am Umfang des Schiebenockens eingreifbaren Aktorstiftes (4, 5), wobei die Aktorvorrichtung (1) ein maschinenfestes Gehäuse (3) aufweist und die Verschiebenuten in einem radial vorstehenden Nutabschnitt des Schiebenockens angeordnet sind, und mit einer Vorrichtung zur Arretierung der Schiebenocken in den unterschiedlichen axialen Positionen, wobei die Arretiervorrichtung zumindest einen mittels eines Federelements (24) belasteten Arretierkörper aufweist, der mit je einer den axialen Positionen zugeordneten Arretierkerbe (11 bis 13) an einem Bügel (8) in Wirkverbindung steht, wobei der Bügel (8) den Nutabschnitt umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung im Gehäuse (3) der Aktorvorrichtung (1) angeordnet ist, dass der Bügel (8) in einer parallel zur Drehachse der Grundwelle ausgerichteten Längsführung am Gehäuse (3) gelagert ist und dass der Arretierkörper von einer lösbaren Klemmeinrichtung beherrscht ist.
Schiebenockensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Klemmeinrichtung durch die Aktorvorrichtung (1) erfolgt.
Schiebenockensystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit zumindest einem Element an der Aktorvorrichtung (1) zum Betätigen der Aktorstifte (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass das Element als Betätigungselement (2) zum Lösen der Klemmeinrichtung ausgebildet ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Wirkrichtung zwischen zumindest einem Betätigungselement (2) und einem Aktorstift (4 oder 5) zumindest ein Schwing- (6, 7) oder Schlepphebel eingebaut ist, der eine Zunge (26, 27) zum Lösen der Klemmeinrichtung aufweist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierkörper als Arretierhülse (19) ausgebildet ist, die im Gehäuse (3) der Aktorvorrichtung (1) gelagert ist, wobei die Arretierhülse (19) von Klemmkörpern (20) und die Klemmkörper (20) von einem Konus (25) eines Steuerstiftes (23) beherrscht sind.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstift (23) bis zum inneren Ende des Gehäuses (3) geführt ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (24) zwischen der Arretierhülse (19) und dem Steuerstift (23) angeordnet ist.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Zungen (26, 27) und dem inneren Ende des Steuerstiftes (23) so bemessen ist, dass die Zungen (26, 27) den Steuerstift (23) dann erreichen, wenn die Aktorstifte (4, 5) bis etwa zur Hälfte ihrer Ausfahrstrecke durch die Schwing- (6, 7) oder Schlepphebel verschoben sind.
Schiebenockensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Arretierung mit lösbarer Klemmeinrichtung eine federbelastete Arretiereinheit vorgesehen ist, die mit denselben (11 bis 13) oder eigenen Arretierkerben (14 bis 16) am Bügel (8) in Wirkverbindung steht.