DE102011002136B4 - Schaltbare Nockenwelle - Google Patents

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Abstract

Schaltbare Nockenwelle (1), wobei die Nockenwelle (1) eine drehend antreibbare Grundnockenwelle (2) und mindestens ein in der Grundnockenwelle (2) gelagertes und in deren Längsrichtung verschiebbares Schiebestück (5) aufweist, wobei das Schiebestück (5) mindestens ein Nockenpaket (7, 8) mit mindestens zwei Nocken (9, 10) mit unterschiedlichen Profilen aufweist, sowie mit einer Einrichtung (14, 11, 12) zum Verschieben des mindestens einen Schiebestücks (5) in unterschiedliche Schaltstellungen der Nockenprofile,dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundnockenwelle (2) zwei Schiebestücke (5) gelagert sind und jedem Schiebestück (5) eine Schiebewelle (11) und ein Aktuator (14), zum Verschieben dieser Schiebewelle (11) in entgegengesetzten Richtungen, zugeordnet ist, wobei die beiden Aktuatoren (14) im Bereich abgewandter Enden der Grundnockenwelle (2) angeordnet sind, sowie die Grundnockenwelle (2) die jeweilige Schiebewelle (11) konzentrisch zur Drehachse der Grundnockenwelle (2) aufnimmt, die jeweilige Schiebewelle (11) in Achsrichtung der Grundnockenwelle (2) relativ zu dieser verschieblich ist, wobei die jeweilige Schiebewelle (11) mittels eines Verbindungselements (12), das eine Durchgangsöffnung (13) der Grundnockenwelle (2) radial durchsetzt, mit dem zugeordneten Schiebestück (5) verbunden ist, sowie die jeweilige Schiebewelle (11) im Bereich eines jeweiligen Endes der Grundnockenwelle (2) mit dem zugeordneten Aktuator (14) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine schaltbare Nockenwelle, wobei die Nockenwelle eine drehend antreibbare Grundnockenwelle und mindestens ein in der Grundnockenwelle gelagertes und in deren Längsrichtung verschiebbares Schiebestück aufweist, wobei das Schiebestück mindestens ein Nockenpaket mit mindestens zwei Nocken mit unterschiedlichen Profilen aufweist, sowie mit einer Einrichtung zum Verschieben des mindestens einen Schiebestücks in unterschiedliche Schaltstellungen der Nockenprofile.
  • 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 der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2008 005 639 A1 bekannt. Dort ist eine Nockenwelle mit zwei in der Grundnockenwelle verschiebbaren Schiebestücken beschrieben. Jede Grundnockenwelle weist vier Nockenpakete auf, wobei jedes Nockenpaket zwei Nocken aufweist. Jeweils ein aus zwei benachbarten Nockenpaketen gebildetes Nockenpaketpaar dient dem Betätigen der Ventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Die beiden Nocken des jeweiligen Nockenpakets besitzen unter- schiedliche Nockenprofile. Eine zwischen den beiden Schiebestücken angeordnete angeordnete 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 der DE 10 2007 016 977 A1 , DE 10 2009 034 990 A1 und DE 10 2009 039 733 A1 sind schaltbare Nockenwellen bekannt, bei denen Schiebestücke, die Nocken mit unterschiedlichen Profilen aufweisen, in einer drehend antreibbaren Grundnockenwelle in deren Längsrichtung verschieblich gelagert sind. Derartige schaltbare Nockenwellen sind ferner aus den nachveröffentlichten Druckschriften DE 10 2010 021 622 A1 und DE 10 2010 025 100 A1 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine schaltbare Nockenwelle der eingangs genannte Art so weiter zu bilden, dass bei baulich einfacher, kompakter Gestaltung der Nockenwelle ein Hin- und Herschalten des die unterschiedlichen Nockenprofile aufweisenden Schiebestücks möglich ist.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine schaltbare Nockenwelle die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
  • Die Grundnockenwelle nimmt zwei konzentrisch zur Drehachse der Grundnockenwelle angeordnete Schiebewellen auf, die in Achsrichtung der Grundnockenwelle relativ zu dieser verschieblich sind. Die jeweilige Schiebewelle ist mittels eines Verbindungselementes, das eine Durchgangsöffnung der Grundnockenwelle radial durchsetzt, mit dem zugeordneten Schiebestück verbunden. Die jeweilige Schiebewelle ist im Bereich eines jeweiligen Endes der Grundnockenwelle mit einem Aktuator zum Verschieben der Schiebewelle in entgegengesetzten Richtungen verbunden.
  • Bei der schaltbaren Nockenwelle ist somit der jeweilige Aktuator im Bereich eines Endes der Grundnockenwelle positioniert. Dies ermöglicht es, den Aktuator kompakt anzuordnen, mit einer nur relativ geringen Erstreckung in Achsrichtung der Grundnockenwelle. Vom Aktuator wird die Bewegung unmittelbar auf die diesem zugeordnete Schiebewelle übertragen, die ihrerseits die Bewegung des Aktuators mittels des Verbindungselements auf das diesem zugeordnete Schiebestück überträgt.
  • Die schaltbare Nockenwelle ist so ausgebildet, dass in der Grundnockenwelle zwei Schiebestücke gelagert sind und jedem Schiebestück eine Schiebewelle und ein Aktuator zugeordnet ist. Die Aktuatoren sind im Bereich abgewandter Enden der Grundnockenwelle angeordnet.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn mittels eines Schiebestücks bzw. des jeweiligen Schiebestücks die Schaltung der Zylinder paarweise erfolgt. Bei zwei Schiebestücken werden mittels des einen Schiebestücks die Zylinder 1 und 2 und mittels des anderen Schiebestücks die Zylinder 3 und 4 geschaltet. Es handelt sich bei der Verbrennungskraftmaschine demzufolge insbesondere um einen Vierzylinder Reihenmotor. Es ist aber genauso denkbar, dass die schaltbare Nockenwelle eine Zylinderbank der Brennkraftmaschine betrifft, In diesem Fall ist pro Zylinderbank eine schaltbare Nockenwelle mit mindestens einem verschiebbaren Schiebestück vorgesehen.
  • Die Erfindung zielt insbesondere darauf ab, dass mittels eines ersten Schiebestücks eine paarweise Zylinderschaltung erfolgt und mittels eines zweiten Schiebestücks gleichfalls eine paarweise Zylinderschaltung eines benachbarten Zylinderpaares erfolgt. Es ist aber genauso denkbar, dass mittels des ersten Schiebestücks die paarweise Zylinderschaltung erfolgt und mittels des zweiten Schiebestücks nur ein einzelner, diesem Zylinderpaar benachbarter Zylinder geschaltet wird. Demzufolge kann die schaltbare Nockenwelle Bestandteil einer Brennkraftmaschine mit drei, vier oder fünf Zylindern in Reihe oder dieser Anzahl von Zylindern pro Zylinderbank sein.
  • Die erfindungsgemäße schaltbare Nockenwelle findet insbesondere Anwendung in dem Fall, in dem das jeweilige Schiebestück Nockenpakete zum Steuern zweier Einlass- oder Auslassventile pro Zylinder der Brennkraftmaschine aufweist.
  • Das Verbindungselement, das die Grundnockenwelle und das jeweilige Schiebestück miteinander verbindet, ist insbesondere als Verbindungsstift ausgebildet. Das Verbindungselement bzw. der Verbindungsstift durchsetzt insbesondere die als Langloch ausgebildete Durchgangsöffnung, wobei sich das Langloch in Längserstreckung der Grundnockenwelle erstreckt.
  • Der Aktuator zum Verschieben der Schiebewelle in entgegengesetzten Richtungen kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Der Aktuator ist insbesondere mechanisch, elektrisch oder hydraulisch wirksam.
  • Eine konkrete Gestaltung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Aktuator eine mit der Schiebewelle verbundende Schaltkulisse mit mindestens einer Kulissenbahn und einen ortsfest gelagerten, in die Kulissenbahn einfahrbaren Schaltstift aufweist. Die Hin- und Rückschaltung des Schiebestücks und damit der Nocken des jeweiligen Nockenpakets lässt sich auf besonders einfache Art und Weise dadurch bewerkstelligen, dass die Schaltkulisse zwei Kulissenbahnen aufweist und zwei Schaltstifte vorgesehen sind, wobei die Schiebewelle bei Drehung der Grundnockenwelle und Eingriff des einen Schaltstifts in die diesem zugeordneten Kulissenbahn in der einen Richtung verschoben wird und bei Drehung der Grundnockenwelle und Eingriff des anderen Schaltstifts in die diesem zugeordnete Kulissenbahn in die andere, entgegengesetzte Richtung verschoben wird.
  • Gemäß einer modifizierten konkreten Gestaltung ist ferner vorgesehen, dass der Aktuator einen koaxial zur Schiebewelle angeordneten Bolzen aufweist. Der Bolzen ist somit Teil des Aktuators. Er ist mit der Schiebewelle verbunden, so dass sich die axiale Bewegung des Bolzens auf die Schiebewelle überträgt. Ein solcher Aktuator benötigt demnach keine mit der Schiebewelle verbundene Schaltkulisse. Der Aktuator wird insbesondere elektrisch oder hydraulisch betrieben, dahingehend, dass dessen Bolzen hin und her bewegt wird, um das jeweilige Schiebestück von der einen Schaltstellung in die andere Schaltstellung und umgekehrt zu bewegen.
  • Durch einen von der Steuerung der Brennkraftmaschine ausgelösten Impuls verschiebt der Aktuator die Schiebewelle und damit das Schiebestück 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 Schaltung erfolgt im gemeinsamen Grundkreis der Zylinderpaare.
  • Während des Motorlaufs rotiert die Grundnockenwelle mit den darauf befindlichen Schiebestücken und der innenliegenden Schiebewelle mit halber Kurbelwellendrehzahl. Die Schiebestücke befinden sich zum Beispiel in einer ersten Schaltstellung und werden durch einen Rastmechanismus in Position gehalten. Relativ zur Drehbewegung der Grundnockenwelle befindet sich die Schiebewelle außerhalb des Schaltvorgangs in Ruhe. Bei einem Vierzylinder Reihenmotor erfolgt die Schaltung für die Zylinder 1 und 2 von der einen Schaltstellung in die andere Schaltstellung durch den Schaltstift des einen Aktuators, der ausfährt und - bei der Ausführungsform mit der Schaltkulisse - in die Kulissenbahn der einen Schaltkulisse einspurt. Das Kulissenstück übersetzt jetzt die Drehbewegung der Grundnockenwelle in eine axiale Bewegung der Schiebewelle. Durch das Verbindungselement/den Verbindungsstift wird die axiale Bewegung der Schiebewelle auf das Schiebestück übertragen. Dieser Vorgang wiederholt sich entsprechend für die Zylinder 3 und 4 über die Ansteuerung der anderen Schiebewelle mittels des anderen Aktuators der dem anderen Schiebestück zugeordnet ist. Am Ende einer Umdrehung der Grundnockenwelle sind beide Schiebestücke von der einen Stellung in die andere Stellung geschoben. Der Verschiebeweg wird allein durch die Gestaltung der Kulissen festgelegt. Die Rückschaltung der Zylinder erfolgt nach dem vorstehend beschriebenen Schema. Bei der Ausführungsform mit dem den Bolzen aufweisenden Aktuator wird durch Ansteuerung des Aktuators der Bolzen in dessen Längsrichtung und damit in Längsrichtung der Schiebewelle verfahren und überführt somit durch Verschieben der Grundnockenwelle das Schiebestück von der einen Schaltstellung in die andere Schaltstellung. Beim Zurückbewegen des Bolzens erfolgt die Rückschaltung.
  • Es ist bei der schaltbaren Nockenwelle unter Berücksichtigung deren beschriebenen Weiterbildungen somit insbesondere vorgesehen, dass die Steuerung der Schiebestücke mit Nocken für die Zylinder 1 und 2 und die Zylinder 3 und 4 über jeweils zwei Aktuatoren betreffend Hin- und Rückschaltung erfolgt. Die Aktuatoren für die Zylinderpaare können unabhängig voneinander angesteuert werden. Es ist grundsätzlich ein Mischbetrieb möglich, zum Beispiel um einen anderen Drehmomentverlauf der Brennkraftmaschine zu erzielen. Eine paarweise Schaltung der Zylinder ist bei Mehrzylinder-Motoren mit geraden Zylinderzahlen möglich. Bei Mehrzylindermotoren mit ungeraden Zylinderzahlen, zum Beispiel bei einem Dreizylindermotor oder einem Fünfzylindermotor erfolgt eine Mischung zwischen paarweiser Schaltung und Einzelschaltung.
  • 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.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung der in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiele, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigt:
    • 1 für ein erstes Ausführungsbeispiel eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen schaltbaren Nockenwelle,
    • 2 eine räumliche Ansicht der Bauteile, die die schaltbare Nockenwelle bilden,
    • 3 eine Seitenansicht der schaltbaren Nockenwelle,
    • 4 eine Stirnansicht der schaltbaren Nockenwelle,
    • 5 einen Schnitt durch die schaltbare Nockenwelle gemäß der Linie V-V in 3,
    • 6 einen Schnitt durch die schaltbare Nockenwelle im Bereich eines Nockenwellenendes gemäß der Linie VI-VI in 4,
    • 7 für ein zweites Ausführungsbeispiel eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen schaltbaren Nockenwelle.
  • Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich zunächst auf die Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der 1 bis 6:
  • 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. Die Grundnockenwelle 2 weist 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 sind zwei Schiebestücke 5 vorgesehen, wobei jedes Schiebestück 5 zwei Keilverzahnungen 4 zugeordnet ist. Mit den Keilverzahnungen 4 am Außendurchmesser der Grundnockenwelle 2 wirken Keilverzahnungen 6 am Innendurchmesser der Schiebestücke zusammen. Jedes Schiebestück 5 ist zwei benachbarten Zylindern zugeordnet, somit das eine Schiebestück 5 dem ersten und zweiten Zylinder und das andere Schiebestück 5 dem dritten und vierten Zylinder. Jedes der Schiebestücke 5 ist weitgehend identisch ausgebildet und weist vier Nockenpakete auf, wobei das jeweilige Nockenpaket als Nockenpaar ausgebildet ist. Die beiden Nockenpakete 7 für die Einlassventile des einen Zylinders sind identisch ausgebildet wie die beiden Nockenpakete 8 der beiden Einlassventile des anderen Zylinders, bezogen auf das jeweilige Schiebestück 5. Allerdings sind die Nockenpakete 7 und 8 zueinander verdreht angeordnet, und zwar um einen Winkel von 90°. Das jeweilige Nockenpaar 7 bzw. 8 weist zwei Nocken 9, 10 auf. Die beiden Nocken 9, 10 besitzen unterschiedliche Nockenprofile betreffend deren Kontur und/oder deren Hub.
  • 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.
  • Die Grundnockenwelle 2 nimmt im Bereich ihrer abgewandten Enden jeweils eine konzentrisch zur Drehachse der Grundnockenwelle 2 angeordnete Schiebewelle 11 auf, die in Achsrichtung der Grundnockenwelle 2 relativ zu dieser verschieblich ist. Die Schiebewelle 11 ist mittels eines Verbindungselementes 12, das eine Durchgangsöffnung 13 der Grundnockenwelle 2 radial durchsetzt, mit dem dieser Schiebewelle 11 zugeordneten Schiebestück 5 verbunden. Die Schiebewelle 11 ragt aus der Grundnockenwelle 2 heraus und ist im Bereich des zugewandten Endes der Grundnockenwelle 2 mit einem Aktuator 14 zum Verschieben der Schiebewelle 11 in entgegengesetzten Richtungen verbunden.
  • Das der jeweiligen Schiebewelle 11 zugeordnete Verbindungselement 12 ist als Verbindungsstift ausgebildet, der mit der Schiebewelle 11 und dem Schiebestück 5 verbunden ist. Der Verbindungsstift 12 ist beidendig in Aufnahmebohrungen 15 eines Nockens eines Nockenpaketes 7 bzw. 8 gelagert und mit diesem Nocken befestigt. Der jeweilige Verbindungsstift 12 durchsetzt eine Aufnahmebohrung 16 in der Schiebewelle 11 und die als Langloch ausgebildete Durchgangsöffnung 13 in der Grundnockenwelle 2, wobei sich dieses Langloch in Achsrichtung der Grundnockenwelle 2 erstreckt. Demnach kann entsprechend der Längserstreckung des Langlochs 13, ungeachtet des das Langloch 13 durchsetzenden Verbindungsstiftes 12, das Schiebestück 5 in Längserstreckung der Grundnockenwelle 2 relativ zu dieser axial verschoben werden.
  • Im Bereich seines dem Verbindungselement 12 abgewandten Endes, somit stirnseitig, nimmt die jeweilige Schiebewelle 11 eine Schaltkulisse 17 auf. Diese mit der Schiebewelle 11 verbundene Schaltkulisse 17 weist zwei Kulissenbahnen 18 auf. Bestandteil des jeweiligen Aktuators 14 bilden ferner zwei Stellglieder 19 und 20, die jeweils einen Schaltstift 21 aufweisen, der mittels des insbesondere elektrisch betätigbaren Stellgliedes 19 bzw. 20 in die zugeordnete Kulissenbahn 18 einspurbar ist bzw. aus dieser herausbewegt werden kann.
  • Während des Motorlaufs rotiert die Grundnockenwelle 2 mit halber Kurbelwellendrehzahl. Die beiden Schiebestücke 5 befinden sich zum Beispiel in der Schaltstellung A und werden durch einen Rastmechanismus in Position gehalten. Relativ zur Drehbewegung der Grundnockenwelle 2 befindet sich die jeweilige Schiebewelle 11 außerhalb des Schaltvorgangs in Ruhe. Die Schaltung für den ersten und den zweiten Zylinder von der Schaltung A in die Schaltstellung B erfolgt durch den Schaltstift 21 des einen Stellglieds, beispielsweise des Stellglieds 19, der ausfährt und in die diesem zugewandte Kulissenbahn 18 der Schaltkulisse 17 einspurt. Die Schaltkulisse 17 übersetzt jetzt die Drehbewegung der Grundnockenwelle 2 in eine axiale Bewegung der Schiebewelle 11. Durch das Verbindungselement 12 wird die axiale Bewegung der Schiebewelle 11 auf das Schiebestück 5 übertragen. Dieser Vorgang wiederholt sich entsprechend für den dritten und den vierten Zylinder, so dass am Ende einer Umdrehung der Grundnockenwelle 2 beide Schiebestücke 5 von der Stellung A in die Stellung B geschoben wurden. Der Verschiebeweg wird allein durch die Gestaltung der Schaltkulissen 17, die den Schiebewellen 11 zugeordnet sind, festgelegt. Verschoben wird um eine solche axiale Länge von Schiebewelle 11 bzw. Schiebestück 5, dass in der einen Stellung, beispielsweise in der Stellung A, das jeweilige Einlassventil vom Nocken 9 und in der Stellung B dieses Einlassventil vom Nocken 10 beaufschlagt wird. - Die Rückschaltung der Schiebestücke 5 und der Schiebewellen 11, somit die Rückschaltung der Zylinder erfolgt nach dem oben beschriebenen Schema, wobei bei aus der Kulissenbahn 18 heraus bewegtem Schaltstift 21 des Stellgliedes 19 nunmehr der Schaltstift 21 des Stellgliedes 20 in die diesem benachbarte Kulissenbahn 18 der Schaltkulisse 17 einspurt.
  • Die zweite Ausführungsform nach der 7 unterscheidet sich von derjenigen nach den 1 bis 6 nur durch die Ausbildung des mit der jeweiligen Schiebewelle 11 zusammenwirkenden Aktuators 14. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird deshalb bezüglich der Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der schaltbaren Nockenwelle und deren Funktion auf die Beschreibung der 1 bis 6 verwiesen.
  • Bei der Ausführungsform nach der 7 ist ein Aktuator 14 vorgesehen, der keine Schaltkulisse 17 aufweist. Stattdessen ist der Aktuator 14 mit einem konzentrisch zur Achse der Grundnockenwelle 2 angeordneten Bolzen 22 versehen, der insbesondere hydraulisch ein- und ausfahrbar ist. Die Schaltung für den ersten und zweiten Zylinder von der Schaltstellung A in die Schaltstellung B erfolgt durch diesen Bolzen 22. Der Bolzen 22 ist mit der Schiebewelle 11 verbunden, so dass sich die axiale Bewegung des Bolzens 22 auf die Schiebewelle 11 überträgt. Dieser Schaltvorgang erfolgt entsprechend über den anderen Aktuator 14 und die mit diesem verbundene Schiebewelle 11 für den dritten und vierten Zylinder. Der Verschiebevorgang wird allein durch die Ansteuerung des jeweiligen Aktuators 14 bestimmt. Die Rückschaltung von Schiebewelle 11 und Schiebestück 5, somit die Rückschaltung der Zylinder, erfolgt umgekehrt nach dem oben beschriebenen Schema.
  • Bei der bezüglich der beiden Ausführungsformen beschriebenen schaltbaren Nockenwelle erfolgt die Zylinderschaltung paarweise. Die Steuerung der Schiebestücke 5 mit den Nocken 9 und 10 erfolgt für den ersten und zweiten Zylinder einerseits und für den dritten und vierten Zylinder andererseits über jeweils zwei Aktuatoren 14, die die Hin- und Rückschaltung bewirken. Die Aktuatoren für die Zylinderpaare können unabhängig voneinander angesteuert werden. Somit ist ein Mischbetrieb möglich, zum Beispiel zum Erzeugen eines anderen Drehmomentverlaufs. Bei Mehrzylindermotoren mit geraden Zylinderzahlen ergibt sich somit eine paarweise Schaltung der Zylinder. Die Schaltung erfolgt im gemeinsamen Grundkreis der Zylinderpaare. Bei Mehrzylindermotoren mit ungeraden Zylinderzahlen, zum Beispiel Motoren mit drei oder fünf Zylindern, ist eine Mischung zwischen paarweiser Schaltung und Einzelschaltung möglich. Bei Einzelschaltung würde ein Schiebestück 5 somit nur zwei Nockenpakete 7 aufweisen, um die beiden, einem Zylinder zugeordneten Einlassventile zu betätigen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Nockenwelle
    2
    Grundnockenwelle
    3
    Nockenwellenantrieb
    4
    Keilverzahnung
    5
    Schiebestück
    6
    Keilverzahnung
    7
    Nockenpaket
    8
    Nockenpaket
    9
    Nocken
    10
    Nocken
    11
    Schiebewelle
    12
    Verbindungselement
    13
    Durchgangsöffnung
    14
    Aktuator
    15
    Aufnahmebohrung
    16
    Aufnahmebohrung
    17
    Schaltkulisse
    18
    Kulissenbahn
    19
    Stellglied
    20
    Stellglied
    21
    Schaltstift
    22
    Bolzen

Claims (10)

  1. Schaltbare Nockenwelle (1), wobei die Nockenwelle (1) eine drehend antreibbare Grundnockenwelle (2) und mindestens ein in der Grundnockenwelle (2) gelagertes und in deren Längsrichtung verschiebbares Schiebestück (5) aufweist, wobei das Schiebestück (5) mindestens ein Nockenpaket (7, 8) mit mindestens zwei Nocken (9, 10) mit unterschiedlichen Profilen aufweist, sowie mit einer Einrichtung (14, 11, 12) zum Verschieben des mindestens einen Schiebestücks (5) in unterschiedliche Schaltstellungen der Nockenprofile, dadurch gekennzeichnet, dass in der Grundnockenwelle (2) zwei Schiebestücke (5) gelagert sind und jedem Schiebestück (5) eine Schiebewelle (11) und ein Aktuator (14), zum Verschieben dieser Schiebewelle (11) in entgegengesetzten Richtungen, zugeordnet ist, wobei die beiden Aktuatoren (14) im Bereich abgewandter Enden der Grundnockenwelle (2) angeordnet sind, sowie die Grundnockenwelle (2) die jeweilige Schiebewelle (11) konzentrisch zur Drehachse der Grundnockenwelle (2) aufnimmt, die jeweilige Schiebewelle (11) in Achsrichtung der Grundnockenwelle (2) relativ zu dieser verschieblich ist, wobei die jeweilige Schiebewelle (11) mittels eines Verbindungselements (12), das eine Durchgangsöffnung (13) der Grundnockenwelle (2) radial durchsetzt, mit dem zugeordneten Schiebestück (5) verbunden ist, sowie die jeweilige Schiebewelle (11) im Bereich eines jeweiligen Endes der Grundnockenwelle (2) mit dem zugeordneten Aktuator (14) verbunden ist.
  2. Schaltbare Nockenwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mittels eines Schiebestücks (5) erfolgende paarweise Zylinderschaltung einer die Nockenwelle (1) aufweisenden Brennkraftmaschine.
  3. Schaltbare Nockenwelle nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mittels eines ersten Schiebestücks (5) erfolgende paarweise Zylinderschaltung und entweder einer mittels eines zweiten Schiebestücks (5) erfolgenden paarweisen Zylinderschaltung eines benachbarten Zylinderpaares oder einer mittels des zweiten Schiebestücks erfolgenden Schaltung eines einzelnen, benachbarten Zylinders.
  4. Schaltbare Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) Bestandteil einer Brennkraftmaschine mit drei, vier oder fünf Zylindern in Reihe oder dieser Anzahl von Zylindern pro Zylinderbank ist.
  5. Schaltbare Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Schiebestück (5) Nockenpakete (7, 8) zum Steuern zweier Einlass- oder Auslassventile pro Zylinder der Brennkraftmaschine aufweist.
  6. Schaltbare Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Grundnockenwelle (2) durchsetzende Durchgangsöffnung (13) als sich in Längserstreckung der Grundnockenwelle (2) erstreckendes Langloch ausgebildet ist.
  7. Schaltbare Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) als Verbindungsstift ausgebildet ist, der mit der Schiebewelle (11) und dem Schiebestück (5) verbunden ist.
  8. Schaltbare Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) eine mit der Schiebewelle (11) verbundene Schaltkulisse (17) mit mindestens einer Kulissenbahn (18) und einen ortsfest gelagerten, in die Kulissenbahn (18) einfahrbaren Schaltstift (21) aufweist.
  9. Schaltbare Nockenwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkulisse (17) zwei Kulissenbahnen (18) aufweist und zwei Schaltstifte (21) vorgesehen sind, wobei die Schiebewelle (11) bei Drehung der Grundnockenwelle (2) und Eingriff des einen Schaltstifts (21) in die diesem zugeordnete Kulissenbahn (18) in der einen Richtung verschoben wird und bei Drehung der Grundnockenwelle (2) und Eingriff des anderen Schaltstifts (21) in die diesem zugeordnete Kulissenbahn (18) in der anderen, entgegengesetzten Richtung verschoben wird.
  10. Schaltbare Nockenwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (14) mechanisch, elektrisch oder hydraulisch wirksam ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2519106A (en) * 2013-10-09 2015-04-15 Eaton Srl Arrangement for axially shifting a cam assembly on a cam shaft
DE102013222820B4 (de) * 2013-11-11 2020-12-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hubvariabler Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors
JP6331926B2 (ja) * 2014-09-26 2018-05-30 スズキ株式会社 内燃機関の可変動弁装置
DE102017210281B4 (de) 2016-06-21 2021-12-09 Thyssenkrupp Ag Mehrstufig zu schaltende Schiebenockeneinrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007016977A1 (de) 2007-04-10 2008-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Verstellen der Hubfunktion eines nockenbetätigten Ventils
DE102008005639A1 (de) 2008-01-23 2009-07-30 Daimler Ag Ventiltriebvorrichtung
DE102009034990A1 (de) 2009-07-28 2011-02-03 Daimler Ag Ventiltriebvorrichtung
DE102009039733A1 (de) 2009-09-02 2011-03-10 Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit axial verschiebbaren Nockeneinheiten
DE102010021622A1 (de) 2010-05-26 2011-12-01 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Ventiltrieb für Verbrennungskraftmaschinen zur Betätigung von Gaswechselventilen
DE102010025100A1 (de) 2010-06-25 2011-12-29 Neumayer Tekfor Holding Gmbh Verstellbare Nockenwelle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007016977A1 (de) 2007-04-10 2008-10-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Verstellen der Hubfunktion eines nockenbetätigten Ventils
DE102008005639A1 (de) 2008-01-23 2009-07-30 Daimler Ag Ventiltriebvorrichtung
DE102009034990A1 (de) 2009-07-28 2011-02-03 Daimler Ag Ventiltriebvorrichtung
DE102009039733A1 (de) 2009-09-02 2011-03-10 Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit axial verschiebbaren Nockeneinheiten
DE102010021622A1 (de) 2010-05-26 2011-12-01 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Ventiltrieb für Verbrennungskraftmaschinen zur Betätigung von Gaswechselventilen
DE102010025100A1 (de) 2010-06-25 2011-12-29 Neumayer Tekfor Holding Gmbh Verstellbare Nockenwelle

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