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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Ventiltrieb zum Umschalten des Hubs von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine. Zur Betätigung der Gaswechselventile ist eine Nockenwelle vorgesehen, auf der eine Gruppe von axial benachbarten Nocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen und/oder unterschiedlichen Nockenerhebungen angeordnet ist. Mittels einer Betätigungseinrichtung wird zwischen den unterschiedlichen Nocken umgeschaltet, wodurch jeweils ein Nocken der Nockengruppe mit dem Gaswechselventil im Eingriff steht und einen der Nockenkontur entsprechenden Hub erzeugt.
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Stand der Technik
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 061 353 A1 geht ein Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit einem verschiebbaren Nockenträger mit einer über den Umfang verlaufenden Endlosnut hervor. Der Nockenträger ist drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Nockenwelle gelagert und weist mehrere axial beabstandete Nocken mit unterschiedlichen Nockenerhebungen auf, die zu einer Nockengruppe für das jeweilige Gaswechselventil zusammengefasst sind. In die Endlosnut greift ein Eingriffselement kontinuierlich ein, welches entsprechend dem Verlauf der Endlosnut einen Hub in axialer Richtung vollzieht. Das Eingriffselement kann in bestimmten Positionen arretiert werden, wodurch dem Nockenträger eine axiale Bewegung aufgezwungen wird, um somit zwischen den Nocken zum Antreiben eines Gaswechselventils umzuschalten.
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Das beschriebene System benötigt jedoch viel Bauraum, so dass ein Einsatz nur bei Brennkraftmaschinen mit ausreichendem Zylinderabstand möglich ist. Weiterhin ist für jeden verschiebbaren Nockenträger ein Aktuator für die Arretierung des Eingriffselements notwendig, welcher zum richtigen Zeitpunkt aktiviert werden muss.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 030 373 A1 beschreibt einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit hubvariabler Gaswechselventilbetätigung. Die Nockenwelle des Ventiltriebs umfasst eine Trägerwelle und ein darauf drehfestes, aber axial verschiebbares Nockenstück. Das Nockenstück beinhaltet Nockengruppen unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Erhebungen. Endseitig des Nockenstücks ist eine Kulisse vorgesehen, um das Nockenstück gegenüber der Trägerwelle durch ein Einkoppeln eines Betätigungselementes axial zu verschieben. Das mit der Trägerwelle umlaufende Nockenstück ist in einem Nockenwellenlager gelagert.
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Die Verstellkulisse auf dem Nockenstück ist außerhalb des Nockenwellenlagers angeordnet, wodurch sich weiterer axialer Bauraum für jedes Nockenstück ergibt. Für jede Verstellrichtung ist ein separates Betätigungselement erforderlich. Dadurch werden für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Aktuatoren verwendet. Dieser erhöhte Steuerungsaufwand und Bauteilaufwand in Verbindung mit dem Raumbedarf stellt einen hauptsächlichen Nachteil der Erfindung dar.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 013 216 A1 geht ein Ventiltrieb mit hubvariabler Gaswechselventilbetätigung hervor. Der Ventiltrieb besteht aus einer Nockenwelle, welche aus einer Trägerwelle und darauf drehfest, aber axial verschiebbar gelagerten Nockenstücken aufgebaut ist. Auf dem Nockenstück befindet sich eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Erhebungen sowie eine Axialkulisse. Das Nockenstück ist außerdem mit einem Lagerzapfen versehen und darüber in einem Nockenwellenlager gelagert. Der Lagerzapfen und die benachbarte Axialkulisse werden vom Nockenwellenlager überlappt, so dass das Betätigungselement zur Verschiebung des Nockenstücks am Nockenwellenlager positioniert ist und radial durch die Lagerstelle zum Eingriff in die Axialkulisse verläuft.
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Da die Axialkulisse und auch der Lagerzapfen vom Nockenwellenlager überlappt werden, muss die Lagerstelle besonders breit ausgeführt werden, um die erforderliche Lagerfläche entsprechend der Lagerbelastungen bereitzustellen. Dies führt zu einem erhöhten Bauraumbedarf. Das System kann nur in Brennkraftmaschinen mit ausreichend großem Ventilabstand oder Zylinderabstand verwendet werden. Außerdem ist auch bei diesem System jeweils ein Betätigungselement für jedes Nockenstück erforderlich. Dies steht dem aktuellen Entwicklungsziel kompakter Brennkraftmaschinen entgegen.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 022 145 A1 wird ein umschaltbarer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine beschrieben. Die Nockenwelle des Ventiltriebs umfasst eine Antriebswelle mit mindestens einem darauf drehfest, aber axial verschiebbar angeordneten Nockenstück mit einer Gruppe axial benachbarter Nocken. Die Nocken weisen dabei unterschiedliche Nockenerhebungen auf. Das Nockenstück ist gemeinsam mit der Antriebswelle und mit einer zusätzlichen koaxial auf dem Nockenstück gelagerten Lagerbuchse in einer Nockenwellenlagerstelle radial abgestützt. Die zusätzliche Lagerbuchse ist gemeinsam mit dem Nockenstück gegenüber der Nockenwellenlagerstelle und der Antriebswelle axial verschiebbar, wobei die Lagerbuchse in der Nockenwellenlagerstelle gegen Verdrehen gesichert ist. Dementsprechend sind also auf der Antriebswelle das Nockenstück und die Lagerbuchse übereinander koaxial angeordnet und in der Nockenwellenlagerstelle gelagert. In der Lagerbuchse ist ein Stift parallel zur Drehachse der Antriebswelle positioniert, der eine oszillierende Bewegung durch eine im umlaufenden Nockenstück eingebrachte Führung mit axialem Hub vollzieht. Zur Einleitung eines Schaltvorgangs wird der Stift durch eine Feststelleinrichtung an der entsprechenden Stelle kurzzeitig axial fixiert. Dadurch stützt sich das Nockenstück auf dem fixierten Stift ab. Dem Nockenstück wird eine axiale Bewegung aufgezwungen und ein Schaltvorgang eingeleitet.
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Als Nachteil dieser Vorrichtung zum Umschalten des Hubs ist die aufwändige Steuerung und der damit verbundene Bauteilaufwand zu nennen. Für jede Umschaltvorrichtung eines Nockenstücks ist eine separate Feststelleinrichtung vorzusehen, welche einen Schaltvorgang zum richtigen Zeitpunkt einleiten muss. Der Stift führt außerdem zu hohen Belastungen in der Führungsnut während des Schaltvorgangs. Weiterhin ist am Stift mit hohem Verschleiß zu rechnen, da der Stift für jeden Schaltvorgang geklemmt werden muss.
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Das United States Patent
US 5,129,407 A beschreibt eine Verstellvorrichtung für eine Nockenwelle, mit der die Nockenwelle axial verschoben werden kann. Durch die Verschiebung der Nockenwelle können unterschiedliche Nocken mit unterschiedlichen Nockenerhebungen für die Betätigung der Gaswechselventile positioniert werden. Zur Verschiebung der Nockenwelle ist eine Axialkulisse vorgesehen, mit der eine axiale Verschiebung in beide Richtungen ermöglicht wird. Dazu besitzt die Kulisse zwei spiegelsymmetrisch über den Umfang verlaufende Konturen, wobei jede der beiden Konturen den für die Verstellung erforderlichen Hub zum Verstellen der Nockenwelle erzeugt. Zwischen den beiden Konturen ist ein Bereich vorgesehen, in dem der dauerhaft im Eingriff stehende Verstellpin ohne Kontakt zu einer der beiden umlaufenden Konturen positioniert werden kann. Zum Einleiten eines Schaltvorgangs wird der Verstellpin in axialer Richtung verschoben und festgehalten, um in Kontakt mit einer der beiden Konturen zu treten und die axiale Verstellung der Nockenwelle in die entsprechende Richtung einzuleiten.
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Die Nockenwellen und die darauf positionierten Nocken von modernen Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern ermöglichen jedoch keine gleichzeitige Verstellung der Nocken und somit auch keine Verschiebung der gesamten Nockenwelle, da sich keine Überschneidung der Nockengrundkreise zwischen den verschiedenen Zylindern ergibt. Außerdem bedingt die Kulisse eine Vergrößerung der Baulänge der Nockenwelle.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung für einen Ventiltrieb zum Umschalten des Hubs von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, wobei der benötigte Bauraum, der technische Aufwand und die mechanischen Belastungen der Verstellvorrichtung reduziert werden sollen.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, mit welcher der Hub von Gaswechselventilen eines Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine in besonders vorteilhafter Weise variiert werden kann. Dazu ist eine Nockenwelle des Ventiltriebes aus einer Trägerwelle und einem Nockenstück aufgebaut. Das Nockenstück ist mit der Trägerwelle drehfest, aber axial verschiebbar verbunden. Auf dem Nockenstück befindet sich zumindest eine Gruppe von axial unmittelbar benachbarten Nocken mit einem identischen Grundkreis, aber mit unterschiedlichen Nockenerhebungen. In vorteilhafter Weise kann in dieser Nockengruppe auch ein Nocken ohne Nockenerhebung zur Realisierung einer Ventilabschaltung vorgesehen sein. Diese Nockengruppe ist einem Gaswechselventil zugeordnet. Das der Nockengruppe zugeordnete Gaswechselventil befindet sich zumindest mit einem der verschiedenen Nocken der Nockengruppe in Kontakt. Durch eine axiale Verschiebung des Nockenstücks gegenüber dem Gaswechselventil erfolgt ein Wechsel des mit dem Gaswechselventil in Kontakt stehenden Nockens. Somit wird eine Umschaltung des Hubs infolge der unterschiedlichen Nockenerhebungen oder beispielsweise eine Hubabschaltung durch einen Nullhubnocken realisiert. Für Brennkraftmaschinen mit mehreren Gaswechselventilen für jeden Zylinder kann jedem Gaswechselventil eine Nockengruppe zugeordnet sein. In vorteilhafter Weise ist zumindest einem Einlassventil eine Nockengruppe zugeordnet. Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Einlassventilen für jeden Zylinder können die Nockengruppen des jeweiligen Einlassventils zu einem gemeinsamen Nockenstück zusammengefasst sein, wobei eine synchrone Hubumschaltung zwischen den verschiedenen Nocken mit verschiedenen Nockenerhebungen des jeweilig zugeordneten Gaswechselventils erfolgen kann. Die Nocken der jeweilig zugeordneten Nockengruppen, welche zeitgleich mit den Gaswechselventilen in Kontakt sind, können gleiche Nockenkonturen beziehungsweise Nockenerhebungen für einen symmetrischen Ventilhub aufweisen oder auch unterschiedliche Nockenkonturen beziehungsweise Nockenerhebungen aufweisen, um einen asymmetrischen Ventilhub zu erzeugen.
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Zwischen den Nockengruppen des jeweiligen Gaswechselventilpaares ist ein Lagerbereich vorgesehen, in dem das Nockenstück und somit auch die Trägerwelle radial abgestützt werden. Die radiale Abstützung des Nockenstücks zu einem Nockenwellenlager erfolgt in vorteilhafter Weise durch eine zusätzliche, koaxial positionierte Lagerbuchse, welche gegenüber dem Nockenwellenlager und gegenüber dem Nockenstück axial verschiebbar ist. Weiterhin ist die Lagerbuchse drehfest im Nockenwellenlager des Zylinderkopfes positioniert, so dass keine Rotationsbewegung zwischen der Lagerbuchse und dem Nockenwellenlager möglich ist. Bei der Drehung der Nockenwelle erfolgt eine Rotationsbewegung nur zwischen dem Lagerbereich des Nockenstücks und der Lagerbuchse. An den bezüglich des Lagerbereiches gegenüberliegenden Nockengruppen ist erfindungsgemäß jeweils eine Kontur mit einem axial verlaufenden Profil in Form eines einzelnen Sägezahns in Richtung der zwischen den beiden Nockengruppen angeordneten Lagerbuchse vorgesehen. An beiden Seiten der Lagerbuchse ist eine gegenläufige Kontur in Form eines einzelnen Sägezahns gegenüberliegend zur Kontur der jeweiligen Nockengruppe vorgesehen. Die Kontur in Form eines Sägezahns definiert sich dadurch, dass innerhalb der Länge des Umfangs eine axiale Auslenkung ausgehend von einem Minimum bis zu einem Maximum kontinuierlich ansteigt. Die Länge des Umfangs ergibt sich durch eine vollständige Umdrehung der Nockenwelle: Danach schließt sich bei der nächsten Umdrehung das ursprüngliche Minimum wieder an und es erfolgt wiederum der kontinuierliche Anstieg bis zum Maximum. Der axiale Verlauf der Kontur über mehrere Umdrehungen gleicht einem Sägezahnverlauf. Als alternative Ausgestaltungen der Konturen sind auch Konturverläufe möglich, welche zumindest in einem Teilbereich eines Umfangs eine axiale Auslenkung erzeugen. Als gegenläufige Kontur ist im Rahmen der Erfindung eine Kontur zu verstehen, welche mit einer gegenüberliegenden Kontur in Wirkkontakt bringbar ist, wobei die gegenüberliegenden Konturen aufeinander ablaufen und einen axialen Hub erzeugen.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die erforderliche radiale Höhe der Konturen durch den annähernd flächigen Reibkontakt der Konturen und der damit einhergehenden geringen Belastung verringert, so dass die axiale Baulänge der Vorrichtung zur Hubumschaltung durch geeignete Überschneidungen und Überlappungen von Kontur, Nockengruppen und Lagerbuchsen reduziert werden kann. Die jeweils gegenüberliegenden Konturen einer Nockengruppe und der zwischen den Nockengruppen gelagerten Lagerbuchse können in Reibkontakt gebracht werden, indem die Lagerbuchse von einer Neutralstellung aus in eine Schaltstellung verschoben wird. Für die Verschiebung der Lagerbuchse in eine Schaltstellung ist ein radial ausladender Stift vorgesehen, der über eine Aussparung im Nockenwellenlager nach außen geführt ist. Durch eine Betätigungseinrichtung, welche mit dem Stift verbunden ist, erfolgt die axiale Verschiebung der Lagerbuchse. Für eine erste Schaltstellung wird die Lagerbuchse so verschoben, dass die erste gegenläufige axiale Kontur der Lagerbuchse mit der axialen Kontur der ersten Nockengruppe in Reibkontakt tritt. Für eine zweite Schaltstellung wird die Lagerbuchse so verschoben, dass die zweite axiale Kontur der Lagerbuchse mit der gegenläufigen axialen Kontur der zweiten Nockengruppe in Reibkontakt tritt. Die gegenläufigen axialen Konturen laufen aufgrund der sich drehenden Trägerwelle und des mitdrehenden Nockenstücks und der drehfest stehenden Lagerbuchse aneinander ab, so dass die Maxima der jeweiligen Konturen zusammen den erforderlichen axialen Hub zum Umschalten von einem Nocken zum nächsten Nocken der Nockengruppen auf dem Nockenstück erzeugen. Die Umschaltung zwischen mehreren Nocken erfolgt sequenziell. Die Umschaltung in einer ersten Richtung der Nockengruppen erfolgt durch eine Betätigung der ersten Schaltstellung. Für eine Umschaltung in eine zweite Richtung muss die zweite Schaltstellung eingestellt werden. Bei jeder Schaltung wird der erforderliche axiale Hub für eine Schaltung zwischen einem ersten Nocken und dem benachbarten zweiten Nocken erzeugt. Für eine Umschaltung zu einem zum zweiten benachbarten dritten Nocken wird die entsprechende Schaltstellung erneut eingestellt, da sich die Lagerbuchse nach jedem Schaltvorgang in der Neutralstellung befindet. Dementsprechend geht die axiale Verschiebung der Lagerbuchse der axialen Verschiebung des Nockenstücks voraus. Die axiale Position des Nockenstücks auf der Trägerwelle wird durch geeignete Arretierungen sichergestellt, deren axiale Haltekraft durch die Haltekraft einer Betätigungseinrichtung überwunden werden kann. Durch eine Rasterung mittels der Arretierungen wird die axiale Verschiebung durch den Rastvorgang unterstützt, so dass ein letzter Anteil des Verschiebeweges von einem Nocken zum nächsten Nocken nur durch die Rasterung überwunden werden kann. Dadurch kann der durch die gegenläufigen Konturen aufgebrachte erforderliche axiale Hub und somit zumindest ein Maximum einer Kontur zum Umschalten geringfügig kleiner sein als der Mittenabstand der Nocken. Die Maxima der axialen Konturen auf den Nockengruppen und auf der Lagerbuchse können dadurch im eingerasteten Zustand ohne Berührung innerhalb der Neutralstellung der Lagerbuchse aneinander vorbeidrehen.
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Der Zeitpunkt der Umschaltung wird durch die Winkellage des axialen Verlaufs der axialen Kontur an der Nockengruppe des jeweiligen Gaswechselventils gegenüber der Nockenwelle definiert. Die Umschaltung zwischen den Nocken erfolgt, wenn die Maxima der gegenläufigen Konturen zusammenfallen und dadurch der erforderliche axiale Hub erzeugt wird. Eine Nockenwelle für Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylindern kann beispielsweise aus einer Trägerwelle und mehreren axial versetzten und zueinander verdrehten identischen Nockenstücken zusammengesetzt werden. Die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine bestimmt den Winkelversatz und der Abstand der Zylinder den axialen Versatz der Nockenstücke zueinander. Da gleiche Nockenstücke für jeden Zylinder verwendet werden können, ergibt sich der relative Phasenversatz der Konturen aus der Verdrehung der Nockenstücke. Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen wird so der Winkelbereich für eine Nockenwellenumdrehung durch die Lage der Maxima der einzelnen Nockenstücke in gleiche, der Zylinderanzahl entsprechende Winkelbereiche aufgeteilt. Werden für die Verstellvorrichtung in vorteilhafter Weise auch gleiche Lagerbuchsen verwendet, so müssen die Lagerbuchsen entsprechend der Verdrehung der Nockenstücke des jeweiligen Zylinders mit verdreht werden, so dass der Schaltzeitpunkt durch die gegenseitige Überlagerung der Maxima der Konturen definiert wird. Dazu muss nur die axiale Führung zum drehfesten Einbau der Lagerbuchse im Nockenwellenlager entsprechend der Verdrehung der Nockenstücke des jeweiligen Zylinders verändert werden. Über eine zentrale Betätigungseinrichtung kann die Verschiebung aller Lagerbuchsen in die entsprechende Schaltstellung in besonders einfacher Weise gleichzeitig erfolgen, da der Schaltzeitpunkt für die Nockengruppe beziehungsweise für das Nockenstück des jeweiligen Zylinders durch den Konturverlauf bestimmt wird. Alternativ kann der entsprechende Zeitpunkt zum Umschalten zwischen den Nocken der Nockengruppen auch durch Anpassung des Winkelbezugs des Konturverlaufs auf den Nockengruppen oder auch auf den Lagerbuchsen erfolgen, so dass der richtige Schaltzeitpunkt entsprechend des erforderlichen Winkelversatzes von Zylinder zu Zylinder sichergestellt ist.
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Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Hubumschaltung
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:
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1: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung für einen Ventiltrieb zum Umschalten des Hubs von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine und
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2: eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung für einen Ventiltrieb zum Umschalten des Hubs von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, dargestellt in 1, umfasst eine Nockenwelle (1) und eine Lagerbuchse (2). Die Nockenwelle (1) wiederum ist aus einer Trägerwelle (3) und einem darauf gelagerten Nockenstück (4) aufgebaut. Das Nockenstück (4) umfasst eine erste Nockengruppe (5) und eine zweite Nockengruppe (6), die fest mit einem Nockengruppenträger (7) verbunden sind. Zwischen den beiden zueinander beabstandeten Nockengruppen (5, 6) ist ein Lagerbereich (8) vorgesehen, wie in 2 dargestellt. Das Nockenstück (4) ist über eine axiale Führung (9) drehfest, aber verschiebbar auf der Trägerwelle (3) gelagert. Jeder der beiden Nockengruppen (5, 6) ist aus drei axial unmittelbar benachbarten Nocken (10, 11, 12, 13, 14, 15) aufgebaut, wobei die Nocken (10, 11, 12, 13, 14, 15) zumindest über unterschiedliche Nockenerhebungen verfügen. Weiterhin ist an jeder Nockengruppe (5, 6) eine axiale Kontur (16, 17) vorgesehen, deren Ausrichtung axial in Richtung der gegenüberliegenden Nockengruppe (5, 6) angelegt ist. Eine erste axiale Kontur (16) ist im Bereich der ersten Nockengruppe (5) und eine zweite axiale Kontur (17) ist im Bereich der zweiten Nockengruppe (6) angeordnet. Die axialen Konturen (16, 17) können entweder direkt an der jeweiligen Nockengruppe (5, 6) oder auf dem Nockengruppenträger (7) im Bereich der Nockengruppen (5, 6) eingebracht sein. Über ein Rastelement, welches als Kugelarretierung (18) ausgeführt ist und aus einer in der Trägerwelle (3) gelagerten, federbelasteten Kugel besteht, wobei die Kugel in Aussparungen (19) im Nockengruppenträger (7) einrastet, wird das Nockenstück (4) in der entsprechenden axialen Position gegenüber der zu betätigenden Gaswechselventile gehalten. Entsprechend der Anzahl der unterschiedlichen Nocken (10, 11, 12, 13, 14, 15) in einer Nockengruppe (5, 6), sind entsprechend viele Aussparungen (19) im Nockengruppenträger (7) vorgesehen, um eine axiale Arretierung in jeder Position zu ermöglichen. Auf dem Lagerbereich (8) ist die Lagerbuchse (2) axial verschiebbar und verdrehbar gelagert, um die Nockenwelle (1) gegenüber einem Nockenwellenlager radial abzustützen. Auf der Lagerbuchse (2) ist entsprechend der gegenüberliegenden ersten Nockengruppe (5) eine erste gegenläufige axiale Kontur (20) und andererseits der Lagerbuchse (2) eine entsprechend der gegenüberliegenden zweiten Nockengruppe (6) eine zweite gegenläufige axiale Kontur (21) angeordnet. Die axialen Konturen (16, 17, 20, 21) sind als sägezahnartiges Profil mit axialer Auslenkung ausgeführt. Innerhalb des Konturverlaufs können Anlaufbereiche zur Reduzierung der Beschleunigungen beziehungsweise der Belastung vorgesehen sein. Die Lagerbuchse (2) ist gegenüber dem Nockenwellenlager mittels einer Lagerbuchsenführung (22) drehfest, aber axial verschiebbar gelagert. Zur Verschiebung der Lagerbuchse (2) in die jeweilige Schaltstellung ist ein Stift (23) vorgesehen, welcher in der Lagerbuchse (2) fest eingebaut ist und über eine Aussparung durch das Nockenwellenlager hindurch mit einer Betätigungseichrichtung verbunden ist.
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Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Hubumschaltung
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Beispielhaft wird hier eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:
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3: eine schematische Darstellung zur Durchführung eines Schaltvorgangs.
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In 3 sind verschiedene Stellungen (24, 25, 26) während eines Schaltvorgangs dargestellt. Für einen Schaltvorgang wird die Lagerbuchse (2) ausgehend von einer Neutralstellung in eine erste Schaltstellung zur Einleitung des Schaltvorgangs verschoben. Dadurch tritt die erste axiale Kontur (16) der ersten Nockengruppe (5) mit der ersten gegenläufigen axialen Kontur (20) an der Lagerbuchse (2) in Reibkontakt und laufen durch die Drehung der Trägerwelle (3) und somit des Nockenstücks (4) aneinander ab. Entsprechend der sägezahnartigen axialen Auslenkung wird der Abstand zwischen der in der ersten Schaltstellung festgehaltenen Lagerbuchse (2) und der ersten Nockengruppe (5) vergrößert und das Nockenstück (4) in die arretierbare nächste Position verschoben. Die Haltekraft der Lagerbuchse (2), welche durch die Betätigungseinrichtung aufgebracht wird, muss größer sein als die Haltekraft, welche durch die Kugelarretierung (18) erzeugt wird. In der nächsten Position des Nockenstücks (4) erfolgt eine Arretierung durch die Kugelarretierung (18) in der nächsten Aussparung (19) im Nockengruppenträger (7). Durch die Rasterung mittels der Kugelarretierung (18) und der Aussparungen (19) am Nockengruppenträger (7) wird die axiale Verschiebung durch den Rastvorgang unterstützt, da die federbelastete Kugel in die Aussparung (19) drängt. Der letzte Anteil des Verschiebeweges von einem Nocken (10, 11, 12, 13, 14, 15) zum nächsten Nocken (10, 11, 12, 13, 14, 15) wird nur durch den Rastvorgang, welcher durch die Kugelarretierung (18) unterstützt wird, überwunden. Damit ist sichergestellt, dass der durch die gegenläufigen Konturen (16, 17, 20, 21) aufgebrachte erforderliche axiale Hub zum Umschalten geringfügig kleiner sein kann als der Mittenabstand der Nocken (10, 11, 12, 13, 14, 15), so dass die Maxima der axialen Konturen (16, 17, 20, 21) auf den Nockengruppen (5, 6) und auf der Lagerbuchse (2) im eingerasteten Zustand ohne Berührung aneinander vorbeidrehen können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nockenwelle
- 2
- Lagerbuchse
- 3
- Trägerwelle
- 4
- Nockenstück
- 5
- erste Nockengruppe
- 6
- zweite Nockengruppe
- 7
- Nockengruppenträger
- 8
- Lagerbereich
- 9
- axiale Führung
- 10, 11, 12, 13, 14, 15
- Nocken
- 16
- erste axiale Kontur
- 17
- zweite axiale Kontur
- 18
- Kugelarretierung
- 19
- Aussparung
- 20
- erste gegenläufige axiale Kontur
- 21
- zweite gegenläufige axiale Kontur
- 22
- Lagerbuchsenführung
- 23
- Stift
- 24, 25, 26
- Stellung
