Title:
Schiebenockenaktuator für ein Schiebenockensystem
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft einen Schiebenockenaktuator (1) für ein Schiebenockensystem, mit einem Gehäuse (2), in dem ein Aktuatorpin (4) angeordnet ist, und mit einem das Gehäuse aufnehmenden Bauteil (10), in dem ein Verschiebepin (3) angeordnet ist, wobei der Aktuatorpin (4) zur Betätigung des Verschiebepins (3) vorgesehen ist und zumindest teilweise an dem Verschiebepin (3) zur Anlage kommt, um bei einer Betätigung des Aktuatorpins (4) den Verschiebepin (3) axial aus dem das Gehäuse aufnehmende Bauteil (10) auszufahren und in eine Verschiebenut (5) eines Schiebenockens (6) einzutauchen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Schiebenockensystem mit einem Schiebenockenaktuator (1) und zumindest einer Nockenwelle (9), auf der wenigstens ein Schiebenocken (6) mit einer Verschiebenut (5) verschieblich aber drehfest angeordnet ist. embedded image




Inventors:
Elendt, Harald (96146, Altendorf, DE)
Zielinski, Claudia (96135, Stegaurach, DE)
Application Number:
DE102018101012A
Publication Date:
07/26/2018
Filing Date:
01/18/2018
Assignee:
Schaeffler Technologies AG & Co. KG, 91074 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102004008670A1N/A2005-09-08



Claims:
Schiebenockenaktuator (1) für ein Schiebenockensystem, mit einem Gehäuse (2), in dem ein Aktuatorpin (4) angeordnet ist, und mit einem das Gehäuse aufnehmenden Bauteil (10), in dem ein Verschiebepin (3) angeordnet ist, wobei der Aktuatorpin (4) zur Betätigung des Verschiebepins (3) vorgesehen ist und zumindest teilweise an dem Verschiebepin (3) zur Anlage kommt, um bei einer Betätigung des Aktuatorpins (4) den Verschiebepin (3) axial aus dem das Gehäuse aufnehmende Bauteil (10) auszufahren und in eine Verschiebenut (5) eines Schiebenockens (6) einzutauchen.

Schiebenockenaktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebepin (3) axial beweglich in einer Führung (7) aufgenommen ist, wobei die Führung (7) im Wesentlichen dazu vorgesehen ist, Querkräfte des Verschiebepins (3) aufzunehmen.

Schiebenockenaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfeder (8) axial auf den Verschiebepin (3) einwirkt, um den Verschiebepin (3) in einem unbetätigten Zustand des Aktuatorpins (4) aus der Verschiebenut (5) des Schiebenockens (6) heraus zu halten.

Schiebenockenaktuator (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (8) axial zwischen dem Verschiebepin (3) und der Führung (7) angeordnet ist.

Schiebenockenaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorpin (4) elektromagnetisch betätigbar ist.

Schiebenockenaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aufnehmende Bauteil (10) der Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ist.

Schiebenockensystem mit zumindest einer Nockenwelle (9), auf der wenigstens ein Schiebenocken (6) mit einer Verschiebenut (5) verschieblich aber drehfest angeordnet ist, wobei ein Verschiebepin (3) eines Schiebenockenaktuators (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in die Verschiebenut (5) des Schiebenockens (6) eingreift.

Aktuator für ein Zentralventil, mit einem Gehäuse (2), in dem ein Aktuatorpin (4) angeordnet ist, sowie mit einem das Gehäuse aufnehmenden Bauteil (10), wobei der Aktuatorpin (4) zur Betätigung des Verschiebepins (3) vorgesehen ist und zumindest teilweise an dem Verschiebepin (3) zur Anlage kommt, um bei einer Betätigung des Aktuatorpins (4) den Verschiebepin (3) axial aus dem das Gehäuse (2) aufnehmenden Bauteil auszufahren.

Description:

Die Erfindung betrifft einen Schiebenockenaktuator für ein Schiebenockensystem. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Schiebenockensystem mit einem Schiebenockenaktuator und zumindest einer Nockenwelle, auf der wenigstens ein Schiebenocken mit einer Verschiebenut verschieblich aber drehfest angeordnet ist. Insbesondere kann der Aktuator auch für andere Anwendungen, vorzugsweise zur Betätigung eines hydraulischen Zentralventils für einen Nockenwellenversteller verwendet werden. Mithin erstreckt sich die Erfindung auf Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und Krafträder.

Zur Optimierung des Ladungswechsels einer Brennkraftmaschine werden bevorzugt variable Ventiltriebe eingesetzt, bei denen sowohl der Ventilhub, die Ventilöffnungsdauer als auch die Phasenlage der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle verstellt werden können. Dadurch kann eine Optimierung des Ladungswechsels unter Berücksichtigung des jeweiligen Betriebszustands der Brennkraftmaschine vorgenommen werden. Auf diese Weise lassen sich zum einen der Kraftstoffverbrauch und zum anderen die Abgaswerte der Brennkraftmaschine verbessern. Eine Verstellung des Ventilhubs und der Ventilöffnungsdauer kann dabei unter anderem mittels schaltbarer Nockenfolger, also mittels schaltbarer Tassenstößel, Schlepphebel oder Kipphebel, erzielt werden, wozu die Nockenfolger wahlweise über unterschiedliche Nocken mit unterschiedlichen Nockenhüben und Nockenkonturen betätigt werden. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine Schiebenocken vorzusehen, wobei eine verschiebbare Nockeneinheit eines derartigen Schiebenockensystems ebenfalls nebeneinander angeordnete Nocken mit unterschiedlichen Nockenhüben und Nockenkonturen aufweist.

Aus dem Stand der Technik sind Ventiltriebe mit Nockenumschaltungen für Gaswechselventile einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 10 2004 008 670 A1 einen Ventiltrieb mit Nockenumschaltung. Der Ventiltrieb umfasst eine Keilwelle mit axialer Außenverzahnung und ein Nockenstück pro Zylinder mit Innenverzahnung, durch die das Nockenstück axial verschiebbar und mit der Teilwelle verdrehfest verbunden ist, wobei das Nockenstück pro Gaswechselventil zwei nebeneinander liegende Nocken mit gleichem Grundkreisdurchmesser und ungleichem Hub aufweist, und wobei an beiden Enden des Nockenstücks zylindrische Endstücke vorgesehen sind, in deren Umfang je eine spiegelsymmetrisch ausgebildete Verschiebenut radial eingearbeitet ist. In jede Verschiebenut ist ein radial einfahrbarer, gehäusefester Aktuatorstift, wobei durch Zusammenwirken von Aktuatorstiften und Verschiebenuten das Nockenstück bei laufendem Motor axial hin und her schiebbar ist, wobei die Verschiebenuten eine Beschleunigungsflanke mit einer Auftrefframpe aufweisen, deren konstante, geringe Steigung eine entsprechend konstante, niedrige axiale Anfangsgeschwindigkeiten des Nockenstücks und eine geringe Auftreffkraft der Aktuatorstifte verursacht. Ein entsprechendes Wirkprinzip wird als gattungsbildend betrachtet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schiebenockenaktuator für ein Schiebenockensystem weiterzuentwickeln, wobei insbesondere die Konstruktion vereinfacht und die Herstellungskosten gesenkt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung können den Ansprüchen 2 bis 6 entnommen werden.

Der erfindungsgemäße Schiebenockenaktuator für ein Schiebenockensystem weist ein Gehäuse auf, in dem ein Aktuatorpin angeordnet ist, sowie ein das Gehäuse aufnehmendes Bauteil, in dem ein Verschiebepin angeordnet ist, wobei der Aktuatorpin zur Betätigung des Verschiebepins vorgesehen ist und zumindest teilweise an dem Verschiebepin zur Anlage kommt, um bei einer Betätigung des Aktuatorpins den Verschiebepin axial aus dem das Gehäuse aufnehmenden Bauteil auszufahren und in eine Verschiebenut eines Schiebenockens einzutauchen.

Unter dem Verschiebepin ist ein Stellglied zu verstehen, das durch ein daran anliegendes Stellglied axial hin und her verschoben werden kann. Ferner ist unter dem Aktuatorpin ein Stellglied zu verstehen, das bei einer Betätigung durch eine Betätigungseinrichtung auf ein Stellglied einwirkt. Der Verschiebepin und der Aktuatorpin sind bevorzugt stiftförmig ausgebildet.

Die Trennung des Verschiebepins zur Verschiebung des Nockenstücks und des Aktuatorpins zur Verschiebung des Verschiebepins ermöglicht mehrere Vorteile. Beispielsweise nimmt lediglich der Verschiebepin Querkräfte auf, die durch die Verschiebung des Nockenstücks eingeleitet werden, wobei die Querkräfte auf das aufnehmende Bauteil übertragen werden. Der Aktuatorpin erfährt keine Querkraftbelastung. Durch Trennung des Verschiebepins und des Aktuatorpins wird insbesondere die Konstruktion des Aktuators vereinfacht und standardisiert. Der Aktuatorpin kann vereinheitlicht, kostengünstiger in höherer Stückzahl hergestellt werden. Demgegenüber wird der Verschiebepin je nach Anwendungsfall, abhängig von der Höhe der Verschiebekräfte, insbesondere abhängig von dem Nockenstückgewicht sowie von der Schaltdrehzahl, im Durchmesser und Länge, insbesondere Abstützlänge angepasst. Somit kann in unterschiedlichen Applikationen der gleiche Aktuatorpin zur Anwendung kommen, wobei lediglich der Verschiebepin variiert wird.

Vorzugsweise ist der Verschiebepin axial beweglich in einer Führung aufgenommen, wobei die Führung im Wesentlichen dazu vorgesehen ist, Querkräfte des Verschiebepins aufzunehmen. Insbesondere ist die Führung in dem aufnehmenden Bauteil integriert und zur Gleitlagerung vorgesehen. Die Führung lagert und führt somit den Verschiebepin in axialer Richtung. Das aufnehmende Bauteil kann ein Zylinderkopf oder Zylinderkopfdeckel sein, der aufgrund seiner Eigenschaften besonders gut zur Abstützung der auftretenden Querkräfte geeignet ist.

Bevorzugt wirkt eine Druckfeder axial auf den Verschiebepin ein, um den Verschiebepin in einem unbetätigten Zustand des Aktuatorpins aus der Verschiebenut des Schiebenockens heraus zu halten. Bei einer Betätigung des Aktuatorpins wirkt somit der Aktuatorpin entgegen der Federkraft auf den Verschiebepin ein, um diesen axial aus dem das Gehäuse aufnehmenden Bauteil in die Verschiebenut des Schiebenockens zu verschieben.

Insbesondere ist die Druckfeder axial zwischen dem Verschiebepin und der Führung angeordnet. Dazu weist der Verschiebepin vorzugsweise eine radiale Ausprägung auf, an der die Druckfeder axial zur Anlage kommen kann. Alternativ ist es auch denkbar, einen Federteller am Verschiebepin vorzusehen, an dem die Druckfeder axial zur Anlage kommen kann.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Aktuatorpin elektromagnetisch betätigbar. Mit anderen Worten ist eine Spuleneinrichtung im Gehäuse des Aktuators vorgesehen, die einen Kern aus einem magnetischen Material und eine Spule, die den Kern umschließt, umfasst. Der Kern ist im Aktuatorpin integriert oder zumindest mit dem Aktuatorpin verbunden. Der Aktuatorpin wird bei einer Bestromung der Spule mit einer Betätigungskraft beaufschlag und axial in Richtung des Verschiebepins verschoben.

Ferner betrifft die Erfindung auch ein Schiebenockensystem mit zumindest einer Nockenwelle, auf der wenigstens ein Schiebenocken mit einer Verschiebenut verschieblich aber drehfest angeordnet ist, wobei ein Verschiebepin eines Schiebenockenaktuators in die Verschiebenut des Schiebenockens eingreift.

Alternativ kann der Schiebenockenaktuator auch für andere Anwendungen vorgesehen werden. Beispielsweise kann der Schiebenockenaktuator als Aktuator zur Betätigung eines Zentralventil verwendet werden, wobei der Aktuator ein Gehäuse aufweist, in dem ein Aktuatorpin angeordnetist, sowie ein das Gehäuse aufnehmendes Bauteil, in dem ein Verschiebepin angeordnet ist, wobei der Aktuatorpin zur Betätigung des Verschiebepins vorgesehen ist und zumindest teilweise an dem Verschiebepin zur Anlage kommt, um bei einer Betätigung des Aktuatorpins den Verschiebepin axial aus dem das Gehäuse aufnehmenden Bauteil auszufahren.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Hierbei zeigt

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Schiebenockensystems, und
  • 2 eine schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des Schiebenockensystems gemäß 1.

Gemäß den 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßes Schiebenockensystem für eine - hier nicht näher dargestellte - Brennkraftmaschine einen Schiebenockenaktuator 1 und eine Nockenwelle 9 auf, auf der ein Schiebenocken 6 mit einer Verschiebenut 5 verschieblich aber drehfest angeordnet ist.

Nach 1 umfasst der Schiebenockenaktuator 1 ein Gehäuse 2, in dem ein Aktuatorpin 4 angeordnet ist, sowie ein das Gehäuse aufnehmendes Bauteil 10, in dem ein Verschiebepin 3 angeordnet ist. Das aufnehmende Gehäuse 10 ist der Zylinderkopf oder Zylinderkopfdeckel einer Brennkraftmaschine. Der Aktuatorpin 4 ist zur Betätigung des Verschiebepins 3 vorgesehen und kommt an dem Verschiebepin 3 zur Anlage, um bei einer Betätigung des Aktuatorpins 4 den Verschiebepin 3 axial aus dem das Gehäuse 2 aufnehmenden Bauteil 10 auszufahren und in die Verschiebenut 5 des Schiebenockens 6 einzutauchen. Der Aktuatorpin 4 ist elektromagnetisch betätigbar.

Eine Druckfeder 8 wirkt axial auf den Verschiebepin 3 ein, um den Verschiebepin 3 in einem unbetätigten Zustand des Aktuatorpins 4 aus der Verschiebenut 5 des Schiebenockens 6 heraus zu halten. Der Verschiebepin 3 ist axial beweglich in einer Führung 7 am das Gehäuse 2 aufnehmenden Bauteil 10 aufgenommen, wobei die Führung 7 im Wesentlichen dazu vorgesehen ist, Querkräfte des Verschiebepins 3 aufzunehmen. Die Druckfeder 8 ist axial zwischen dem Verschiebepin 3 und der Führung 7 angeordnet. Mithin nimmt lediglich der Verschiebepin 3 Querkräfte auf, die durch die Verschiebung des Schiebenockens 6 eingeleitet werden. Der Aktuatorpin 4 muss somit keine Querkräfte aufnehmen und kann dadurch standardisiert werden.

In 2 wurde auf die Darstellung des das Gehäuse 2 aufnehmenden Bauteils 10 des Schiebenockenaktuators 1 gemäß 1 zur Vereinfachung verzichtet. Daher sind der Aktuatorpin 4 sowie der axial daran angeordnete Verschiebepin 3 mit der Druckfeder 8 gut sichtbar dargestellt.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Alternativ kann der Schiebenockenaktuator auch für andere Anwendungen vorgesehen werden. Beispielsweise kann der Schiebenockenaktuator 1 als Aktuator zur Betätigung eines hydraulischen Zentralventils für einen Nockenwellenversteller vorgesehen werden.

Bezugszeichenliste

1
Schiebenockenaktuator
2
Gehäuse
3
Verschiebepin
4
Aktuatorpin
5
Verschiebenut
6
Schiebenocken
7
Führung
8
Druckfeder
9
Nockenwelle
10
aufnehmendes Bauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102004008670 A1 [0003]