DE102007027979B4

DE102007027979B4 - Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit Nockenwellen-Tunnellager

Info

Publication number: DE102007027979B4
Application number: DE102007027979.7A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schramm Hendrik; Jörg Wutzler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: DE102007027979A1

Abstract

Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (1, 2), mindestens zwei drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle (1, 2) geführten Nockenstücken (5) mit jeweils einem Radiallager (15) zur drehbaren Lagerung der Nockenstücke (5) und der Nockenwelle (1, 2), sowie Halterungen (23) für die Radiallager (15), in denen die Radiallager (15) gegen Verdrehen gesichert und axial verschiebbar gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (23) einstückig mit einem Oberteil (3) eines zweiteiligen Zylinderkopfgehäuses ausgebildet sind und als Sitz für die aus zwei miteinander verbundenen Halbschalen (20, 21) bestehenden Radiallager (15) dienende Durchtrittsöffnungen (24) in radialer Richtung allseitig begrenzen, und dass die Radiallager (15) einen Außendurchmesser aufweisen, der größer als der größte Flugkreisdurchmesser von Nocken (8, 9, 10) der Nockenstücke (5) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb gemäß Anspruch 16.
Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen sind mechanische Vorrichtungen bekannt, die das Arbeitsspiel des Ventiltriebes beeinflussen und beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten oder des Hubs der Gaswechselventile von Zylindern der Brennkraftmaschine ermöglichen.
Aus der EP 1 608 849 B1 ist bereits ein Ventiltrieb bekannt, bei dem eine Einlassnockenwelle und eine Auslassnockenwelle in ortsfesten Lagern gelagert sind, wobei sich die Lager entlang einer Trennebene zwischen einem Zylinderkurbelgehäuse und einem Zylinderkopfgehäuse teilen lassen. Auf den beiden Nockenwellen sind jeweils mehrere Nockenstücke drehfest und axial verschiebbar angeordnet. Zur Betätigung von zwei Ein- bzw. Auslassventilen eines Zylinders der Brennkraftmaschine sind auf jedem Nockenstück zwei axial versetzte Nockengruppen vorgesehen, die jeweils zwei Nocken mit verschiedenen Nockenprofilen aufweisen. Durch axiale Verschiebung des Nockenstücks zwischen zwei Verschiebestellungen kann jeweils einer der beiden Nocken jeder Nockengruppe mit einem Schlepphebel eines benachbarten Ventils in Anlagekontakt gebracht werden, wodurch sich der Hub und/oder die Öffnungszeiten dieses Ventils verstellen lassen. Die axiale Verschiebung des Nockenstücks auf der Nockenwelle erfolgt mit Hilfe von zwei gegenläufigen Schneckentrieben, die im axialen Abstand voneinander im Zylinderkopfgehäuse angeordnet sind. Jeder Schneckentrieb weist einen Aktuator und einen Mitnehmer auf, der sich durch Betätigung des Aktuators mit einer linksdrehenden bzw. einer rechtsdrehenden schraubenförmigen Nut auf dem Nockenstück in Eingriff bringen lässt, um das Nockenstück nach rechts bzw. links zu verschieben. Das Nockenstück ist in einem ortsfesten Lager zwischen den beiden Nockenprofilgruppen drehbar und axial verschiebbar gelagert. Die DE 10 2004 011 586 A1 offenbart ebenfalls einen solchen Ventiltrieb.
Weiterhin ist aus der Druckschrift DE 103 31 089 A1 eine Zylinderkopfhaube für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Nockenwelle bekannt, die durch wenigstens eine Lagerbrücke entlang einer Lagergasse für die Nockenwelle in der Zylinderkopfhaube hindurchragt, wobei die Lagerbrücke eine Öffnung beziehungsweise Bohrung aufweist, die die Nockenwelle vollständig umschließt.
Zur Verbesserung der Beeinflussung des Arbeitsspiels des Ventiltriebs wäre es wünschenswert, die Nockengruppen um einen weiteren Nocken mit einer anderen Nockenkontur bzw. einem anderen Nockenprofil zu erweitern. Eine solche Erweiterung der Nockengruppen um einen weiteren Nocken bzw. ein weiteres Nockenprofil macht es jedoch erforderlich, jedes Nockenstück zwischen drei verschiedenen Verschiebestellungen hin und her zu bewegen, in denen jeweils ein anderer Nocken mit dem Schlepphebel zusammenwirkt. Dadurch wird der Verschiebeweg des Nockenstücks länger, was in Anbetracht des relativ geringen axialen Abstands zwischen benachbarten Gaswechselventilen eines Zylinders insbesondere im Fall einer Lagerung des Nockenstücks zwischen den Ventilen zu Problemen bei der axialen Dimensionierung des Lagers führen kann.
Um eine Vergrößerung des Verschiebewegs der Nockenstücke zu ermöglichen, wurde von der Anmelderin in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2007 010 149 A1 vorgeschlagen, die rechtsdrehende Nut und die linksdrehende Nut unmittelbar nebeneinander anzuordnen und Y-förmig ineinander übergehen zu lassen.
Weiter wurde zu demselben Zweck in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2007 010 148 A1 der Anmelderin bereits ein Ventiltrieb der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem die zur Lagerung der Nockenwelle bzw. der Nockenstücke dienenden Radiallager in Aufnahmeöffnungen axial verschiebbar sind, die von zwei als Halterung dienenden geteilten Lagerbrücken des Zylinderkopfgehäuses und des Zylinderkurbelgehäuses gebildet werden.
Jedoch ist die Breite der Lager noch immer relativ gering, so dass zum einen keine ungebauten Nockenstücke verwendet werden können, da diese aufgrund der maschinellen Bearbeitung eines Rohlings eine größere axiale Länge als gebaute Nockenstücke mit geprägten Nockenprofilen besitzen. Zum anderen ist der Schaltfreigang, d. h. der verbleibende axiale Abstand zwischen zwei benachbarten, sich in entgegengesetzten Verschiebestellungen befindlichen Nockenstücken, bei einer geforderten Standard-Nockenbreite nicht ohne weiteres gewährleistet.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die zuvor genannten Probleme bei einem Ventiltrieb der eingangs genannten Art zu beseitigen, um eine größere Lagerbreite und die Verwendung ungebauter Nockenstücke zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Erfindungsvariante dadurch gelöst, dass die Halterungen einstückig mit einem Oberteil eines zweiteiligen Zylinderkopfgehäuses ausgebildet sind und Durchtritts- bzw. Aufnahmeöffnungen für die Radiallager vollständig umgeben.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Nockenwelle mit den Nockenstücken und den Radiallagern durch einen Teil der Durchtritts- bzw. Aufnahmeöffnungen hindurch axial in die am Oberteil des Zylinderkopfgehäuses angeformten Halterungen eingeschoben wird, die gemeinsam ein in axialer Richtung unterbrochenes Tunnellager im Oberteil bilden.
Gemäß der Erfindung weisen die Radiallager einen Außendurchmesser auf, der größer als der größte Flugkreisdurchmesser der Nocken ist, so dass zum einen der Hindurchtritt der Nockengruppen der Nockenstücke durch die Durchtritts- bzw. Aufnahmeöffnungen der Halterungen nicht behindert wird und zum anderen die einstückig am Oberteil des Zylinderkopfgehäuses angeformten Halterungen in axialer Richtung der Nockenwelle relativ breit gemacht werden können, um dadurch die Lagerbreite zu vergrößern.
Nach dem Einschieben der vormontierten Nockenwelle in das Tunnellager werden die Radiallager vorzugsweise so in den Halterungen gehaltert, dass sie einerseits gegen Verdrehen gesichert und andererseits zusammen mit den Nockenstücken zwischen zwei Endanschlägen axial verschiebbar sind. Dazu umfassen die Halterungen jeweils mindestens ein Verdrehsicherungs- und/oder Anschlagelement, das sich zweckmäßig durch einen Teil der Halterung hindurch in eine Ausnehmung des Radiallagers einführen lässt.
Zur Montage der Radiallager zwischen zwei Nockengruppen eines Nockenstücks sind diese zweckmäßig als Gleitlager ausgebildet und bestehen aus zwei Halbschalen, die fest miteinander verbindbar sind, zum Beispiel durch Federklammern, Schrauben oder durch eine Klebeverbindung.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der ersten Erfindungsvariante sieht vor, dass mindestens ein Teil der Nockenstücke eine die Nockenwelle umgebende stirnseitige Ausnehmung aufweist, in die ein gegenüberliegendes Stirnende eines benachbarten Nockenstückes ein Stück weit einführbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1: eine perspektivische Unterseitenansicht eines Zylinderkopfoberteils mit einer Einlassnockenwelle und einer Auslassnockenwelle, auf denen jeweils eine Mehrzahl von Nockenstücken axial verschiebbar montiert ist;
2: eine perspektivische Ansicht von einem der auf der Einlass- bzw. Auslassnockenwelle montierten Nockenstücke;
3: eine andere perspektivische Ansicht des Nockenstückes während der Montage eines geteilten Radiallagers mit Mitteln zum Arretieren des Nockenstücks in unterschiedlichen Verschiebestellungen;
4: eine perspektivische Ansicht des Nockenstücks entsprechend 3, jedoch nach der Montage des Radiallagers und der Arretiermittel;
5: eine perspektivische Ansicht des Nockenstücks und des Radiallagers beim Einsetzen in einen zugehörigen Tunnelabschnitt eines Tunnellagers des Zylinderkopfoberteils;
6: zwei Seitenansichten des Nockenstücks und des Radiallagers nach dem Einsetzen in den Tunnelabschnitt in zwei verschiedenen äußeren Verschiebestellungen;
7: eine perspektivische Stirnseitenansicht des Nockenstücks und des Radiallagers nach dem Einsetzen in den Tunnelabschnitt;
8: eine perspektivische Stirnseitenansicht entsprechend 7, jedoch zur Erläuterung der Schmierung des Radiallagers teilweise durchsichtig dargestellt;
9: eine Längsschnittansicht des Nockenstücks, des Radiallagers und des Tunnelabschnitts sowie der Arretiermittel;
10: eine Längsschnittansicht entsprechend 9, die auch einen Teil eines benachbarten Nockenstücks zeigt, wobei sich die Nockenstücke in entgegengesetzten Verschiebestellungen befinden.
Wie am besten in 1 dargestellt, umfasst ein Ventiltrieb für die Einlassventile und die Auslassventile von Zylindern eines 4-Zylinder-Reihenmotors eine Einlassnockenwelle 1 und eine Auslassnockenwelle 2, die in paralleler Ausrichtung im Oberteil 3 eines Zylinderkopfgehäuses des Reihenmotors drehbar gelagert sind und an ihrem einen Stirnende ein Kettenrad 4 für einen Kettentrieb tragen, mit dem die Nockenwellen 1, 2 von der Kurbelwelle des Motors angetrieben werden.
Auf den beiden oben liegenden Nockenwellen 1 bzw. 2 sind jeweils vier Nockenstücke 5 drehfest und axial verschiebbar montiert, mit denen sich der Hub und die Öffnungszeiten der beiden Einlass- bzw. Auslassventile jedes Zylinders verstellen lassen.
Um die Nockenstücke 5 einerseits drehfest mit der zugehörigen Nockenwelle 1 bzw. 2 zu verbinden, andererseits jedoch ihre axiale Verschiebung entlang der Nockenwelle 1 bzw. 2 zu ermöglichen, weisen die hohlzylindrischen Nockenstücke 5 an ihrem inneren Umfang eine Längsverzahnung 6 auf, wie am besten in 9 dargestellt, die nach der Montage der Nockenstücke 5 mit einer komplementären Verzahnung (nicht dargestellt) auf dem äußeren Umfang der Nockenwelle 1 bzw. 2 kämmt.
Wie am besten in 2 dargestellt, weist jedes Nockenstück 5 zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Nockengruppen 7 auf. Jede der beiden Nockengruppen 7 wirkt mit einer Rolle eines schwenkbar gelagerten Rollenschlepphebels von einem der zwei Einlass- bzw. Auslassventile jedes Zylinders zusammen und weist drei nebeneinander angeordnete Nocken 8, 9, 10 auf. Die Nocken 8, 9, 10 besitzen jeweils unterschiedliche Nockenprofile und lassen sich durch axiale Verschiebung des Nockenstücks 5 auf der Nockenwelle 1 bzw. 2 in drei entsprechende Verschiebestellungen wahlweise mit der Rolle des Schlepphebels des zugehörigen Ventils in Anlagekontakt bringen. Die Nockenprofile der drei Nocken 8, 9, 10 können unterschiedlich hohe und/oder in Umfangsrichtung der Nockenwelle 1 bzw. 2 gegeneinander versetzte Scheitel aufweisen, so dass das zugehörige Ventil unterschiedlich weit und/oder zu unterschiedlichen Zeiten geöffnet bzw. geschlossen wird, je nachdem, welcher der drei Nocken 8, 9, 10 mit der Rolle des Schlepphebels zusammenwirkt. Die Reihenfolge der drei Nocken 8, 9, 10 ist bei allen Nockengruppen 7 auf den Nockenstücken 5 dieselbe, so dass die Nockenstücke 5 als Gleichteile hergestellt werden können.
Die beiden Nockengruppen 7 weisen jeweils auf der zu den Nocken 8, 9, 10 entgegengesetzten, in 2 nach unten und in 5 nach oben weisenden Seite des Nockenstücks 5 einen Grundkreisabschnitt 11 auf, dessen Außendurchmesser über die gesamte axiale Länge der beiden Nockengruppen 7 derselbe ist und sich über einen Umfangswinkel von etwa 180 Grad erstreckt. Die axiale Verschiebung der Nockenstücke 5 auf der Nockenwelle 1 bzw. 2 zur Verstellung des Hubs und/oder der Öffnungszeiten der zugehörigen Ventile wird bei Bedarf vorgenommen und erfolgt immer dann, wenn der Grundkreisabschnitt 11 der beiden Nockengruppen 7 während eines Drehwinkels der Nockenwelle 1 bzw. 2 von etwa 180 Grad den Rollen der Schlepphebel gegenüberliegt. Das Maß der axialen Verschiebung des Nockenstücks 5 zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen entspricht dem Mittenabstand benachbarter Nocken 8, 9 bzw. 9, 10.
Damit die Nockenstücke 5 bei Bedarf in eine beliebige der drei Verschiebestellungen verschoben werden können, ist für jedes Nockenstück 5 ein Schneckentrieb vorgesehen. Die Schneckentriebe umfassen jeweils eine umlaufende Y-förmige Nut 12, die in der Umfangsfläche eines erweiterten, an ein Stirnende 13 des Nockenstücks 5 angrenzenden Abschnitts 14 des Nockenstücks 5 ausgespart ist, sowie einen ortsfest im Zylinderkopfgehäuse montierten Aktuator (nicht dargestellt) mit drei in axialem Abstand voneinander angeordneten Mitnehmerstiften. Von den Mitnehmerstiften lässt sich jeweils einer durch Betätigung des Aktuators ausfahren und mit seinem freien Ende mit der Nut 12 in Eingriff bringen, um das Nockenstück 5 jeweils um den Mittenabstand zweier benachbarter Nocken 8, 9 bzw. 9, 10 in axialer Richtung der Nockenwelle 1 bzw. 2 zum Kettenrad 4 hin oder weg von diesem zu verschieben.
Die Ausbildung und die Funktionsweise des Schneckentriebs und der Aktuatoren ist in der eingangs genannten DE 10 2007 010 149 A1 der Anmelderin ausführlich beschrieben.
Um die Nockenstücke 5 in Bezug zur Drehachse der Nockenwelle 1 bzw. 2 zu zentrieren und sie während ihrer Verschiebung in Bezug zur Drehachse zentriert zu halten, ist jedes der Nockenstücke 5 mittels eines Radiallagers 15 drehbar im Oberteil 3 des Zylinderkopfgehäuses gelagert. Wie am besten in den 3, 4 und 9 dargestellt, bestehen die Radiallager 15 aus einem als Gleitlager ausgebildeten Lagerstück 16, das um einen zwischen den beiden Nockengruppen 7 angeordneten zylindrischen Abschnitt 17 des Nockenstücks herum angebracht ist. Der Außendurchmesser des Abschnitts 17 ist kleiner als der Durchmesser des Grundkreisabschnitts 11 der beiden angrenzenden Nockengruppen 7 und gleitet bei der Drehung der Nockenwelle 1 bzw. 2 mit seiner äußeren Umfangsfläche 18 auf der benachbarten inneren Umfangsfläche 19 des Lagerstücks 16.
Wie am besten in 3 dargestellt, besteht jedes Lagerstück 16 aus zwei Halbschalen 20, 21, die vor der Montage des Nockenstücks 5 auf der Nockenwelle 1 bzw. 2 auf dem zylindrischen Abschnitt 17 des Nockenstücks 5 zum Lagerstück 16 zusammengesetzt werden, so dass dieses in Bezug zum Nockenstück 5 axial unverschiebbar ist und zusammen mit dem Nockenstück 5 auf der Nockenwelle 1 bzw. 2 verschoben wird, wenn das Nockenstück 5 bei Bedarf in eine andere Verschiebestellung bewegt wird.
Die Vorteile eines zusammen mit dem Nockenstück 5 verschiebbaren Lagers sind in der eingangs genannten DE 10 2007 010 148 A1 ausführlich beschrieben.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Lagerstück 16 werden die gegenüberliegenden ebenen Anlageflächen der beiden Halbschalen 20, 21 durch elastische Federklammern 22 gegeneinander angepresst, welche die Halbschalen 20, 21 auf dem Nockenstück 5 zusammenhalten. Die Federklammern 22 weisen eine geringe Masse auf und ermöglichen eine Demontage der Lagerstücke 16. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die beiden Halbschalen 20, 21 miteinander zu verschrauben oder zu verkleben, wobei im zuletzt genannten Fall zweckmäßig zwei zuvor durch Cracken des Lagerstücks 16 hergestellte Halbschalen 20, 21 verwendet werden, um die Passgenauigkeit und den Zusammenhalt der Anlageflächen zu verbessern.
Nach der Montage sämtlicher Lagerstücke 16 auf den Nockenstücken 5 werden jeweils vier derart vormontierte Nockenstücke 5 mit gleicher Ausrichtung hintereinander auf die Einlass- bzw. Auslassnockenwelle 1 bzw. 2 aufgeschoben, bevor diese dann zusammen mit den Nockenstücken 5 in axialer Richtung in einen unterbrochenen Lagertunnel im Oberteil 3 des Zylinderkopfgehäuses eingeschoben werden. Wie in 1 dargestellt, besteht jeder Lagertunnel aus vier quer zur Drehachse der Nockenwelle 1 bzw. 2 ausgerichteten Tunnelabschnitten 23, die in axialer Richtung der Nockenwelle 1 bzw. 2 jeweils zwischen zwei Ventilen eines Zylinders einstückig am Oberteil 3 angeformt sind und eine Durchtrittsöffnung 24 in radialer Richtung allseitig begrenzen, durch die sich die Lagerstücke 16 mit Gleitpassung axial hindurchbewegen lassen. Wenn die Nockenwellen 1, 2 ganz in den Lagertunnel eingeschoben sind, dient jede Durchtrittsöffnung 24 als Sitz für eines der Lagerstücke 16. Diese werden nach der Montage der Nockenwellen 1, 2 im Oberteil 3 im jeweils zugehörigen Tunnelabschnitt 23 verstiftet, so dass sie zusammen mit den Nockenstücken 5 um ein begrenztes Maß axial verschiebbar sind, jedoch drehfest in der Durchtrittsöffnung 24 festgehalten werden.
Zur Verstiftung der Lagerstücke 16 dienen zylindrische Stifte 25, die nach dem Einschieben der Nockenwelle 1 bzw. 2 in ihr Tunnellager von außen her in zylindrische Durchgangsbohrungen in den Tunnelabschnitten 23 eingesetzt werden, so dass ihr inneres Ende in eine gegenüberliegende, in der äußeren Umfangsfläche des Lagerstücks 16 ausgesparte axiale Nut 26 eingreift, wie am besten in 6 dargestellt. Die Breite der Nuten 26 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Stifte 25, so dass sich das Lagerstück 16 im Tunnelabschnitt 23 zwar axial verschieben, nicht jedoch drehen kann. Der Verschiebeweg des Lagerstücks 16 wird in beiden Richtungen durch ein geschlossenes Stirnende 27 von einer der beiden Nuten 26 begrenzt. Wie in 6 dargestellt, liegt in den äußeren Verschiebestellungen des Nockenstücks 5 jeweils eines dieser gerundeten Stirnenden 27 gegen den in die Nut 26 eingreifenden Stift 25 an.
Wie am besten in 8 dargestellt, weist jedes Lagerstück 16 drei schräg nach unten weisende, im axialen Abstand voneinander angeordnete radiale Schmiermittelkanäle 28 auf, die sich von der äußeren Umfangsfläche des Lagerstücks 16 durch die untere Halbschale 21 hindurch bis zu deren zylindrischer innerer Umfangsfläche 19 erstrecken, die im Gleitkontakt mit der rotierenden Umfangsfläche 18 des Abschnitts 17 des Nockenstücks 5 steht. Der axiale Abstand benachbarter Schmiermittelkanäle 28 entspricht dem Mittenabstand benachbarter Nocken 8, 9, 10, so dass in jeder der drei Verschiebestellungen des Nockenstücks 5 und damit des Lagerstücks 16 einer der Schmiermittelkanäle 28 mit einem Schmiermittelzufuhrkanal 29 kommuniziert, durch den unter Druck stehendes Motoröl in das Radiallager 15 zugeführt wird. Um einen Austritt des zugeführten Motoröls durch die beiden anderen Schmiermittelkanäle 28 zu verhindern, weisen die Tunnelabschnitte 23 im Bereich der Schmiermittelkanäle 28 axiale Vorsprünge 30 (7) auf, welche diese Schmiermittelkanäle 28 radial von außen her verschließen oder maskieren.
Der Außendurchmesser der Lagerstücke 16 ist größer als der Flugkreisdurchmesser des größten Nockens 9, so dass sich die Nockengruppen 7 bei Bedarf bis in die Durchtrittsöffnung 24 des Tunnelabschnitts 23 hinein verschieben lassen. Dadurch kann die axiale Lagerbreite jedes Lagerstücks 16 im Oberteil 3 relativ groß gemacht werden. In Verbindung mit dem Verschluss der Schmiermittelkanäle 28 durch die Vorsprünge 30 ist trotzdem eine optimale Schmiermittelversorgung gewährleistet.
Um die Nockenstücke 5 in der gewünschten Verschiebestellung festzuhalten, ist jedes der Lagerstücke 16 mittels zweier diametral entgegengesetzter Arretiervorrichtungen 31 in den drei Verschiebestellungen axial arretierbar. Wie am besten in 9 dargestellt, umfasst jede Arretiervorrichtung 31 zwei oberhalb und unterhalb der Nockenwellen 1, 2 in einer Radialbohrung 32 im Tunnelabschnitt 23 radial verschiebbare Rastkugeln 33, von denen jede von einer vorgespannten Schraubendruckfeder 34 radial nach innen gedrückt wird, um sie mit einer axialen Rastleiste 35 auf der benachbarten Ober- bzw. Unterseite des Lagerstücks 16 in Rasteingriff zu bringen. Die Radialbohrung 32 ist am äußeren Ende durch eine eingeschraubte Verschlusskappe 36 verschlossen, wodurch die Montage der Rastkugeln 33 und der Schraubendruckfedern 34 nach der Montage der Nockenwelle 1 bzw. 2 im Oberteil 3 vereinfacht wird.
Wie am besten in 3 dargestellt, sind die Rastleisten 35 in diametral entgegengesetzte axiale Aussparungen 37 in der äußeren Umfangsfläche des Lagerstücks 16 eingesetzt und weisen jeweils zwei im axialen Abstand voneinander zur Drehachse der Nockenwelle 1 bzw. 2 hin überstehende Befestigungszapfen 38 auf, die mit Presssitz in komplementäre Bohrungen der Halbschalen 20, 21 des Lagerstücks 16 eingesetzt sind. Alternativ könnten an Stelle der Rastleisten 35 auch in das Lagerstück 16 integrierte Arretierkulissen vorgesehen sein, die bei der Bearbeitung mit ausgefräst und anschließend gehärtet werden.
Jede Rastleiste 35 oder Arretierkulisse weist eine mittige Rastvertiefung 39 auf, die an beiden Seiten durch einen Vorsprung 40 von einer benachbarten seitlichen Flanke 41 getrennt ist. In der in 9 dargestellten mittleren Verschiebestellung des Nockenstücks 5 greift die Rastkugel 33 in die Rastvertiefung 39 ein, während sie in den beiden äußeren Verschiebestellungen gegen eine der beiden Flanken 41 anliegt, wie in 10 dargestellt. In den äußeren Verschiebestellungen drückt die von der federbelastete Rastkugel 33 auf die Flanke 41 der Arretierkulisse ausgeübte axiale Kraft das Lagerstück 16 am geschlossenen Stirnende 27 der Nut 26 gegen den stationären Stift 25, um es gegen das Oberteil 3 des Zylinderkopfgehäuses zu verspannen.
Nähere Einzelheiten zur Ausbildung und Funktionsweise einer solchen Arretiervorrichtung mit einer Rastvertiefung und zwei Flanken sind in der nicht vorveröffentlichen DE 10 2007 010 150 A1 der Anmelderin ausführlich beschrieben.
Durch die Bereitstellung von zwei diametral angeordneten Arretiervorrichtungen 31 kann die Neigung der Nockenstücke 5 zum ”Verkippen” während des Verschiebens vermindert werden.
Nach dem Einschieben der fertig vormontierten Nockenwelle 1, 2 in das Tunnellager des Oberteils 3 des Zylinderkopfgehäuses und nach der Komplettierung des Oberteils 3 durch Einsetzen der Rastkugeln 33 und Schraubendruckfedern 34 wird das Oberteil 3 mit einem bereits am Zylinderkurbelgehäuse befestigten Zylinderkopfunterteil (nicht dargestellt) verschraubt.
Um einerseits eine ausreichende Breite der Nocken 8, 9, 10 der Nockengruppen 7 jedes Nockenstücks 5 zu gewährleisten und andererseits für einen ausreichenden Schaltfreigang zu sorgen, so dass ein Kontakt zweier benachbarter, in unterschiedlichen äußeren Verschiebestellungen befindlicher Nockenstücke 5 vermieden wird, ist der mit der Y-förmigen Nut 12 versehene Abschnitt 14 jedes Nockenstücks 5 mit einer erweiterten, zur Drehachse der Nockenwelle 1 bzw. 2 koaxialen Ausnehmung 42 im Stirnende 13 versehen, in die das entgegengesetzte Stirnende 43 des benachbarten Nockenstücks 5 über einen Teil der Länge des äußersten stirnseitigen Nockens 8 eintauchen kann, wie in 10 dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwelle, Einlassnockenwelle
2: Nockenwelle, Auslassnockenwelle
3: Oberteil des Zylinderkopfgehäuses
4: Kettenrad
5: Nockenstück
6: Innenverzahnung
7: Nockengruppe
8: Nocken
9: Nocken
10: Nocken
11: Grundkreisabschnitt
12: Y-förmige Nut
13: Stirnende des Nockenstücks
14: erweiterter Abschnitt des Nockenstücks
15: Radiallager
16: Lagerstück
17: zylindrischer Abschnitt
18: äußere Umfangsfläche
19: innere Umfangsfläche
20: Halbschale
21: Halbschale
22: Federklammer
23: Tunnelabschnitt, Halterung
24: Durchtrittsöffnung
25: Stift
26: axiale Nut
27: Stirnende
28: Schmiermittelkanäle
29: Schmiermittelzufuhrkanal
30: Vorsprung
31: Arretiervorrichtung
32: Radialbohrung
33: Rastkugel
34: Schraubendruckfeder
35: Rastleiste
36: Verschlusskappe
37: Aussparung
38: Befestigungszapfen
39: Rastvertiefung
40: Vorsprünge
41: Flanken
42: Ausnehmung
43: Stirnende des Nockenstücks

Claims

Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (1, 2), mindestens zwei drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle (1, 2) geführten Nockenstücken (5) mit jeweils einem Radiallager (15) zur drehbaren Lagerung der Nockenstücke (5) und der Nockenwelle (1, 2), sowie Halterungen (23) für die Radiallager (15), in denen die Radiallager (15) gegen Verdrehen gesichert und axial verschiebbar gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (23) einstückig mit einem Oberteil (3) eines zweiteiligen Zylinderkopfgehäuses ausgebildet sind und als Sitz für die aus zwei miteinander verbundenen Halbschalen (20, 21) bestehenden Radiallager (15) dienende Durchtrittsöffnungen (24) in radialer Richtung allseitig begrenzen, und dass die Radiallager (15) einen Außendurchmesser aufweisen, der größer als der größte Flugkreisdurchmesser von Nocken (8, 9, 10) der Nockenstücke (5) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1, 2) mit den Nockenstücken (5) und den Radiallagern (15) durch die Durchtrittsöffnungen (24) hindurch axial in die Halterungen (23) eingeschoben ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallager (15) in den Halterungen (23) gegen Verdrehen gesichert und zusammen mit den Nockenstücken (5) zwischen zwei Endanschlägen axial verschiebbar sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Halterung (23) mindestens ein Verdrehsicherungs- und/oder Anschlagelement umfasst, das durch die Halterung (23) hindurch in eine axiale Nut (26) des Radiallagers (15) eingreift.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrehsicherungs- und/oder Anschlagelement einen in radialer Richtung von außen her durch eine Bohrung der Halterung (23) eingesetzten Stift (25) umfasst, dessen inneres Stirnende in die axiale Nut (26) des Radiallagers (15) eingreift.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (20, 21) durch Federklammern (22) miteinander verbunden sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (20, 21) durch Schrauben miteinander verbunden sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (20, 21) miteinander verklebt sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (20, 21) durch Cracken des Radiallagers (15) hergestellt sind.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenstücke (5) zwei Nockengruppen (7) mit drei unterschiedlichen Nocken (8, 9, 10) umfassen, und dass die Radiallager (15) in drei diskreten Verschiebestellungen arretierbar sind, deren Abstand dem Mittenabstand der Nocken (8, 9, 10) entspricht.
Ventiltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Nockenstück (5) durch mindestens eine auf das Radiallager (15, 16) einwirkende Arretiervorrichtung (31) in den diskreten Verschiebestellungen arretierbar ist.
Ventiltrieb nach den Ansprüchen 4 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtungen (31) die Nockenstücke (5) in entgegengesetzten äußersten Verschiebestellungen gegen das Verdrehsicherungs- und/oder Anschlagelement (25) verspannen.
Ventiltrieb nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Nockenstück (5) durch zwei diametral entgegengesetzte Arretiervorrichtungen (31) arretierbar ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Schmiermittelkanäle (28), die jedes Radiallager (15) in axialer Richtung voneinander beabstandet durchsetzen, wobei in radialer Richtung äußere Einmündungen von einem Teil der Schmiermittelkanäle (28) durch einen Vorsprung (30) der zugehörigen Halterung (23) verschlossen sind.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Nockenstücke (5) eine die Nockenwelle (1, 2) umgebende stirnseitige Ausnehmung (42) aufweist, in die ein gegenüberliegendes Stirnende (43) eines benachbarten Nockenstücks (5) einführbar ist.
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch mindestens einen Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche.