DE102007010151A1

DE102007010151A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit dreistufigen Nockenprofilgruppen und verschiebbaren Nockenträgern mit ausziehbaren Eingriffselementen

Info

Publication number: DE102007010151A1
Application number: DE102007010151A
Authority: DE
Inventors: Christian Geipel; Hendrik Rentzsch
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-04-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle (5), die in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagert ist, mindestens einem drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle (5) geführten Nockenträger (6, 7), der mindestens eine Nockenprofilgruppe (8, 9) mit mehreren unterschiedlichen Nockenprofilen (18, 19, 20) umfasst, sowie Einrichtungen (27, 28, 29, 30, 31, 33) zum axialen Verschieben des mindestens einen Nockenträgers (6, 7) auf der Nockenwelle (5), umfassend mindestens ein Eingriffselement (27), das sich mit einer in Bezug zum Eingriffselement (27) relativbeweglichen Kurvenkulisse (28) in Eingriff bringen lässt. Damit sich die Anzahl der Nockenprofile (18, 19, 20) jeder Nockenprofilgruppe (8, 9) mit minimalem Aufwand auf drei vergrößern lässt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Eingriffselement (27) innerhalb des Nockenträgers (6, 7) oder der Nockenwelle (5) beweglich gelagert ist und sich mittels eines außerhalb des Nockenträgers (6, 7) oder der Nockenwelle (5) angeordneten Stellorgans (31) mit der außerhalb des Nockenträgers (6, 7) oder der Nockenwelle (5) angeordneten Kurvenkulisse (28) in Eingriff bringen lässt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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 von Gaswechselventilen von Zylindern der Brennkraftmaschine ermöglichen.
Aus der DE 10 2004 011 586 A1 ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ein Nockenträger drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundnockenwelle angeordnet ist. Zur Betätigung von zwei Gaswechselventilen eines Zylinders der Brennkraftmaschine sind auf dem Nockenträger zwei axial versetzte Nockenprofilgruppen vorgesehen, von denen jede zwei verschiedene Nockenprofile aufweist. Durch axiale Verschiebung des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle zwischen zwei Verschiebestellungen kann jeweils eines der beiden Nockenprofile jeder Nockenprofilgruppe mit einem Schlepphebel des Ventiltriebs von einem der Gaswechselventile in Anlagekontakt gebracht werden. Die axiale Verschiebung des Nockenträgers auf der Nockenwelle erfolgt mit Hilfe von zwei Stellorganen in Form von Aktuatoren, die axial versetzt in einem Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet sind und jeweils ein Eingriffselement in Form eines Mitnehmerstifts aufweisen. Durch Betätigung von jeweils einem der Stellorgane lässt sich dessen Mitnehmerstift mit einer Kurvenkulisse auf dem Nockenträger in Eingriff bringen. Die Kurvenkulisse weist bei dem einen der beiden Stellorgane eine linksdrehende schraubenförmige Nut und bei dem anderen der beiden Stellorgane eine rechtsdrehende schraubenförmige Nut auf, so dass der Nockenträger zwischen den beiden Verschiebestellungen nach rechts bzw. links verschoben wird, wenn das eine oder das andere Stellorgan betätigt wird. Der Nockenträger ist in einem Drehlager zwischen den beiden Nockenprofilgruppen drehbar und axial verschiebbar gelagert. Die DE 10 2004 021 375 A1 offenbart ebenfalls eine solche Vorrichtung.
Solange die beiden Nockenprofilgruppen auf dem Nockenträger jeweils nur zwei unterschiedliche Nockenprofile aufweisen, sind zum Verschieben des Nockenträgers zwei Stellorgane oder Aktuatoren ausreichend, die sich problemlos im Zylinderkopfgehäuse unterbringen lassen und keinen übermäßigen konstruktiven Aufwand verursachen. Wenn jedoch zur Verbesserung der Beeinflussung des Arbeitsspiels des Ventiltriebs die Nockenprofilgruppen um eine weitere Nockenkontur bzw. um ein weiteres Nockenprofil erweitert werden sollen, muss der Nockenträger zwischen drei verschiedenen Verschiebestellungen hin und her bewegt werden, um die drei Nockenprofile wahlweise mit dem Schlepphebel in Anlagekontakt zu bringen. Dazu müsste die Anzahl der Stellorgane oder Aktuatoren im Zylinderkopf bzw. die Anzahl der Kurvenkulissen auf dem Nockenträger verdoppelt werden, was jedoch wegen des zur Unterbringung der Stellorgane oder Aktuatoren benötigten axialen Bauraums Probleme bereitet.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich die Anzahl der Nockenprofile jeder Nockenprofilgruppe ohne eine Vergrößerung des benötigten axialen Bauraums vergrößern lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Eingriffselement innerhalb des Nockenträgers oder der Nockenwelle beweglich gelagert ist und sich mittels eines außerhalb des Nockenträgers oder der Nockenwelle angeordneten Stellorgans mit der außerhalb des Nockenträgers oder der Nockenwelle angeordneten Kurvenkulisse in Eingriff bringen lässt.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das bisherige Prinzip umzukehren, indem jeweils das Eingriffselement im Nockenträger angeordnet wird, während sich die Kurvenkulisse und das Stellorgan außerhalb des Nockenträgers im Gehäuse der Brennkraftmaschine befinden, wobei zum Verschieben des Nockenträgers durch Betätigung des Stellorgans eine Kraft auf das Eingriffselement ausgeübt wird, um dieses aus dem Nockenträger herauszuziehen und mit der Kurvenkulisse im Gehäuse der Brennkraftmaschine in Eingriff zu bringen.
Diese Maßnahme macht es möglich, ohne eine Vergrößerung des benötigten axialen Bauraums eine axiale Verschiebung des Nockenträgers in drei verschiedene Stellungen zu erreichen.
Während es grundsätzlich möglich ist, zum Herausziehen des Eingriffselements einen ortsfest im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Elektromagneten zu verwenden, dem bei Bedarf Strom zugeführt wird, um die für das Ausfahren des Eingriffselements benötigte Kraft in Form einer magnetischen Anziehungskraft auf das Eingriffselement aufzubringen, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, die Ausziehkraft mechanisch auf das Eingriffselement aufzubringen, vorzugsweise mit Hilfe eines Einspurblechs, mit dem sich das Eingriffselement in die Kurvenkulisse einspuren lässt. Vorteilhaft wird ein freies Ende des Einspurblechs durch Verbiegen des Einspurblechs so weit an den Nockenträger angenähert, dass das über den Nockenträger überstehende Eingriffselement mit seinem erweiterten Kopfteil in eine Führungsnut des Einspurblechs eintritt und durch die Bewegung entlang der Führungsnut aus dem Nockenträger herausgezogen wird. Mit anderen Worten wird die zum Ausfahren des Eingriffselements benötigte Kraft durch die Drehung der Nockenwelle erzeugt, so dass für das Eingriffselement selbst kein Stellorgan benötigt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Platzbedarf innerhalb des Nockenträgers relativ klein gehalten werden kann und dadurch eine Vergrößerung der Anzahl der Nockenprofile jeder Nockenprofilgruppe ermöglicht wird. ebenso Außerdem ist die rotierende Masse des Eingriffselements relativ gering. Darüber hinaus ist von Vorteil, dass die Annäherung des Einspurblechs an den Nockenträger verhältnismäßig langsam erfolgen kann, nämlich während eines Drehwinkels von etwa 180 Grad.
Um das Eingriffselement während der Bewegung entlang des Einspurblechs mit diesem im Eingriff zu halten, ist die Führungsnut vorzugsweise als hinterschnittene Nut ausgebildet, deren Querschnittsform an die Querschnittsform des Kopfendes des Eingriffselements angepasst ist. Entsprechendes gilt auch für eine an die Führungsnut anschließende Nut der Kurvenkulisse, die ebenfalls einen an die Form des Kopfendes des Eingriffselements angepassten Querschnitt aufweist.
Die Kurvenkulisse ist vorzugsweise auf einer zum Nockenträger benachbarten Innenseite von mindestens einem oberhalb der Nockenwelle im Zylinderkopfgehäuse angeordneten Kulissenelement ausgebildet und umfasst die in Umfangsrichtung und in axialer Richtung verlaufende Nut, die für eine axiale Verschiebung des Nockenträgers während der Drehung der Nockenwelle sorgt. Die Nut besitzt vorzugsweise die Form eines Teils einer Schraubenwindung und am besten die Form einer Hälfte einer Schraubenwindung, wobei ihre axiale Erstreckung entlang des Eingriffswegs des Eingriffselements dem Verschiebeweg des Nockenträgers zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen bzw. dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile entspricht.
Die Verschiebung des Nockenträgers erfolgt jeweils während eines Zeitraums, in dem die mit der Nockenwelle gesteuerten Gaswechselventile nicht betätigt werden, das heißt in einem Zeitraum, in dem die Schlepphebel der Ventile gegen einen Grundkreisabschnitt der Nockenprofile anliegen, dessen Umfangswinkel etwa 180 Grad beträgt.
Um einen Nockenträger aus einer ersten Verschiebestellung in eine benachbarte zweite Verschiebestellung und dann in eine dritte Verschiebestellung zu bewegen, in denen jeweils ein anderes Nockenprofil mit den Schlepphebeln der Gaswechselventile in Anlagekontakt gebracht wird, wird das Eingriffselement in der ersten Verschiebestellung durch Aktivierung eines ersten Stellorgans mit Hilfe eines ersten gegenüber von der Umlaufbahn des Eingriffselements positionierten Einspurblechs oder Elektromagneten aus dem Nockenträger herausgezogen und mit dem Beginn der Nut der Kurvenkulisse in Eingriff gebracht, mit der es anschließend über einen Drehwinkel von 180 Grad im Eingriff bleibt. Da die axiale Erstreckung der Nut entlang des Eingriffswegs des Eingriffselements, d.h. über den Drehwinkel von 180 Grad, dem Mittenabstand der benachbarten Nockenprofile entspricht, wird der Nockenträger entlang der Nockenwelle in die zweite Verschiebestellung bewegt. Nach dem Austritt aus der Nut der Kurvenkulisse wird das Eingriffselement zweckmäßig mit Hilfe einer geeigneten Rückstelleinrichtung, beispielsweise einer auf das Eingriffselement einwirkenden Rückstellfeder oder einer an die Nut anschließenden entsprechend geformten Kontur der Kurvenkulisse, wieder eingezogen bzw. in den Nockenträger zurückbewegt. Um den Nockenträger anschließend aus der zweiten Verschiebestellung in die dritte Verschiebestellung zu bewegen, werden die Kurvenkulisse, das Einspurblech und das Stellorgan bzw. der Elektromagnet um den Mittenabstand der benachbarten Nockenprofile in Bewegungsrichtung des Nockenträgers verschoben bzw. dem Eingriffselement nachgeführt, um das Einspurblech erneut gegenüber von der Umlaufbahn des Eingriffselements zu positionieren. Wenn dann das Stellorgan des Einspurblechs bzw. der Elektromagnet noch einmal aktiviert wird, wird das Eingriffselement mit Hilfe des Einspurblechs bzw. des Elektromagneten erneut aus dem Nockenträger herausgezogen und mit der Nut der Kurvenkulisse in Eingriff gebracht. Daher bewegt es sich während einer nachfolgenden Drehung des Nockenträgers um 180 Grad noch einmal durch die Nut hindurch, was für eine Bewegung des Nocken trägers entlang der Nockenwelle in die dritte Verschiebestellung sorgt. Nach Erreichen der dritten Verschiebestellung wird das Eingriffselement nach dem Austritt aus der Nut durch die Rückstelleinrichtungen wieder eingezogen. Wenn der Nockenträger in der zweiten Verschiebestellung bleiben soll, ist es nicht erforderlich, die Kurvenkulisse, das Einspurblech und das Stellorgan bzw. den Elektromagneten dem Nockenträger axial nachzuführen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1: eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Teils einer Nockenwelle mit einem Ventiltrieb für eine Mehrzahl von Einlassventilen von Zylindern einer Brennkraftmaschine, der mehrere auf der Nockenwelle verschiebbare Nockenträger aufweist;
2: eine teilweise weggeschnittene vergrößerte perspektivische Ansicht des Ventiltriebs von zwei der Einlassventile und einem der verschiebbaren Nockenträger;
3: eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie III-III der 1 in einer Drehstellung der Nockenwelle;
4: eine vergrößerte Schnittansicht entsprechend 3, jedoch in einer anderen Drehstellung der Nockenwelle kurz vor einer beabsichtigten axialen Verschiebung des Nockenträgers;
5: eine perspektivische Innen- bzw. Unterseitenansicht von einem den Nockenträger teilweise umgebenden Kulissenelement;
6: eine Querschnittsansicht des Nockenträgers und der Nockenwelle entlang der Linie VI-VI in 2;
7: eine Längsschnittansicht eines Teils der Nockenwelle, des Nockenträgers sowie von einem der Kulissenelemente.
Bei dem in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Ventiltrieb für eine Mehrzahl von Einlassventilen 1, 2, 3, 4 von Zylindern einer Brennkraftmaschine mit einer obenliegenden, in einem Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagerten Nockenwelle 5 lassen sich der Hub und die Öffnungszeiten der beiden von der Nockenwelle 5 betätigten Einlassventile 2, 3 bzw. 4, 5 jedes Zylinders verstellen.
Wie am besten in 1 dargestellt, umfasst der Ventiltrieb dazu für jedes Paar von Einlassventilen 1, 2 bzw. 3, 4 einen drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle 5 montierten Nockenträger 6 bzw. 7.
Wie am besten in 2 am Beispiel des Nockenträgers 6 dargestellt, weist jeder Nockenträger 6, 7 zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Nockenprofilgruppen 8, 9 auf. Jede der beiden Nockenprofilgruppen 8, 9 wirkt mit einem schwenkbar gelagerten Rollenschlepphebel 10 von einem der Einlassventile 1, 2, 3, 4 zusammen, der eine im Anlagekontakt mit dem Nockenträger 6, 7 stehende Rolle 11 aufweist. Über die Rolle 11 wird ein am unteren Ende mit einem Ventilteller 12 versehenes Ventilglied 13 betätigt, das sich zum Öffnen des jeweiligen Ventils 1, 2, 3, 4 entgegen der Kraft einer Ventilfeder 14 im Zylinderkopf nach unten drücken lässt. Der Ventiltrieb umfasst darüber hinaus für jedes der Ventile 1, 2, 3, 4 ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement 15.
Wie am besten in den 1 und 2 schematisch dargestellt, sind die Nockenträger 6 und 7 jeweils zwischen zwei Ventilen 1, 2 bzw. 3, 4 mittels Wälz- oder Gleitlagern 16 in zylinderkopffesten Lagerböcken 17 gelagert, von denen nur eine Hälfte dargestellt ist.
Jede der beiden Nockenprofilgruppen 8, 9 jedes Nockenträgers 6, 7 weist drei unterschiedliche Nockenkonturen oder Nockenprofile 18, 19, 20 auf, die sich durch axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 auf der Nockenwelle 5 in drei verschiedene Verschiebestellungen wahlweise mit der Rolle 11 des Schlepphebels 10 des zugehörigen Einlassventils 1, 2, 3, 4 in Anlagekontakt bringen lassen, wie am besten in 2 dargestellt.
Von den drei Nockenprofilen 18, 19, 20 ist das am weitesten rechts dargestellte als ein zur Drehachse 21 der Nockenwelle 5 konzentrisches Grundkreisprofil 20 ausgebildet, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser eines Grundkreisabschnitts 22 (vgl. 7) der beiden anderen Nockenprofile 18, 19 entspricht. Demgegenüber weisen die bei den Nockenprofile 18, 19 über das Grundkreisprofil 20 überstehende Hubkurven auf, deren Scheitel jeweils in unterschiedlich großen Abständen von der Drehachse 21 der Nockenwelle 5 angeordnet sind. Diese Abstände sind so an die Hubhöhen der Ventilglieder 12 angepasst, dass die Einlassventile 1, 2, 3, 4 ganz geöffnet werden, wenn in einer ersten Verschiebestellung der Nockenträger 6, 7 die größten Nockenprofile 18 mit der Rolle 11 des zugehörigen Schlepphebels 10 zusammenwirken, wie in 2 dargestellt, während die Einlassventile 1, 2, 3, 4 teilweise geöffnet werden, wenn in einer zweiten Verschiebestellung der Nockenträger 6, 7 die zu den Nockenprofilen 18 benachbarten mittleren Nockenprofile 19 oberhalb der Rolle 11 des zugehörigen Schlepphebels 10 angeordnet sind und mit dieser zusammenwirken. Wenn in einer dritten Verschiebstellung der Nockenträger 6, 7 das Grundkreisprofil 20 mit der Rolle 11 der zugehörigen Schlepphebel 10 zusammenwirkt, bleiben die Einlassventile 1, 2, 3, 4 hingegen während der gesamten Umdrehung der Nockenwelle 5 geschlossen. Die Reihenfolge der drei Nockenprofile 18, 19, 20 ist bei allen Nockenprofilgruppen 8, 9 auf den Nockenträgern 6, 7 dieselbe, jedoch können die Nockenprofile 18, 19 verschiedener Nockenprofilgruppen 8, 9 unterschiedlich geformt und/oder bemessen sein.
Die axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 auf der Nockenwelle 5 zur Verstellung des Hubs oder der Öffnungszeiten der Einlassventile 1, 2, 3, 4 erfolgt bei Bedarf und wird immer dann vorgenommen, wenn der Grundkreisabschnitt 22 der Nockenprofile 18 und 19 während eines Drehwinkels der Nockenwelle 5 von etwa 180 Grad den Rollen 11 der Schlepphebel 10 gegenüberliegt. Das Maß der axialen Verschiebung des Nockenträgers 6, 7 zwischen benachbarten Verschiebestellungen entspricht dem Mittenabstand benachbarter Nockenprofile 18, 19 bzw. 19, 20.
Wie am besten in 6 dargestellt, weisen die hohlzylindrischen Nockenträger 6, 7 an ihrem inneren Umfang eine Längsverzahnung 24 auf, die mit einer komplementären Außenverzahnung 23 auf der Nockenwelle 5 kämmt, um die axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 auf der Nockenwelle 5 zu ermöglichen.
Um die axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 vorzunehmen, sind diese an ihren entgegengesetzten, im Durchmesser erweiterten zylindrischen Stirnenden 25, 26 jeweils mit einem radial verschiebbar im Nockenträger 6, 7 gelagerten Eingriffsbolzen 27 versehen. Wie am besten in 3 und 4 dargestellt, lassen sich die Eingriffsbolzen 27 in den beiden Stirnenden 25, 26 einzeln wahlweise mit Hilfe eines im Zylinderkopfgehäuse (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine untergebrachten Stellorgans 31 ein Stück weit in radialer Richtung aus dem Nockenträger 6, 7 herausziehen, um das erweiterte Kopfende 32 von einem der Eingriffsbolzen 27 im Stirnende 25 oder im Stirnende 26 mit einer Kurvenkulisse 28 in einem gegenüberliegenden Kulissenelement 29 bzw. 30 in Eingriff zu bringen und dadurch den Nockenträger 6 bzw. 7 auf der Nockenwelle 5 nach rechts oder links zu verschieben.
Wie am besten in 3, 4, 5 und 7 dargestellt, besteht das Stellorgan 31 aus einem das Stirnende 25, 26 etwa halbkreisförmig umgebenden Einspurblech 33, dessen eines Ende am Kulissenelement 29, 30 befestigt ist und dessen anderes freies Ende 34 im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine in einem solchen Abstand von der zylindrischen Umfangsfläche des benachbarten Stirnendes 25 oder 26 angeordnet ist, dass das erweiterte Kopfende 32 des Eingriffsbolzens 27 im benachbarten Stirnende 25 oder 26 nicht mit dem Einspurblech 33 in Kontakt treten kann, wie in 3 dargestellt. Um den Nockenträger 6, 7 zu verschieben, kann das freie Ende 34 des Einspurblechs 33 mittels einer Zylinder-/Kolben-Anordnung 35 des Stellorgans 31 jedoch so weit an die zylindrische Umfangsfläche des benachbarten Stirnendes 25 oder 26 angenähert werden, dass das erweiterte Kopfende 32 des Eingriffsbolzens 27 im Stirnende 25 oder 26 in eine auf der Innenseite des Einspurblechs 33 ausgesparte, im Querschnitt T-förmige Führungsnut 36 (5) eintritt. Da sich das Einspurblech 33 bei der Annäherung seines freien Endes 34 an die Umfangsfläche des Stirnendes 25, 26 verbiegt, nimmt der Abstand der Führungsnut 36 von der Umfangsfläche des Stirnendes 25, 26 in Drehrichtung der Nockenwelle 5 zu, so dass der Eingriffsbolzen 27 zunehmend weiter aus dem Nockenträger 6, 7 herausgezogen wird. Wenn der Eingriffsbolzen 27 das am Kulissenelement 29, 30 befestigte Ende des Einspurblechs 33 erreicht, tritt sein erweitertes Kopfende 32 in die in der Innenseite der Kulissenelemente 29, 30 ausgesparte Kurvenkulisse 28 ein.
Die zwei halbringförmigen Kulissenelemente 29 und 30 für jedes Paar von Einlassventilen 1, 2 bzw. 3, 4 sind oberhalb von der Nockenwelle 5 bzw. vom jeweiligen Nockenträger 6, 7 im Zylinderkopfgehäuse untergebracht, so dass ihre nach unten weisende, mit der Kurvenkulisse 28 versehene halbzylindrische Innenseite den Umfangsflächen der Stirnenden 25, 26 der Nockenträger 6, 7 im Bereich der ausziehbaren Eingriffsbolzen 27 gegenüberliegt.
Wie am besten in 5 am Beispiel des Kulissenelements 29 dargestellt, besteht die Kurvenkulisse 28 in der Innenseite der Kulissenelemente 29, 30 aus einer Nut 37, die sich in Form einer halben Schraubenwindung sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung über die Innenseite des Kulissenelements 29, 30 erstreckt und an ihren beiden entgegengesetzten Stirnenden offen ist. Die in der Innenseite der Kulissenelemente 29, 30 ausgesparte Nut 37 weist einen Querschnitt auf, dessen radial äußerer Teilquerschnitt dem Querschnitt der Führungsnut 36 im Einspurblech 33 entspricht, ist jedoch tiefer als die in Umfangsrichtung verlaufende Führungsnut 36, um für eine gute seitliche Führung des Eingriffsbolzens 27 zu sorgen. Der T-förmige radial äußere Teilquerschnitt der Nut 37 besitzt geringfügig größere Querschnittabmessungen als das erweiterte Kopfende 32 des Eingriffsbolzens 27, so dass sich dieses leicht durch die Nut 37 hindurch bewegen kann. Der axiale Abstand zwischen den Mitten der beiden entgegengesetzten Stirnenden der Nut 37 entspricht dem Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Nockenprofilen 18, 19 bzw. 19, 20 der Nockenträger 6, 7 bzw. dem Maß der gewünschten axialen Verschiebung der Nockenträger 6, 7 zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen. Die Schraubenwindung der Nut 37 im Kulissenelement 29 ist rechtsgängig, wie in 5 dargestellt, während die Schraubenwindung der Nut 37 im Kulissenelement 30 linksgängig ist, so dass die Nockenträger 6, 7 auf der Nockenwelle 5 wahlweise nach links und nach rechts verschoben werden können.
Die Kulissenelemente 29, 30 sind zusammen mit den daran angebrachten Einspurblechen 33 und den Stellorganen 31 in axialer Richtung der Nockenwelle 5 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar, deren Abstand dem Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Nockenprofilen 18, 19 bzw. 19, 20 der Nockenträger 6, 7 bzw. dem Maß der gewünschten axialen Verschiebung der Nockenträger 6, 7 zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen entspricht.
Wenn die Nockenträger 6, 7 in einer Richtung auf der Nockenwelle 5 verschoben werden sollen, werden die entsprechenden Kulissenelemente 29 oder 30, zum Beispiel die Kulissenelemente 29 zusammen mit den daran angebrachten Einspurblechen 33 und den zugehörigen Stellorganen 31 in die Endstellung verschoben, in der das freie Ende 34 der Einspurbleche 33 gegenüber von der Umlaufbahn der Eingriffsbolzen 27 in den Stirnenden 25 der Nockenträger 6, 7 angeordnet ist. Anschließend werden die zugehörigen Stellorgane 31 aktiviert, indem Motoröl unter Druck in die Zylinder-/Kolben-Anordnungen 35 zugeführt wird, um die freien Enden 34 der Einspurbleche 33 aus ihrer in 3 dar gestellten Ruhestellung an die Umfangsflächen der Stirnenden 25 der Nockenträger 6, 7 anzunähern, wie in 4 dargestellt. Die Aktivierung der Stellorgane 31 erfolgt, während sich das erweiterte Kopfende 32 der Eingriffsbolzen 27 durch einen Ringspalt 39 zwischen der jeweiligen Umfangsfläche des Stirnendes 25 und der gegenüberliegenden Innenseite des Kulissenelements 29 hindurchbewegt. Wenn das erweiterte Kopfende 32 der Eingriffsbolzen 27 das an die Umfangsfläche des Stirnendes 25 angenäherte freie Ende 34 des zugehörigen Einspurblechs 33 erreicht, tritt es in die Führungsnut 36 des Einspurblechs 33 ein und wird infolge der Drehung der Nockenwelle 5 zunehmend weiter aus dem Nockenträger 6, 7 herausgezogen, bis der Eingriffsbolzen 27 im Wesentlichen vollständig ausgefahren ist und mit seinem Kopfende 32 in das nach unten zu offene Stirnende der Nut 37 der Kurvenkulisse 28 eintritt, in das die Führungsnut 36 mündet. Der Eingriffsbolzen 27 bleibt während einer halben Umdrehung der Nockenwelle 5, d.h. über einen Drehwinkel von 180 Grad, im Eingriff im der Nut 37, wobei der Nockenträger 6, 7 entlang der Nockenwelle 5 in die jeweils benachbarte Verschiebestellung verschoben wird.
Nach dem Austritt des Kopfendes 32 des Eingriffsbolzens 27 aus der Nut 37 der Kurvenkulisse 28 wird der Eingriffsbolzen 27 durch die Kraft einer Rückstellfeder 39 in den Nockenträger 6, 7 zurückgezogen. Wie am besten in 7 dargestellt, ist die Rückstellfeder 39 zwischen ein erweitertes Fußende 40 des Eingriffsbolzens 27 und eine mit einer Austrittsöffnung für den Bolzen 27 versehene radial äußere Stirnwand 41 eines zur Aufnahme des Eingriffsbolzens 27 dienenden Gehäuses 42 eingesetzt, das in einer radialen Bohrung des Nockenträgers 6 montiert ist, wie am besten in 7 dargestellt.
Die Rückstellfeder 39 hat darüber hinaus auch noch die Aufgabe, den bei der Drehung der Nockenwelle 5 auf den Eingriffsbolzen 27 einwirkenden Zentrifugalkräften entgegen zu wirken und den Eingriffsbolzen 27 im Gehäuse 42 festzuhalten. Diese Haltewirkung kann durch eine unterhalb des Fußendes 40 des Eingriffsbolzens 27 im Gehäuse 42 montierte Magnetplatte 43 unterstützt werden, die eine magnetische Anziehungskraft auf den ferromagnetischen Eingriffsbolzen 27 ausübt.
Wenn die Nockenträger 6, 7 in derselben Richtung auf der Nockenwelle 5 weiter verschoben werden sollen, werden die entsprechenden Kulissenelemente 29 oder 30, zum Beispiel die Kulissenelemente 29 zusammen mit den daran angebrachten Einspurblechen 33 und den zugehörigen Stellorganen 31 in ihre andere Endstellung nachgeführt, in der das freie Ende 34 der Einspurbleche 33 wieder gegenüber von der Umlaufbahn der Eingriffsbolzen 27 in den Stirnenden 25 der Nockenträger 6, 7 angeordnet ist. Durch erneute Aktivierung der Stellorgane 31 kann dann der zuvor beschriebene Vorgang wiederholt werden.

1: Einlassventil
2: Einlassventil
3: Einlassventil
4: Einlassventil
5: Nockenwelle
6: Nockenträger
7: Nockenträger
8: Nockenprofilgruppe
9: Nockenprofilgruppe
10: Rollenschlepphebel
11: Rolle
12: Ventilteller
13: Ventilglied
14: Ventilfeder
15: Ventilspielausgleichselement
16: Lager
17: Lagerbock
18: Nockenprofil
19: Nockenprofil
20: Grundkreisprofil
21: Drehachse Nockenwelle
22: Grundkreisabschnitt
23: Außenverzahnung Nockenwelle
24: Innenverzahnung Nockenträger
25: erweitertes Stirnende Nockenträger
26: erweitertes Stirnende Nockenträger
27: Eingriffsbolzen
28: Kurvenkulisse
29: Kulissenelement
30: Kulissenelement
31: Stellorgan
32: Kopfende Eingriffsbolzen
33: Einspurblech
34: freies Ende Einspurblech
35: Zylinder-/Kolben-Anordnung
36: Nut im Einspurblech
37: Nut im Kulissenelement
38: Ringspalt
39: Rückstellfeder
40: Fußende Eingriffsbolzen
41: Stirnwand Gehäuse
42: Gehäuse
43: Magnetplatte

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle, die in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagert ist, mindestens einem drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle geführten Nockenträger, der mindestens eine Nockenprofilgruppe mit mehreren unterschiedlichen Nockenprofilen umfasst, sowie Einrichtungen zum axialen Verschieben des mindestens einen Nockenträgers auf der Nockenwelle, umfassend mindestens ein Eingriffselement, das sich mit einer in Bezug zum Eingriffselement relativbeweglichen Kurvenkulisse in Eingriff bringen lässt, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement (27) innerhalb des Nockenträgers (6, 7) oder der Nockenwelle (5) beweglich gelagert ist und sich mittels eines außerhalb des Nockenträgers (6, 7) oder der Nockenwelle (5) angeordneten Stellorgans (31) mit der außerhalb des Nockenträgers (6, 7) oder der Nockenwelle (5) angeordneten Kurvenkulisse (28) in Eingriff bringen lässt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (31) ein Einspurblech (33) zum Einspuren des Eingriffselements (27) in die Kurvenkulisse (28) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (31) Einrichtungen (35) zur Annäherung eines freien Endes (34) des Einspurblechs (33) an den Nockenträger (34) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspurblech (33) eine hinterschnittene Führungsnut (36) aufweist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (28) eine hinterschnittene Nut (37) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hinterschnittene Führungsnut (36) des Einspurblechs (33) in die hinterschnittene Nut (37) der Kurvenkulisse mündet.
Ventiltrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Nut (37) dem Mittenabstand benachbarter Nockenprofile (18, 19, 20) des Nockenträgers (6, 7) entspricht.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (37) schraubenförmig ist und sich etwa über eine halbe Schraubenwindung erstreckt.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (28) in einem seitlich von der Nockenwelle (5) im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Kulissenelement (29, 30) ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) oberhalb von der Nockenwelle (5) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) in einem Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) den Nockenträger (6, 7) mindestens teilweise umgibt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) den Nockenträger (6, 7) halbkreisförmig umgibt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) in axialer Richtung der Nockenwelle (5) zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (31, 33, 35) in axialer Richtung der Nockenwelle (5) zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (28) in der dem Nockenträger (6, 7) zugewandten teilzylindrischen Innenseite des Kulissenelements (30, 31) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Rückstelleinrichtungen (39) zum Zurückziehen des Eingriffselements (27) in den Nockenträger (6, 7).
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen (39) zum Festhalten des Eingriffselements (27) im Nockenträger (6, 7).
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch mindestens einen Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche.