DE102007010157A1

DE102007010157A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit dreistufigen Nockenprofilgruppen und axial beweglichen Kulissen- oder Eingriffselementen

Info

Publication number: DE102007010157A1
Application number: DE200710010157
Authority: DE
Inventors: Dirk Schöneberg; Holger Voges; Christian Geipel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-06-26

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) zum axialen Verschieben des mindestens einen Nockenträgers (6, 7) auf der Nockenwelle (5), umfassend mindestens ein Eingriffselement (27), das sich mit einer Kurvenkulisse (28) eines Kulissenelements (29, 30) 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 oder das Kulissenelement (29, 30) seitlich von der Nockenwelle (5) im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet und in axialer Richtung der Nockenwelle (5) bewegbar ist.

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 sowohl wegen des zur Unterbringung der Stellorgane oder Aktuatoren benötigten axialen Bauraums als auch wegen der verhältnismäßig hohen Kosten der Aktuatoren unerwünscht ist.
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 der Anzahl der Stellorgane bzw. Aktuatoren vergrößern lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Eingriffselement oder das Kulissenelement seitlich von der Nockenwelle im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet und in axialer Richtung der Nockenwelle bewegbar ist, so dass es dem Nockenträger nach einer Verschiebung desselben nachgeführt werden kann.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird erreicht, dass nach einer Verschiebung des Nockenträgers aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung ein erneuter Eingriff desselben Eingriffselements an derselben Stelle in die Kurvenkulisse möglich ist, um den Nockenträger aus der zweiten Stellung in eine dritte Stellung zu verschieben.
Ein in axialer Richtung der Nockenwelle in Bezug zum Nockenträger bewegliches Eingriffselement gemäß der ersten Alternative im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 wird bei Ventiltrieben mit einem konventionellen Aufbau gewählt, bei denen wie im eingangs genannten Stand der Technik mindestens ein seitlich von der Nockenwelle im Zylinderkopfgehäuse angeordnetes Stellorgan mit seinem Eingriffselement in eine auf dem Nockenträger ausgebildete Kurvenkulisse eingreift. In diesem Fall wird nach einer axialen Verschiebung des Nockenträgers und der Kurvenkulisse aus einer ersten äußeren Verschiebestellung in eine zweite mittlere Verschiebestellung das Stellorgan mit dem Eingriffelement ebenfalls um den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Verschiebestellung verschoben, das heißt um dasselbe Maß wie der Nockenträger, so dass das Eingriffselement in der zweiten Verschiebestellung in Bezug zur Kurvenkulisse dieselbe Lagebeziehung wie in zuvor in der ersten Verschiebestellung einnimmt.
Um das Eingriffselement zusammen mit dem Stellorgan in Bezug zum Nockenträger in axialer Richtung der Nockenwelle zu bewegen bzw. bei Brennkraftmaschinen mit mehreren in Reihe hintereinander angeordneten Zylindern bzw. Gaswechselventilen mehrere Eingriffselemente und ihre Stellorgane gemeinsam in axialer Richtung der Nockenwelle zu bewegen, sind die Stellorgane nebst ihren Eingriffselementen vorzugsweise auf einer verschiebbaren Schiene oder Leiste montiert, die entlang einer Führung des Zylinderkopfgehäuses parallel zur Drehachse der Nockenwelle zwischen zwei Endanschlägen verschiebbar ist.
Ein in axialer Richtung der Nockenwelle in Bezug zum Nockenträger bewegliches Kulissenelement gemäß der zweiten Alternative im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 wird bei Ventiltrieben mit einem neuartigen Aufbau gewählt, bei denen das Stellorgan zusammen mit dem Eingriffselement im Inneren des rotierenden Nockenträgers untergebracht ist, während das Kulissenelement seitlich von der Nockenwelle bzw. vom Nockenträger im Zylinderkopfgehäuse angeordnet ist, so dass sich das Eingriffselement durch Betätigung des Stellorgans über die Umfangsfläche des Nockenträgers hinaus ausfahren und mit der Kurvenkulisse in Eingriff bringen lässt. In diesem Fall wird nach einer axialen Verschiebung des Nockenträgers und des Stellorgans nebst Eingriffselement aus einer ersten äußeren Verschiebestellung in eine zweite mittlere Verschiebestellung das Kulissenelement ebenfalls um den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Verschiebestellung verschoben, das heißt um dasselbe Maß wie der Nockenträger, so dass das Eingriffselement in der zweiten Verschiebestellung in Bezug zur Kurvenkulisse dieselbe Lagebeziehung wie zuvor in der ersten Verschiebestellung einnimmt.
Um das Kulissenelement in Bezug zum Nockenträger in axialer Richtung der Nockenwelle zu bewegen bzw. bei Brennkraftmaschinen mit mehreren in Reihe hintereinander angeordneten Zylindern bzw. Gaswechselventilen mehrere Kulissenelemente gemeinsam in axialer Richtung der Nockenwelle zu bewegen, sind die Kulissenelemente vorzugs weise auf einer verschiebbaren Schiene oder Leiste montiert, die entlang einer Führung des Zylinderkopfgehäuses parallel zur Drehachse der Nockenwelle zwischen zwei Endanschlägen verschiebbar ist.
Die axiale Verschiebung der Schiene oder Leiste und der auf dieser montierten Eingriffselemente oder Kulissenelemente erfolgt mit Hilfe eines Betätigungsorgans, zum Beispiel einer mit Motoröl unter Druck gespeisten hydraulischen Zylinder-/Kolben-Anordnung, wobei die beiden Endstellungen der Schiene oder Leiste zweckmäßig durch die Endanschläge festgelegt werden.
Um während einer Drehung der Nockenwelle durch den Eingriff der Eingriffselemente in die zugehörige Kurvenkulisse eine axiale Verschiebung des Nockenträgers zu erreichen, ist die Kurvenkulisse mit einer in Umfangsrichtung und in axialer Richtung verlaufenden Nut versehen, die vorzugsweise die Form eines Teils einer Schraubenwindung und am besten in Form einer Hälfte einer Schraubenwindung aufweist, wobei die axiale Erstreckung der Nut 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 Betätigung des Stellorgans ausgefahren 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 eingefahren und anschließend entweder das Stellor gan und das Eingriffselement (wenn das Kulissenelement zusammen mit dem Nockenträger verschoben wird) oder das Kulissenelement (wenn das Stellorgan und das Eingriffselement zusammen mit dem Nockenträger verschoben werden) in Bezug zum Nockenträger um den Mittenabstand der benachbarten Nockenprofile bzw. den Abstand zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen in axialer Richtung verschoben. Dadurch liegt das Eingriffselement erneut dem Beginn der Nut der Kurvenkulisse gegenüberliegt und kann sich während einer nachfolgenden Drehung des Nockenträgers um 180 Grad noch einmal durch die Nut hindurch bewegen, um den Nockenträger entlang der Nockenwelle in die dritte Verschiebestellung zu bewegen. Bei Erreichen der dritten Verschiebestellung wird das Eingriffselement durch erneute Betätigung des Stellorgans wieder eingefahren.
Wenn der Nockenträger in der zweiten Verschiebestellung bleiben soll, ist es nicht erforderlich, das Stellorgan und das Eingriffselement bzw. die Kurvenkulisse dem Nockenträger axial nachzuführen.
Um den Nockenträger in der gewünschten Stellung festzuhalten, können Rastmittel vorgesehen sein, die bei Ventiltrieben mit konventionellem Aufbau, wie in der eingangs genannten DE 10 2004 011 586 A1 beschrieben, zwischen der Nockenwelle und dem Nockenträger angeordnet sind.
Die Rückstellung des Nockenträgers erfolgt in analoger Weise wie beim eingangs genannten Stand der Technik mit Hilfe eines weiteren Stellorgans nebst Eingriffselement sowie einer gegenüberliegenden Kurvenkulisse, die wie die zuvor beschriebene Kurvenkulisse eine in Umfangsrichtung und in axialer Richtung verlaufende Nut aufweist, jedoch mit gegensinniger Richtung.
Die Betätigung der Stellorgane zum Einrücken des Eingriffselements in die Kurvenkulisse erfolgt bevorzugt hydraulisch, indem eine Zylinder-/Kolben-Anordnung jedes Stellorgans mit Motoröl unter Druck beaufschlagt wird, um das Eingriffselement auszufahren. Das Ausfahren des Eingriffselements kann entgegen der Kraft einer Rückstellfeder erfolgen, die für ein Einfahren des Eingriffselements sorgt, wenn der Druck in der Zylinder-/Kolben-Anordnung entlastet wird. Alternativ können jedoch auch Stellorgane mit einer doppeltwirkenden Zylinder-/Kolben-Anordnung oder mit einem mit Strom beaufschlagbaren Elektromagneten verwendet werden.
Durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen wird es möglich, ohne eine Vergrößerung der Anzahl der Stellorgane und des benötigten axialen Bauraums eine axiale Verschiebung des Nockenträgers in drei verschiedene Stellungen zu erreichen. Darüber hinaus kann die Kurvenkulisse durch die erfindungsgemäßen Merkmale robuster ausgebildet werden.
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 während eines Eingriffs eines zusammen mit einem Stellorgan innerhalb des Nockenträgers angeordneten Eingriffselements in eine Nut einer Kurvenkulisse eines parallel zur Drehachse der Nockenwelle beweglichen Kulissenelements;
4: eine vergrößerte Schnittansicht entsprechend 3, jedoch nach dem Ausrücken des Eingriffselements aus der Nut der Kurvenkulisse;
5: eine perspektivische Innen- bzw. Unterseitenansicht eines Kulissenelements;
6: eine Querschnittsansicht des Nockenträgers und der Nockenwelle entlang der Linie VI-VI in 2.
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 No ckenwelle 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 die untere 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. 6) der beiden anderen Nockenprofile 18, 19 entspricht. Demgegenüber weisen die beiden 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 23 auf, die mit einer komplementären Außenverzahnung 24 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 1 und 2 dargestellt. Jeder der beiden Eingriffsbolzen 27 jedes Nockenträgers 6, 7 lässt sich mit Hilfe eines ebenfalls im Stirnende 25, 26 des Nockenträgers 6, 7 untergebrachten Stellorgans 31 ein Stück weit radial über die Umfangsfläche des Stirnendes 25 bzw. 26 ausfahren, um ihn zum Verschieben des Nockenträgers 6 bzw. 7 nach rechts oder links mit einer Kurvenkulisse 28 in einem von zwei Kulissenelementen 29 bzw. 30 in Eingriff zu bringen.
Wie am besten in 3 und 4 dargestellt, stehen die Eingriffsbolzen 27 über einen Kolben 32 des als Zylinder-/Kolben-Anordnung ausgebildeten Stellorgans 31 über, dessen Zylinder 33 in eine radiale Bohrung im Stirnende 25, 26 des Nockenträgers 6, 7 eingesetzt ist und eine in die zylindrische Umfangsfläche des Stirnendes 25, 26 mündende Austrittsöffnung 34 für den Eingriffsbolzen 27 aufweist, so dass sich der Bolzen 27 durch Zufuhr von Motoröl unter Druck in den Zylinder 33 unterhalb des Kolbens 32 aus seiner in 4 dargestellten eingezogenen Stellung in seine in 3 dargestellte ausgefahrene Stellung bewegen lässt, in der sein freies Ende mit der Kurvenkulisse 28 in Eingriff tritt. Die Rückstellung des Bolzens 27 kann durch Zufuhr von Motoröl unter Druck in den Zylinder 33 oberhalb des Kolbens 32 oder durch eine oberhalb des Kolbens 32 im Zylinder 33 angeordnete Rückstellfeder (nicht dargestellt) erfolgen.
Die zwei halbringförmigen Kulissenelemente 29 und 30 für jedes Paar von Einlassventilen 1, 2 bzw. 3, 4 sind seitlich von der Nockenwelle 5 bzw. vom jeweiligen Nockenträger 6, 7 im Zylinderkopfgehäuse (nicht dargestellt) untergebracht, so dass ihre mit der Kurvenkulisse 28 versehene halbzylindrische Innenseite den Umfangsflächen der Stirnenden 25, 26 des Nockenträgers 6, 7 im Bereich der ausfahrbaren Eingriffsbolzen 27 gegenüberliegt.
Wie am besten in 5 am Beispiel des Kulissenelements 29 dargestellt, besteht die Kurvenkulisse 28 aus einer in der Innenseite der Kulissenelemente 29, 30 ausgesparten Nut 35, die sich in Form einer halben Schraubenwindung sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung über die Innenseite des jeweiligen Kulissenelements 29, 30 erstreckt, an ihren beiden entgegengesetzten Stirnenden offen ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Breite der Nut 35 ist geringfügig größer als der Durchmesser des freien Endes des Eingriffsbolzens 27, so dass sich dieses leicht durch die Nut 35 hindurch bewegen kann. Der axiale Abstand zwischen den Mitten der beiden entgegengesetzten offenen Stirnenden der Nut 35 entspricht dem Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Nockenprofilen 18, 19 bzw. 19, 20 des Nockenträgers 6, 7 bzw. dem Maß der gewünschten axialen Verschiebung des Nockenträgers 6, 7 zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen. Die Schraubenwindung der Nut 35 im Kulissenelement 29 ist rechtsgängig, wie in 5 dargestellt, während die Schraubenwindung der Nut 35 im Kulissenelement 30 linksgängig ist, so dass die Nockenträger 6, 7 durch Betätigung des Stellorgans 31 in jeweils einem der Stirnenden 25 bzw. 26 des Nockenträgers 6, 7 auf der Nockenwelle 5 wahlweise nach links und nach rechts verschoben werden können.
Sämtliche Kulissenelemente 29, 30 sind gemeinsam auf einer Leiste 36 angebracht, die in einer Führung des Zylinderkopfgehäuses parallel zur Drehachse 21 der Nockenwelle zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist, wie durch den Doppelpfeil A in 1 dargestellt. Die Verschiebung der Leiste erfolgt mit Hilfe eines Betätigungsorgans (nicht dargestellt), zum Beispiel in Form einer Zylinder/Kolben-Anordnung. Der Verschiebeweg entspricht dem Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Nockenprofilen 18, 19 bzw. 19, 20 der Nockenträger 6, 7 und wird in beiden Richtungen durch Endanschläge 37, 38 begrenzt, die in 1 schematisch auf der Oberseite der Leiste 36 dargestellt sind. Die Endanschläge 37, 38 sind so angeordnet, dass die ausgefahrenen Eingriffsbolzen 27 mit ihrem freien Ende in das entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle 5 nach unten weisende offene Stirnende der Nut 35 eintreten und während einer halben Umdrehung der Nockenwelle 5 mit der Nut 35 im Eingriff bleiben, wie in 3 dargestellt, bis sie nach einer Drehung der Nockenwelle 5 um 180 Grad durch das entgegengesetzte Stirnende der Nut 35 wieder aus dieser austreten. Durch den Eingriff des Bolzens 27 in die Nut 35 wird der Nockenträger 6, 7 entlang der Nockenwelle 5 in die jeweils benachbarte Verschiebestellung verschoben, da die Kulissenelemente 29, 30 und die Leiste 36 während dieses Zeitraums mittels des Betätigungsorgans gegen einen der Endanschläge anliegend axial unverschiebbar festgehalten werden.
Wenn der Nockenträger 6, 7 aus einer ersten äußeren Verschiebestellung in eine zweite mittlere Verschiebestellung bewegt worden ist und in dieser Verschiebestellung bleiben soll, wird Motoröl unter Druck oberhalb des Kolbens 32 in den Zylinder 33 zugeführt bzw. der Druck des Motoröls unterhalb des Kolbens 32 entlastet, so dass der Eingriffsbolzen 27 von der Rückstellfeder wieder in den Zylinder 33 zurück gezogen wird.
Wenn der Nockenträger 6, 7 jedoch in derselben Richtung in eine dritte äußere Verschiebestellung weiterbewegt werden soll, wird anschließend die Leiste 36 mit den Kulissenelementen 29, 30 mittels des Betätigungsorgans um den Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Nockenprofilen 18, 19 bzw. 19, 20 in derselben Richtung parallel zur Nockenwelle 5 verschoben. Dadurch kann das entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle 5 nach unten weisende offene Stirnende der Nut 35 den Eingriffsbolzen 27 erneut aufnehmen, wenn dieser durch Zufuhr von Motoröl unter Druck unter den Kolben 32 wieder ausgefahren wird. Während sich der Eingriffsbolzen 27 während einer erneuten Drehung der Nockenwelle 5 um 180 Grad das zweite Mal durch die Nut 35 hindurch bewegt, wird der Nockenträger 6, 7 in die dritte Verschiebestellung bewegt.
Das eintrittsseitige Stirnende der Nut 35 der Kulissenelemente 29, 30 kann mit einer Fase (nicht dargestellt) versehen sein, um den Eintritt der zugehörigen Eingriffsbolzen 27 zu erleichtern.

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: Innenverzahnung Nockenträger
24: Außenverzahnung Nockenwelle
25: erweitertes Stirnende Nockenträger
26: erweitertes Stirnende Nockenträger
27: überstehender Bolzen
28: Kurvenkulisse
29: Kulissenelement
30: Kulissenelement
31: Stellorgan
32: Kolben
33: Zylinder
34: Austrittsöffnung
35: Nut
36: Leiste
37: Endanschlag
38: Endanschlag

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 Kurvenkulisse eines Kulissenelements in Eingriff bringen lässt, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement oder das Kulissenelement (29, 30) seitlich von der Nockenwelle (5) im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet und in axialer Richtung der Nockenwelle (5) bewegbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) seitlich von der Nockenwelle (5) im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet und in axialer Richtung der Nockenwelle (5) bewegbar ist, während das Eingriffselement (27) zusammen mit einem Stellorgan (31) zum Einrücken des Eingriffselements (27) in die Kurvenkulisse (28) auf dem Nockenträger (6, 7) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) den Nockenträger (6, 7) mindestens teilweise umgibt.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (29, 30) den Nockenträger (6, 7) halbkreisförmig umgibt.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (28) in der dem Nockenträger (6, 7) zugewandten teilzylindrischen Innenseite des Kulissenelements (29, 30) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (28) eine in Umfangsrichtung und in axialer Richtung des Kulissenelements (29, 30) verlaufende Nut (35) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (28) eine einzige Nut (35) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (35) etwa über eine halbe Schraubenwindung erstreckt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Nut (35) dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile (18, 19 bzw. 19, 20) auf den Nockenträgern (6, 7) entspricht.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement zusammen mit einem Stellorgan zum Einrücken des Eingriffselements in die Kurvenkulisse seitlich von der Nockenwelle im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet und in axialer Richtung der Nockenwelle bewegbar ist, während die Kurvenkulisse auf dem Nockenträger angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere drehfest und axial verschiebbar geführte Nockenträger (6, 7) auf der Nockenwelle (5) angeordnet sind und dass die Eingriffselemente oder die Kulissenelemente (29, 30) der Einrichtungen (27, 29, 30, 31) zum axialen Verschieben der Nockenträger (6, 7) gemeinsam in axialer Richtung der Nockenwelle (5) beweglich sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselemente oder die Kulissenelemente (29, 30) gemeinsam auf einer in axialer Richtung der Nockenwelle (5) beweglichen Schiene oder Leiste (36) angebracht sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene oder Leiste (36) im Gehäuse der Brennkraftmaschine geführt verschiebbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene oder Leiste (36) zwischen zwei Endanschlägen (37, 38) verschiebbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Endanschläge (37, 38) dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile (18, 19 bzw. 19, 20) auf den Nockenträgern (6, 7) entspricht.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch ein Betätigungsorgan, mit dem sich die Schiene oder Leiste (36) parallel zur Nockenwelle (5) verschieben lässt.
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch mindestens einen Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche.