DE102007031815A1

DE102007031815A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Nockenfolger

Info

Publication number: DE102007031815A1
Application number: DE102007031815A
Authority: DE
Inventors: Lothar Von Schimonsky
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-07
Filing date: 2007-07-07
Publication date: 2009-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Nockenfolger (1), beispielsweise einem Rollenschlepphebel, zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils mit unterschiedlichen Ventilhüben und/oder Ventilsteuerzeiten, bei dem der Nockenfolger (1) eine Nockenanlaufeinrichtung (5) für Nocken (8, 8', 9) mit unterschiedlichen Nockenkonturen einer zugeordneten Nockenanordnung (6) einer Nockenwelle (7) aufweist, wobei wenigstens eine Nockenanlauffläche der Nockenanlaufeinrichtung (5) als eine drehbare Rolle (10, 10') ausgebildet ist. Zur Verringerung der Fertigungskosten bei gleichzeitig möglichst hohem Schaltkomfort und kompakter sowie Gewicht sparender Bauweise ist die wenigstens eine Rolle (10, 10') der Nockenanlaufeinrichtung (5) axial verschiebbar gelagert und sind an der Nockenanordnung (6) Steuerungsmittel (14) zur Verstellung der wenigstens einen Rolle (10, 10') ausgebildet, mittels der die Rolle (10, 10') abhängig von einer jeweils geschalteten Rollenposition mit unterschiedlichen Nockenkonturen beaufschlagbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Nockenfolger, beispielsweise einem Rollenschlepphebel, zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils mit unterschiedlichen Ventilhüben und/oder Ventilsteuerzeiten, bei dem der Nockenfolger eine Nockenanlaufeinrichtung für Nocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen einer zugeordneten Nockenanordnung einer Nockenwelle aufweist, wobei wenigstens eine Nockenanlauffläche der Nockenanlaufeinrichtung als eine drehbare Rolle ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Brennkraftmaschinen in modernen Kraftfahrzeugen können vorteilhaft mit variablen Ventilsteuerungen betrieben werden, um den gestiegenen Anforderungen nach einer effektiveren Nutzung der Motorleistung, also drehzahlabhängig aufeinander abgestimmter Leistungsentfaltung und Drehmomententwicklung bei gleichzeitig verbessertem Leerlaufverhalten, sowie möglichst geringem Kraftstoffverbrauch und niedrigen Abgasemissionen nachzukommen. Grundsätzlich können zu diesem Zweck die Ventilsteuerzeiten und/oder die Ventilhübe der Gaswechselventile im Ventiltrieb variiert werden.
Bei einer Drehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle kann die so genannte Ventilüberschneidung, also insbesondere der Einlasszeitpunkt des Motorventils geändert, beispielsweise auf ein spätes Einlassschließen gestellt werden, um bei verringerter Motordrehzahl ein stabileres Leerlaufverhalten und bei hohen Drehzahlen eine gesteigerte Spitzenleistung zur erreichen. Ebenso ist eine Einstellung eines Einlasszeitpunktes auf frühes Einlassschließen möglich, um so die Motorleistung bei mittleren Drehzahlen zu erhöhen. Bei Ventiltrieben mit zwei Nockenwellen kann zudem über eine unabhängige Verstellung der Auslassnockenwelle ein besseres Emissionsverhalten erzielt werden.
Bei einer Umschaltung zwischen unterschiedlichen Nocken von den Zylindern bzw. Gaswechselventilen zugeordneten Nockenanordnungen der Nockenwelle wandern unterschiedliche Nockenkonturen über die Nockenfolger, wobei die Größe der Nocken bzw. deren Nockenerhebung den Stellweg und damit den Ventilhub verändert und die Schärfe der Nocken, d. h. das Nockenprofil, wiederum die Öffnungszeit und Schließzeit beeinflusst.
Bei einer vollvariablen Ventilsteuerung werden schließlich unterschiedliche Nockenprofile, Nockenwellenverdrehungen und gegebenenfalls bei räumlichen Nockenprofilen axiale Nockenwellenverschiebungen in Wirkverbindung genutzt, um sowohl die Ventilhübe als auch die Ventilsteuerzeiten möglichst frei zu variieren. Derartige Ventiltriebe weisen eine vergleichbare Variabilität wie neuartige elektromagnetische oder elektrohydraulische Ventiltriebe auf, bei denen auf einen Nockenwellenantrieb der Ventile gänzlich verzichtet wird.
Grundsätzlich ermöglichen größere Ventilhübe (Großhub bzw. Vollhub) und kürzere Öffnungszeiten höhere Spitzenleistungen der Brennkraftmaschine, allerdings bei erhöhtem Kraftstoffverbrauch und vergleichsweise verringertem Drehmoment. Kleinere Ventilhübe (Kleinhub bzw. Teilhub) verbessern hingegen insbesondere das Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen. Ein komplettes Abschalten eines oder mehrerer Ventile bzw. eines Zylinders oder mehrerer Zylinder (Nullhub bzw. Deaktivierung) kann schließlich, insbesondere bei vielzylindrigen Brennkraftmaschinen, zur Kraftstoffeinsparung beitragen.
Der Ventiltrieb ist in modernen Fahrzeugmotoren meistens mit im Zylinderkopf hängend angeordneten Ventilen und mit einer oder zwei obenliegenden Nockenwellen sowie zwischen Ventilen und Nockenwellen im Zylinderkopf gelagerten Nockenfolgern realisiert. Die Nockenfolger können als Schlepp- oder Schwinghebel, Kipphebel und Tassenstößel ausgebildet sein.
Zur Erzeugung unterschiedlicher Ventilhübe an einzelnen oder allen Gaswechselventilen über den Antrieb mittels Nockenwelle kommen vorwiegend schaltbare Nockenfolger, insbesondere schaltbare Rollenschlepphebel, in Betracht. Bei bekannten Rollenschlepphebeln erfolgt ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Nocken in der Regel über einen Mechanismus ineinander verschachtelter, relativ zueinander verschwenkbarer Hebelarme, die über Sperrmechanismen wahlweise frei verschwenken oder miteinander gekoppelt sind. Als Nockengegenläufer sind eine oder mehrere Rollen vorgesehen.
Die DE 102 57 705 A1 zeigt einen solchen Schlepphebel, bei dem ein Außenhebel und ein Innenhebel, der zwischen den Seitenarmen des Außenhebels verläuft, relativ zueinander verschwenkbeweglich angeordnet sind. An einem Ende des Innenhebels ist unterseitig eine Anlagefläche zur Beaufschlagung eines Gaswechselventils ausgebildet, am gegenüberliegenden Ende ist bei einer Ausführung als Schwinghebel eine Schwenkachse zur Lagerung und ansonsten eine kalottenartige Komplementärfläche für den Kopf eines Abstützelementes vorgesehen. An der Oberseite weist der Innenhebel als Gegenlauffläche für einen Kleinhub- oder Nullhubnocken eine Rolle auf. Der Außenhebel weist an den Oberseiten seiner Seitenteile jeweils eine Gleitfläche als Gegen laufflache für jeweils einen Großhubnocken auf. Alternativ dazu können auch die Gegenlaufflächen des Außenhebels mit Rollen und die des Innenhebels mit einer Gleitfläche oder alle Gegenlaufflächen mit Rollen ausgebildet sein.
Im Bereich der Komplementärfläche ist eine Querbohrung zur Aufnahme zweier kolbenartiger Schieber vorgesehen, die hydraulisch verlagerbar sind und mittels Rückstellfedern in einer Ausgangslage gehalten sind. Im entkoppelten Zustand verlaufen die Schieber vollständig in der Querbohrung des Innenhebels, im Koppelfall sind sie hydraulisch ausgefahren und greifen in gegenüberliegende Aussparungen des Außenhebels ein. Im Bereich der Anlage für das Gaswechselventil untergreift zwischen Außenhebel und Innenhebel jeweils eine Drehschenkelfeder den Außenhebel. Diese wirken als so genannte Lost-Motion-Federn, also als Positionierhilfe des Außenhebels im Entkopplungsfall. Sind die beiden Hebel gekoppelt, so wirken die äußeren Großhubnocken und es wird über den Innenhebel ein Großhub auf das Gaswechselventil übertragen. Sofern die beiden Hebel entkoppelt sind, kippt der Außenhebel frei mit und der innere Kleinhubnocken überträgt einen Klein- oder Nullhub auf das Gaswechselventil.
In dieser Bauart mit einem Außenhebel und einem Innenhebel sind einige weitere Schaltschlepphebel bekannt, bei denen verschiedene Koppelmechanismen mit längs- oder querverlaufenden Koppelmitteln vorgeschlagen sind. Beispielhaft seien die DE 101 55 827 A1 , DE 10310968 A1 , DE 103 16 189 A1 , DE 10 2004 017 103 A1 , DE 10 2005 037 051 A1 und die DE 10 2005 037 053 A1 genannt. Weiterhin ist aus der DE 10 2005 035 053 A1 ein vergleichbarer Schlepphebel bekannt, bei dem ein zusätzlicher Zwischenhebel angeordnet ist, wodurch dieser Schlepphebel auf drei unterschiedliche Hubhöhen umschaltbar ist. Dabei ist der Außenhebel Partner für einen Großhubnocken, der Innenhebel Partner für einen Kleinhubnocken und der Zwischenhebel Partner für einen Grundkreis- oder Minimalhubnocken.
Die bekannten Schaltschlepphebel haben mehrere gemeinsame Nachteile: In der herkömmlichen Bauweise aus Guss- oder Schmiedeteile weisen diese Schaltschlepphebel ein relativ großes Gewicht auf. Zudem sind ihre Fertigungskosten vergleichsweise hoch. Bei einer Leichtbauweise, die in mehreren der erwähnten Druckschriften erwähnt ist, können Steifigkeitsprobleme der ineinander verschachtelten Hebelkonstruktion auftreten.
Zur Begrenzung der Fertigungskosten und aus Bauraumgründen ist meistens nur der Innenhebel mit einer Rolle als Nockengegenläufer ausgestattet, während der Außenhebel lediglich Gleitflächen aufweist. Dies hat jedoch erhöhte Reibungsverluste zur Folge. Wird auch der Außenhebel mit Rollen versehen, es sind also insgesamt drei Rollen angeordnet (oder zumindest zwei Rollen bei Verzicht auf eine der beiden äußeren Gegenlaufflächen), erhöht sich zu den Fertigungskosten und dem Gewicht auch die Baugröße. Dies kann unter Umständen zu Einbauschwierigkeiten und/oder zusätzlich erforderlichen konstruktiven Maßnahmen am Zylinderkopf führen.
Weiterhin sind die besagten Koppelvorrichtungen für den Außen- und Innenhebel mit einem relativ großen Verriegelungsspiel behaftet. Dies ist notwendig, da sich Fertigungs- und Übertragungstoleranzen in der mechanischen Übertragungskette zwischen Nocken, Nockenfolgern und Gaswechselventilen auf die gegenseitige Ausrichtung der Aufnahmen für die Kopplungsmittel übertragen. Das Verriegelungsspiel führt jedoch zu Kippmomenten, welche die Leichtgängigkeit bei der Umschaltung des Schlepphebels beeinträchtigen. Um dem entgegenzuwirken werden in der DE 10 2004 027 054 A1 zusätzliche hebelinterne Anschlagmittel sowie eine Fertigung vorgeschlagen, bei der die Hebelteile zunächst gegen die Anschlagmittel verspannt und dann eine durchgehende exakt fluchtende Aufnahme gebohrt wird. Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen Fertigungs- und Materialaufwand und kann ein zu berücksichtigendes Verrieglungsspiel nur begrenzen, jedoch nicht gänzlich vermeiden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen schaltbaren Nockenfolger zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile bezüglich Bauraum, Steifigkeit, Reibung und Verriegelungsspiel möglichst weitgehend beseitigt sind und der kostengünstiger herstellbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit schaltbaren Schlepphebeln Steuerungselemente in der Nockenwelle untergebracht und Nockenanlaufflächen verstellbar angeordnet werden können, über die eine wechselnde Positionierung der Nockenanlaufflächen für die Beaufschlagung mit unterschiedlichen Nockenhüben möglich ist.
Die Erfindung geht gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs daher aus von einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Nockenfolger, beispielsweise einem Rollenschlepphebel, zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils mit unterschiedlichen Ventilhüben und/oder Ventilsteuerzeiten, bei dem der Nockenfolger eine Nockenanlaufeinrichtung für Nocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen einer zugeordneten Nockenanordnung einer Nockenwelle aufweist, wobei wenigstens eine Nockenanlauffläche der Nockenanlaufeinrichtung als eine drehbare Rolle ausgebildet ist.
Außerdem ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Rolle der Nockenanlaufeinrichtung axial verschiebbar gelagert ist, und dass an der Nockenanordnung Steuerungsmittel zur Verstellung der wenigstens einen Rolle ausgebildet sind, mittels der die Rolle abhängig von einer jeweils geschalteten Rollenposition mit unterschiedlichen Nockenkonturen beaufschlagbar ist.
Durch diesen neuen Aufbau ist ein Schaltschlepphebel geschaffen, der dadurch, dass er anstelle je einer Gegenlauffläche für jeden Nocken im einfachsten Fall nur eine verschiebbare Gegenlauffläche für alle vorgesehenen unterschiedlichen Nocken benötigt, mit besonders geringen Fertigungskosten realisierbar ist. Demnach können mit der wenigstens einen Nockenanlaufrolle in Wirkverbindung mit der Nockenanordnung unterschiedliche Ventilhübe ausgelöst werden. Dies ist in mehrerer Hinsicht vorteilhaft:
Anstelle von herkömmlichen gemischten Systemen mit Rollen und Gleitflächen, wobei die Gleitflächen eine relativ reibungsbehaftete Nockenablaufbewegung erzeugen, läuft erfindungsgemäß jeder Nocken reibungsarm über den Rollenabgriff ab. Andererseits kann gegenüber herkömmlichen Systemen, die auf Gleitflächen verzichten und daher mindestens eine Rolle für einen Großhubnocken und eine weitere Rolle für einen Kleinhubnocken aufweisen, zumindest eine Rolle eingespart werden. Die erfindungsgemäße Anordnung baut daher vergleichsweise besonders kompakt sowie material- und gewichtsparend.
Dadurch, dass die Steuerungsmittel zur Verschiebung der Rolle in der Nockenwelle angeordnet sind, sind für den Einbau des Ventiltriebs mit den neuartigen Schaltschlepphebeln in vorhandene Brennkraftmaschinen in der Regel keine Änderungen am Zylinderkopf erforderlich, d. h. die Serienfertigung erfordert keine Umstellung in der Zylinderkopffertigung, welches sich besonders bei der Einführung des Erfindungsgegenstandes in vorhandene Motoren kostengünstig auswirkt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Nockenanlaufeinrichtung zwei axial verschiebbar gelagerte und von einer Rückstellfedereinrichtung stirnseitig von außen gegeneinandergerichtet krafbeaufschlagte Rollen und die Nockenanordnung zwei äußere, gleich konturierte Nocken sowie einen inneren dazu unterschiedlich konturierten Nocken auf. Dabei ist in den inneren Nocken, benachbart zu den Rollen, als Steuerungsmittel ein ansteuerbares, radial ausfahrbares Schaltsegment integriert, welches zwischen die beiden Rollen eingreift, so dass bei vollständig ausgefahrenem Schaltsegment die beiden Rollen gegen die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung soweit auseinander gedrückt sind, dass jeweils ein äußerer Nocken an einer Rolle anliegt, und bei eingefahrenem Schaltsegment die beiden Rollen durch die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung wenigstens soweit zusammen geschoben sind, dass der innere Nocken an beiden Rollen anliegt.
Diese Anordnung ermöglicht einen Großhub und einen Kleinhub ohne ein bauteilbelastendes Verriegelungsspiel, wobei der Kleinhub auch als Nullhub zur Deaktivierung des zugeordneten Ventils oder der zugeordneten Ventile ausgebildet sein kann. Dabei können die beiden axial äußeren Nocken als Großhubnocken und der innere Nocken als ein Kleinhubnocken oder umgekehrt die beiden axial äußeren Nocken als Kleinhubnocken und der innere Nocken als ein Großhubnocken ausgebildet sein.
Das Schaltsegment kann vorteilhaft als ein, der Kontur des inneren Nockens folgend, sich entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle radial und axial erweiterndes, zungenartiges Segmentstück ausgebildet sein, welches die beiden Rollen beim Ausfahren des Schaltsegmentes in Wirkverbindung mit einer Drehbewegung der Nockenwelle über Tangentialkräfte auseinander drückt. Demnach ist die Schalteinrichtung vorzugsweise so ausgeführt, dass die Nockenwellendrehbewegung die Aufgabe der Verschiebung der Rollen übernimmt. Eine radial wirksame Schaltkraft fährt also lediglich das Schaltsegment radial aus, während die tangentiale Kraftübertragung auf die Rollen über seitliche Rampen des Segmentstücks über die Nockenwelle erfolgt.
Eine einfache Rückstellfedereinrichtung der Rollen kann als eine Blattfeder ausgebildet sein, die die beiden Rollen stirnseitig von außen bügelartig umgreift und die Rollen von außen nach innen gegen einen Endanschlag drückt. Möglich sind auch einzelne Federelemente die jeweils eine Rolle beaufschlagen.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Schaltsegment mittels einer innerhalb des inneren Nockens angeordneten Rückstellfedereinrichtung in einer zumindest teilweise versenkten Grundposition elastisch gehalten und gegen deren Federkraft radial ausfahrbar ist. Dazu verläuft das Schaltsegment innerhalb des inneren Nockens beispielsweise als ein durch die Schaltsegment-Rückstellfedereinrichtung quergeteilter Ring, wobei die dem Nockenfolger abgewandte Ringhälfte fest verankert ist und die dem Nockenfolger zugewandte Ringhälfte, mittels zweier in Höhe der Drehachse der Nockenwelle gegenüberliegende und in Richtung des Nockenfolgers ausgerichtete zylindrische Schraubenzugfedern elastisch aufgehängt ist.
Zum Ausfahren des Schaltsegmentes gegen die Federkraft der Schaltsegment-Rückstellfedereinrichtung kann in der Nockenwelle ein Druckölzufuhrkanal angeordnet sein, über den das Schaltsegment hydraulisch beaufschlagbar ist. Da die Kraftübertragung im Wesentlichen über die Nockenwellendrehbewegung erfolgt, ist dazu ein relativ geringer Schaltdruck ausreichend. Möglich ist auch eine elektromechanische oder pneumatische Betätigung des Schaltsegmentes beziehungsweise der Steuerungsmittel.
Zur Sicherstellung einer einwandfreien und störungssicheren Funktionsweise und um den nötigen Schaltdruck möglichst niedrig zu halten, sind die Steuerungsmittel mittels geeigneter konstruktiver und/oder Steuerungsmaßnahmen nur während einer jeweiligen Hubphase einer aktuellen Schaltstellung der Rolle/Rollen aktivierbar. Insbesondere kann dadurch die Gefahr einer Fehlschaltung, also etwa ein Blockieren der axialen Rollenverschiebung ausgeschlossen und ein leichtgängiges Verschieben der Rollen gewährleistet werden.
Der erfindungsgemäße Rollenschaltschlepphebel kann zur weiteren Gewichtsreduzierung sowie Senkung der Fertigungskosten vorteilhaft aus Leichtbauwerkstoff, vorzugsweise aus einem dünnwandigen Stahlblech hergestellt sein. Dabei hat sich herausgestellt, dass der erfindungsgemäße Aufbau eine vergleichsweise hohe Steifigkeit, insbesondere im Vergleich zu Schaltschlepphebeln aus Blech mit ineinander verschachtelten Hebelarmen, aufweist. Es ist darüber hinaus auch möglich, das Schaltsegment aus einem abriebfesten Leichtbauwerkstoff, beispielsweise Kunststoff, herzustellen.
Grundsätzlich sind auch erfindungsgemäße Anordnungen mit axial verschiebbarem Rollenabgriff mit mehr als zwei verstellbaren Rollen und/oder mehreren in die Nockenwelle integrierten Steuerungselementen je Rollenabgriff und/oder Nockenanordnungen mit mehr als zwei unterschiedlichen Nockenhüben je Rollenabgriff möglich.
Schließlich sei hervorgehoben, dass die Erfindung nicht auf Schlepphebel begrenzt sondern grundsätzlich für alle Nockenfolger mit Rollenabgriff, also insbesondere auch für Rollenkipphebel und Rollenstößel geeignet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Darin zeigt
1 eine perspektivische Darstellung eines Schaltschlepphebels zur Umschaltung unterschiedlicher Ventilhübe mit einem variablen Rollenabgriff für eine Nockenanordnung bei ausgefahrenem Schaltsegment,
2 eine Seitenansicht des Schaltschlepphebels und des Schaltsegmentes gemäß 1,
3a eine Draufsicht des Schaltschlepphebels gemäß den 1 und 2 in einer Grundposition mit eingefahrenem Schaltsegment, und
3b eine Draufsicht auf den Schaltschlepphebel in der Schaltposition von 1 mit ausgefahrenem Schaltsegment.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt demnach einen als Rollenschlepphebel ausgebildeten schaltbaren Nockenfolger 1 eines Ventiltriebes einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Zur Vereinfachung wird im Folgenden ein einzelner erfindungsgemäßer Nockenfolger beschrieben. Zweckmäßigerweise wird der Ventiltrieb je nach Anforderung an die variable Ventilsteuerung mit mehreren derartigen Nockenfolgern und zugeordneten Nockenanordnungen zur Beaufschlagung jeweils eines oder mehrerer Gaswechselventile eines oder mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine mit unterschiedlichen Ventilhüben ausgeführt sein.
Der Rollenschlepphebel 1 weist einen vorzugsweise aus dünnwandigem Stahlblech gefertigten Nockenfolgerkörper 2 auf, im Wesentlichen bestehend aus zwei über einen nicht explizit dargestellten Querbalken verbundenen Seitenwänden 3 und 4. Zwischen den Seitenwänden 3 und 4 ist eine als Rollenabgriff ausgebildete Nockenanlaufeinrichtung 5 für eine Nockenanordnung 6 einer Nockenwelle 7 mit drei Nocken 8, 8', 9 vorhanden. Der Rollenabgriff 5 weist zwei Rollen 10 und 10' auf, die auf einem Bolzen 11 drehbar und axial verschiebbar gelagert sind.
Die beiden Rollen 10, 10' sind an ihren planen, axial äußeren Stirnseiten von einer Rückstellfedereinrichtung 12 mit einer Federkraft beaufschlagt. Die Rückstellfedereinrichtung 12 ist als eine Blattfeder ausgebildet, die bügelartig mit zwei Federarmen 13 und 13' die äußeren Stirnseiten der Rollen 10, 10' von außen nach innen in Richtung eines nicht dargestellten Endanschlags drückt.
Die Nockenanordnung 6 umfasst zwei äußere, gleich konturierte Großhubnocken 8 und 8' sowie einen inneren Kleinhubnocken 9. Vorzugsweise trägt die Nockenwelle 7 für jeden Nockenfolger 1 eine Nockenanordnung 6 mit zwei Außennocken 8, 8' und einem Innennocken 9.
In den inneren Nocken 9 ist ein Steuerungsmittel 14 integriert. Das Steuerungsmittel 14 ist als ein radial ausfahrbares Schaltsegment des Nockens 9 ausgebildet. 1 zeigt das Schaltsegment in einer ausgefahrenen Schaltposition, in der die Rollen 10, 10' als Gegenläufer für die äußeren Großhubnocken 8, 8' geschaltet bzw. axial positioniert sind.
Die 2 zeigt in vereinfachter Darstellung den Innenaufbau des Schaltsegments 14. Demnach ist das Schaltsegment 14 ein durch eine Rückstellfedereinrichtung 15 zweigeteilter Ring, dessen schaltender unterer Teil über eine Druckölzuführung 17 hydraulisch mit einer radialen Stellkraft beaufschlagbar ist. Die Rückstellfedereinrichtung 15 ist durch zwei zylindrische Schraubenzugfedern 16, 16' gebildet, die den unteren, radial beweglichen Halbring mit dem oberen festen Halbring elastisch verbinden.
Der Schlepphebel 1 weist in an sich bekannter Weise an seinem einen Ende eine nach innen gerichtete Kalotte 18 zur beweglichen Aufnahme eines nicht dargestellten Abstützelementes und am anderen Ende eine Anlagefläche 19 für wenigstens ein nicht dargestelltes Gaswechselventil auf.
Zur Verdeutlichung der im Folgenden erläuterten Funktionsweise des Schaltschlepphebels 1 zeigt die 3a den Schlepphebel 1 in einer Grundposition, in der die beiden Rollen 10, 10' bei in den Nocken 9 eingefahrenem Schaltsegment 14 mittels der Blattfeder 12 axial gegeneinander geschoben sind, so dass sie beide als Gegenläufer an dem inneren Nocken 9 anliegen. 3b zeigt den Schlepphebel 1 in einer zweiten Schaltposition, in der, wie aus 1 näher entnehmbar ist, die Rollen 10, 10' bei ausgefahrenem Schaltsegment 14 an den äußeren Nocken 8, 8' anliegen.
Demnach sind die Rollen 10, 10' in ihrer axial zusammen geschobenen Grundposition belassen, wenn das Schaltsegment 14 nicht ausgefahren ist (3a). In dieser Grundposition ist der innere Nocken 9 wirksam und überträgt entsprechend seiner Kontur (Profil und Erhebung) einen Hub – im erläuterten Beispiel einen Kleinhub oder Nullhub – auf das beaufschlagte Gaswechselventil. Bei einer je nach Betriebszustand vorgegebenen Ansteuerung des Schaltsegmentes 14 über die Ventilsteuerung wird das Schaltsegment durch Öldruck über die hydraulische Zuführung 17 radial ausgefahren (2). In Wirkverbindung mit der sich weiterdrehenden Nockenwelle 7 drückt das Schaltsegment 14 die beiden Rollen 10 und 10' auseinander. In einer Endposition sind die beiden äußeren Nocken 8, 8' wirksam und übertragen ihren Hub – im erläuterten Beispiel einen Großhub – auf das Gaswechselventil (1, 3b). Wird der Öldruck abgeschaltet bzw. verringert, zieht sich das Schaltsegment 14 mittels der Rückstellfedereinrichtung 15, also mittel Hilfe der Zugfedern 16 und 16', in den Nocken 9 zurück. Gleichzeitig schiebt die Rückstellfedereinrichtung 12 des Rollenabgriffs 5, also die Blattfeder 12, die beiden Rollen 10, 10' wieder zusammen und der Nockenfolger 1 befindet sich erneut in der Grundposition (3a).

1: Nockenfolger
2: Nockenfolgerkörper
3: Seitenwand
4: Seitenwand
5: Nockenanlaufeinrichtung
6: Nockenanordnung
7: Nockenwelle
8, 8': Nocken
9: Nocken
10, 10': Rolle
11: Bolzen
12: Rückstellfedereinrichtung
13, 13': Federarm
14: Steuerungsmittel
15: Rückstellfedereinrichtung
16, 16': Schraubenzugfeder
17: Druckölzuführung
18: Kalotte
19: Anlagefläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10257705 A1 [0009]
- DE 10155827 A1 [0011]
- DE 10310968 A1 [0011]
- DE 10316189 A1 [0011]
- DE 102004017103 A1 [0011]
- DE 102005037051 A1 [0011]
- DE 102005037053 A1 [0011]
- DE 102005035053 A1 [0011]
- DE 102004027054 A1 [0014]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Nockenfolger (1), beispielsweise einem Rollenschlepphebel, zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils mit unterschiedlichen Ventilhüben und/oder Ventilsteuerzeiten, bei dem der Nockenfolger (1) eine Nockenanlaufeinrichtung (5) für Nocken (8, 8', 9) mit unterschiedlichen Nockenkonturen einer zugeordneten Nockenanordnung (6) einer Nockenwelle (7) aufweist, wobei wenigstens eine Nockenanlauffläche der Nockenanlaufeinrichtung (5) als eine drehbare Rolle (10, 10') ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rolle (10, 10') der Nockenanlaufeinrichtung (5) axial verschiebbar gelagert ist, und dass an der Nockenanordnung (6) Steuerungsmittel (14) zur Verstellung der wenigstens einen Rolle (10, 10') ausgebildet sind, mittels der die Rolle (10, 10') abhängig von einer jeweils geschalteten Rollenposition mit unterschiedlichen Nockenkonturen beaufschlagbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenanlaufeinrichtung (5) zwei axial verschiebbar gelagerte, von einer Rückstellfedereinrichtung (12) stirnseitig von außen gegeneinandergerichtet krafbeaufschlagte Rollen (10, 10') aufweist, dass die Nockenanordnung (6) zwei äußere, gleich konturierte Nocken (8, 8') und einen inneren dazu unterschiedlich konturierten Nocken (9) aufweist, und dass in den inneren Nocken (9), benachbart zu den Rollen (10, 10'), als Steuerungsmittel (14) ein ansteuerbares radial ausfahrbares Schaltsegment integriert ist, das zwischen die beiden Rollen (10, 10') eingreift, so dass bei vollständig ausgefahrenem Schaltsegment (14) die beiden Rollen (10, 10') gegen die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung (12) soweit auseinander gedrückt sind, dass jeweils ein äußerer Nocken (8, 8') an einer Rolle (10, 10') anliegt und bei eingefahrenem Schaltsegment (14) die beiden Rollen (10, 10') durch die Federkraft der Rückstellfedereinrichtung (12) wenigstens soweit zusammen geschoben sind, dass der innere Nocken (9) an beiden Rollen (10, 10') anliegt.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedereinrichtung (12) der Rollen (10, 10') als eine die beiden Rollen (10, 10') stirnseitig von außen bügelartig umgreifende Blattfeder ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsegment (14) mittels einer innerhalb des inneren Nockens (9) angeordneten Rückstellfedereinrichtung (15) in einer zumindest teilweise versenkten Grundposition elastisch gehalten und gegen deren Federkraft radial ausfahrbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsegment (14) innerhalb des inneren Nockens (9) als ein durch die Schaltsegment-Rückstellfedereinrichtung (15) quergeteilter Ring verläuft, wobei die dem Nockenfolger (1) abgewandte Ringhälfte fest verankert ist und die dem Nockenfolger (1) zugewandte Ringhälfte mittels zweier in Höhe der Drehachse der Nockenwelle (7) gegenüberliegende, in Richtung des Nockenfolgers (1) ausgerichtete, zylindrische Schraubenzugfedern (16, 16') elastisch aufgehängt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsegment (14) über eine Druckölzuführung (17) gegen die Federkraft der Schaltsegment-Rückstellfedereinrichtung (15) hydraulisch ausfahrbar ist.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsmittel (14) elektromechanisch oder pneumatisch betätigbar sind.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsegment (14) an die Kontur des inneren Nockens (9) angepasst ist und dessen Kontur folgend sich entgegen der Drehrichtung der Nockenwelle (7) zungenartig axial erweitert, so dass die beiden Rollen (10, 10') beim Ausfahren des Schaltsegmentes (14) in Wirkverbindung mit einer Drehbewegung der Nockenwelle (7) im Wesentlichen über Tangentialkräfte auseinander gedrückt werden.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsmittel (14) nur während einer jeweiligen Hubphase einer aktuellen Schaltstellung der Rollen (10, 10') aktivierbar sind.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Nocken (8, 8') als Großhubnocken und der innere Nocken (9) als ein Kleinhubnocken ausgebildet sind.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden äußeren Nocken als Kleinhubnocken und der innere Nocken als ein Großhubnocken ausgebildet sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilhub des Kleinhubnockens (9) beziehungsweise der Kleinhubnocken einen Nullhub erzeugt.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolgerkörper (2) des Nockenfolgers (1) und/oder die Steuerungsmittel (14) der Nockenanordnung (6) in einer Leichtbauweise aus einem Leichtbauwerkstoff gefertigt sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolgerkörper (2) aus einem dünnwandigen Stahlblech besteht.
Ventiltrieb nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltsegment (14) aus einem verschleißfesten Kunststoff besteht.