DE102010033087A1

DE102010033087A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010033087A1
Application number: DE102010033087A
Authority: DE
Inventors: Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2012-02-02
Also published as: US8418667B2; CN102345476A; US20120024245A1; CN102345476B

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (1), die eine Trägerwelle (2) und ein darauf drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück (3) umfasst, das zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (4a bis 4c, 5a bis 5c) unterschiedlicher Erhebungen zur variablen Betätigung eines Gaswechselventils und eine nutförmige Axialkulisse (10) mit zwei sich an deren Umfang kreuzenden Kulissenbahnen (11, 12) aufweist, und mit zwei in die Kulissenbahnen einkoppelbaren Betätigungsstiften (13, 14) zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen. Die Axialkulisse soll mit einer dritten Kulissenbahn (20) versehen sein, die im wesentlichen äquidistant zu einer der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen verläuft, wobei die Betätigungsstifte gleichzeitig in die eine Kulissenbahn (11) und die dritte Kulissenbahn einkoppelbar sind und wobei der in die dritte Kulissenbahn eingekoppelte Betätigungsstift (13) beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs (16) der beiden Kulissenbahnen eine Weiterverschiebung des Nockenstücks in Richtung der einen Kulissenbahn erzwingt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die eine Trägerwelle und ein darauf drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück umfasst, das zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken unterschiedlicher Erhebungen zur variablen Betätigung eines Gaswechselventils und eine nutförmige Axialkulisse mit zwei sich an deren Umfang kreuzenden Kulissenbahnen aufweist, und mit zwei in die Kulissenbahnen einkoppelbaren Betätigungsstiften zum Verschieben des Nockenstücks in Richtung beider Kulissenbahnen.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 101 48 177 A1 ist ein Ventiltrieb mit einem zwischen zwei Axialpositionen verschiebbaren Nockenstück bekannt, dessen nutförmige Axialkulisse lediglich aus äußeren Führungswänden zur Vorgabe der sich kreuzenden Kulissenbahnen besteht. Bei dieser offenen Ausgestaltung der Axialkulisse besteht jedoch ein beträchtliches Risiko hinsichtlich der Funktionssicherheit des Ventiltriebs darin, dass der Verschiebevorgang des Nockenstücks entlang der momentan wirksamen Kulissenbahn nur dann vollständig, d. h. fehlschaltungsfrei abgeschlossen wird, wenn die Massenträgheit des sich verschiebenden Nockenstücks ausreichend groß für den im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen erforderlichen Anlagewechsel des Betätigungsstifts zwischen den äußeren Führungswänden ist. Denn während und nach dieser Freiflugphase beim Anlagewechsel muss das Nockenstück in der Lage sein, sich auch ohne positiv beschleunigende Zwangseinwirkung des Betätigungsstifts in seine andere Axialposition zu bewegen. Voraussetzung für die ausreichend große Massenträgheit des Nockenstücks ist eine Mindestdrehzahl der Nockenwelle, die mit der Reibung zwischen dem Nockenstück und der Trägerwelle zunimmt. Ein Verschieben des unterhalb dieser Mindestdrehzahl rotierenden Nockenstücks kann dazu führen, dass das Nockenstück „auf halbem Wege”, nämlich im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen stehen bleibt und ein das Gaswechselventil beaufschlagender Nockenfolger von mehreren Nocken der Nockengruppe unkontrolliert und unter hohen mechanischen Belastungen gleichzeitig beaufschlagt wird. Zudem besteht in diesem Fall keine Möglichkeit mehr, das Nockenstück mittels des Betätigungsstifts nachträglich in eine der Axialpositionen zu verlagern, da dann die axiale Zuordnung zwischen dem Betätigungsstift und den äußeren Führungswänden nicht mehr gegeben ist.
Zur Abhilfe dieser Problematik ist es in der DE 10 2008 024 911 A1 vorgeschlagen, das Nockenstück mit einer flexiblen Leiteinrichtung für den Betätigungsstift zu versehen. Die Leiteinrichtung umfasst zwei gegensinnig drehende Leitflügel zur Bildung innerer Führungswände der Axialkulisse, die gegenüber den starren äußeren Führungswänden axialbeweglich sind. Wie bei einer Weiche wird dabei je nach Stellung der Leitflügel die eine Kulissenbahn für den Betätigungsstift freigegeben und die andere Kulissenbahn für den Betätigungsstift gesperrt. Gleichzeitig bewirken die inneren Führungswände auch nach dem Durchfahren des Kreuzungsbereichs der Kulissenbahnen eine axiale Zwangsführung des Nockenstücks am Betätigungsstift, so dass der Verschiebevorgang des Nockenstücks entlang der momentan wirksamen Kulissenbahn fehlschaltungsfrei abgeschlossen wird.
Ein gattungsgemäßer Ventiltrieb mit einer zwei sich kreuzende Kulissenbahnen aufweisenden Axialkulisse und zwei Betätigungsstiften ist aus der DE 10 2007 051 739 A1 vorbekannt. Das Zusammenspiel der nutförmigen Axialkulisse mit den wechselweise darin einkoppelnden Betätigungsstiften ermöglicht die Darstellung einer Nockengruppe mit drei Nocken, d. h. eines dreistufig variablen Ventiltriebs. Wie in der erstzitierten Druckschrift weist jedoch die Axialkulisse lediglich äußere Führungswände auf, so dass auch bei diesem Ventiltrieb ein entsprechend hohes Risiko für Fehlschaltungen des Nockenstücks besteht.
Zur vollständigen Klarstellung sei angemerkt, dass sich die Begriffe vor, im oder nach dem Kreuzungsbereich stets auf die Umfangsposition der Betätigungsstifte relativ zu der mit fester Drehrichtung rotierenden Axialkulisse am Nockenstück beziehen.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die genannten Nachteile mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln beseitigt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach soll die Axialkulisse mit einer dritten Kulissenbahn versehen sein, die im wesentlichen äquidistant zu einer der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen verläuft. Dabei sind die Betätigungsstifte gleichzeitig in die eine Kulissenbahn und die dritte Kulissenbahn einkoppelbar, und der in die dritte Kulissenbahn eingekoppelte Betätigungsstift erzwingt beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs der beiden Kulissenbahnen eine Weiterverschiebung des Nockenstücks in Richtung der einen Kulissenbahn. Mit anderen Worten beruht die Erfindung auf der Idee, den im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen zuvor ungenutzten Abschnitt der Axialkulisse mit einer zusätzlichen Kulissenbahn zu versehen, die im Zusammenspiel mit dem zweiten Betätigungsstift auch im und nach dem Kreuzungsbereich eine Zwangsverschiebung des Nockenstücks entlang der geometrisch vorgesehenen Kulissenbahn bewirkt. Einerseits ist somit ein erfolgreicher Verschiebevorgang nicht mehr von der oben genannten Mindestdrehzahl der Nockenwelle abhängig und kann auch bei quasi stillstehender Brennkraftmaschine erfolgen. Andererseits kann bei Nockenwellendrehzahlen oberhalb dieser Mindestdrehzahl auf das Zusammenspiel zwischen dem zweiten Betätigungsstift und der zusätzlichen Kulissenbahn verzichtet werden, wenn die Massenträgheit des sich verschiebenden Nockenstücks für einen vollständigen Verschiebevorgang ausreichend ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, die Axialkulisse mit einer vierten Kulissenbahn zu versehen, die im wesentlichen äquidistant zu und bezüglich der dritten Kulissenbahn auf der anderen Seite der einen Kulissenbahn verläuft. In analoger Weise zu der oben erläuterten Funktionsweise sind dabei die Betätigungsstifte gleichzeitig in die eine Kulissenbahn und die vierte Kulissenbahn einkoppelbar, und der in die vierte Kulissenbahn eingekoppelte Betätigungsstift erzwingt beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs der beiden Kulissenbahnen eine Weiterverschiebung des Nockenstücks in Richtung der einen Kulissenbahn. Gemäß einem später erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine derartige Ausgestaltung der Axialkulisse und deren Zusammenspiel mit den beiden Betätigungsstiften die Basis für eine dreistufige Ventiltriebsvariabilität, bei der in einer der Verschieberichtungen das Nockenstück von einem zum nächsten Nocken zwangsverschoben wird.
Im Hinblick auf eine Zwangsverschiebung des Nockenstücks auch in die andere Verschieberichtung kann die andere der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen eine gegenüber der einen Kulissenbahn größere Nuttiefe aufweisen. In diesem Fall ist die andere Kulissenbahn durch eine geschlossene Nut mit inneren und äußeren Führungswänden vorgegeben, so dass der in die andere Kulissenbahn eingekoppelte Betätigungsstift nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs der beiden Kulissenbahnen eine Weiterverschiebung des Nockenstücks in Richtung der anderen Kulissenbahn erzwingt.
Um im Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen ein unerwünschtes Einrasten des momentan entlang der einen Kulissenbahn verfahrenden Betätigungsstifts in die größere Nuttiefe der anderen Kulissenbahn weitgehend zu verhindern, soll die eine Kulissenbahn eine Nuttiefe aufweisen, die unmittelbar vor dem Kreuzungsbereich der beiden Kulissenbahnen kleiner als unmittelbar nach dem Kreuzungsbereich der beiden Kulissenbahnen ist.
Außerdem soll die dritte Kulissenbahn eine Nuttiefe aufweisen, die im Kreuzungsbereich der beiden Kulissenbahnen kleiner als jede Nuttiefe der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen ist. Hintergrund dieser Ausgestaltung ist es, einer vor dem Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen verlaufenden äußeren Führungswand der Kulissenbahnen ausreichende mechanische Stabilität gegen Querkräfte des daran entlang geführten Betätigungsstifts zu verleihen. Entsprechendes gilt für die Ausgestaltung der Axialkulisse mit der weiteren, vierten Kulissenbahn, wobei vorzugsweise die Nuttiefen der dritten Kulissenbahn und der vierten Kulissenbahn im Kreuzungsbereich der beiden Kulissenbahnen im wesentlichen gleich groß sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung teilweise schematisch oder vereinfacht dargestellt ist. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Axialkulisse eines dreistufig hubvariablen Ventiltriebs in isolierter perspektivischer Darstellung;
2 den Schnitt I-I durch die Axialkulisse gemäß 1;
3a als Abwicklung die Axialkulisse gemäß 1 im Zusammenspiel mit den beiden Betätigungsstiften bei einer Verschiebung des Nockenstücks von der ersten in die mittlere Axialposition;
3b den zu dieser ersten Verschiebung gehörigen umfangsbezogenen Radialhubverlauf der Betätigungsstifte in Relation zu den Nuttiefen der Kulissenbahnen;
4a analog zu 3a die Verschiebung des Nockenstücks von der mittleren in die dritte Axialposition;
4b analog zu 3b den zu dieser zweiten Verschiebung gehörigen Radialhubverlauf der Betätigungsstifte und
5 einen bekannten Ventiltrieb mit dreistufiger Hubvariabilität.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sei zum besseren Verständnis ausgehend von 5 erläutert, in der ein Ausschnitt eines bekannten variablen Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine gemäß der eingangs zitierten DE 10 2007 051 739 A1 dargestellt ist. Der Ventiltrieb weist eine Nockenwelle 1 auf, die eine Trägerwelle 2 und ein darauf drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück 3 umfasst. Zu diesem Zweck sind die Trägerwelle 2 mit einer Außenlängsverzahnung und das Nockenstück 3 mit einer entsprechenden Innenlängsverzahnung versehen. Die Verzahnungen sind an sich bekannt und hier nur auf der Trägerwelle 2 erkennbar. Das Nockenstück 3 weist zwei Nockengruppen unmittelbar benachbarter Nocken 4a bis 4c und 5a bis 5c mit jeweils identischen Grundkreisradien und unterschiedlichen Erhebungen auf. Die Übertragung der in Abhängigkeit der Axialposition des Nockenstücks 3 momentan wirksamen Erhebung auf nicht dargestellte Gaswechselventile erfolgt mittels hier nur angedeuteter Nockenfolger 6 und 7, die bekanntermaßen als in der Brennkraftmaschine schwenkbar gelagerte Hebel oder auch als längs geführte Stößel jeweils mit einem Nockenrollen- oder einem Nockengleitabgriff ausgebildet sein können. Unter den unterschiedlichen Erhebungen der Nocken 4a bis 4c und 5a bis 5c sind entweder unterschiedliche Beträge des jeweiligen Nockenhubs und/oder unterschiedliche Ventilsteuerzeiten der Nocken zu verstehen. Ein zwischen den beiden Nockengruppen verlaufender zylindrischer Abschnitt 8 dient zur Abstützung des Nockenstücks 3 in einer ortsfest in der Brennkraftmaschine angeordneten Nockenwellenlagerstelle 9.
Zur Verschiebung des Nockenstücks 3 zwecks Umschaltung der in der Figur momentan wirksamen Nocken 4b und 5b auf jeweils einen der dazu benachbarten Nocken 4a oder 4c bzw. 5a oder 5c weist das Nockenstück 3 eine nutförmige Axialkulisse 10' mit zwei sich kreuzenden Kulissenbahnen 11 und 12 auf. Diese sind durch gepunktet dargestellte Mittelpunktsbahnen von Betätigungsstiften 13 und 14 eines Aktuators symbolisiert, welche bei den wechselweise in die Axialkulisse 10' eingekoppelten Betätigungsstiften relativ zur Axialkulisse 10' durchfahren werden und zueinander spiegelsymmetrisch sind.
Der Mittenabstand der zylindrischen Betätigungsstifte 13, 14 und folglich deren Mittelpunktsbahnen 11, 12 am Anfang und am Ende des Verschiebevorgangs des Nockenstücks 3 sind mit dem jeweiligen Mittenabstand der Nocken 4a bis 4c und 5a bis 5c im wesentlichen identisch.
Nachfolgend ist das Zusammenspiel der beiden Betätigungsstifte 13, 14 mit der Axialkulisse 10' beim Verschieben des Nockenstücks 3 während der gemeinsamen Grundkreisphase der Nocken 4a bis 4c und 5a bis 5c erläutert. Ausgangsposition sei der dargestellte Zustand, bei dem sich die Betätigungsstifte 13, 14 in zurückgezogenem Zustand außer Eingriff von der Axialkulisse 10' befinden. Ein Verschieben des Nockenstücks 3 nach links, d. h. ein Umschalten der momentan wirksamen Nocken 4b und 5b auf die Nocken 4c und 5c, wird durch Einkoppeln des Betätigungsstifts 13 in die eine Kulissenbahn 11 eingeleitet. Das rotierende und sich dabei gleichzeitig axial auf der Trägerwelle 2 nach links verlagernde Nockenstück 3 stützt sich zunächst mit einer Beschleunigungsflanke 15 und anschließend, nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs 16 der Kulissenbahnen 11, 12, infolge seiner axialen Massenträgheit mit einer Verzögerungsflanke 17 am Betätigungsstift 13 ab. Ein Zurückverschieben des Nockenstücks 3 nach rechts, d. h. zurück in die dargestellte Ausgangsposition, erfolgt durch Einkoppeln desselben Betätigungsstifts 13 in die andere Kulissenbahn 12, wobei sich nunmehr das Nockenstück 3 an einer Beschleunigungsflanke 18 und anschließend, nach Durchlaufen des Kreuzungsbereichs 16 mit entsprechendem Anlagewechsel, an einer Verzögerungsflanke 19 am Betätigungsstift 13 abstützt.
Ein Verschieben des Nockenstücks 3 aus der dargestellten Ausgangsposition nach rechts, d. h. ein Umschalten der momentan wirksamen Nocken 4b und 5b auf die Nocken 4a und 5a, erfolgt auf analoge Weise, wobei in diesem Fall der Betätigungsstift 14 in die Kulissenbahn 12 eingekoppelt wird und sich das Nockenstück 3 über die Beschleunigungsflanke 18 und die Verzögerungsflanke 19 am Betätigungsstift 14 abstützt. Ein Zurückverschieben des Nockenstücks 3 in die dargestellte Ausgangsposition erfolgt durch Einkoppeln des Betätigungsstifts 14 in die Kulissenbahn 11, woraufhin sich das Nockenstück 3 mit der Beschleunigungsflanke 15 und der Verzögerungsflanke 17 am Betätigungsstift 14 abstützend nach links verlagert.
Das nach Abschluss eines Verschiebevorgangs des Nockenstücks 3 erforderliche Rückstellen der Betätigungsstifte 13, 14 in deren dargestellte ausgekoppelte Position kann entweder aktiv durch die Betätigungsstifte 13, 14 selbst oder durch eine geeignete und hier nicht näher dargestellte Radialprofilierung der Axialkulisse 10' bewirkt werden. Bei einer derartigen Radialprofilierung, wie sie beispielsweise aus der eingangs zitierten DE 101 48 177 A1 vorbekannt ist, sind die Kulissenbahnen 11, 12 in Drehrichtung des Nockenstücks 3 vor den Beschleunigungsflanken 15 und 18 sowie hinter den Verzögerungsflanken 17 und 19 mit radial abfallenden Einlauframpen bzw. radial ansteigenden Auslauframpen versehen. Letztere sorgen für ein Zurückschieben der Betätigungsstifte 13, 14 in die dargestellte ausgekoppelte Position.
Die Axialkulisse 10' ist offen ausgebildet in der Weise, dass die Kulissenbahnen 11, 12 lediglich durch äußere Führungswände, nämlich die Beschleunigungsflanken 15, 18 und die Verzögerungsflanken 17, 19 axial begrenzt ist. Wie zuvor erläutert, ist die axiale Massenträgheit des Nockenstücks 3 von dessen Drehzahl abhängig, und die für den vollständigen Verschiebevorgang des Nockenstücks 3 erforderliche Mindestdrehzahl ist maßgeblich von der Verzahnungsreibung zwischen Nockenstück 3 und Trägerwelle 2 abhängig. Eine zu geringe Drehzahl kann den im Kreuzungsbereich 16 erforderlichen Anlagewechsel des momentan wirksamen Betätigungsstifts 13 oder 14 zwischen der Beschleunigungsflanke 15 bzw. 18 und der Verzögerungsflanke 17 bzw. 19 verhindern. Eine weitgehende Drehzahlunabhängigkeit des Verschiebevorgangs wird durch das Zusammenspiel einer erfindungsgemäß modifizierten Axialkulisse mit zwei Betätigungsstiften erreicht. Dies sei nachfolgend anhand der 1 bis 4 erläutert.
1 zeigt die modifizierte Axialkulisse 10 für einen dreistufig hubvariablen Ventiltrieb gemäß 5, deren Drehrichtung durch den stirnseitig eingezeichneten Pfeil gekennzeichnet ist. Die Axialkulisse 10 ist zusätzlich zu den beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen 11, 12 mit einer dritten Kulissenbahn 20 und einer vierten Kulissenbahn 21 versehen, die jeweils mit durchgezogener Linie symbolisiert sind. Die dritte und die vierte Kulissenbahn 20 bzw. 21 sind durch weitere Nuten vorgegeben, die an den Stirnseiten der Axialkulisse 10 bezüglich deren Drehrichtung eintreten bzw. austreten. Sie verlaufen beidseits der einen Kulissenbahn 11 und im wesentlichen äquidistant zu dieser und bewirken im später erläuterten Zusammenspiel mit den Betätigungsstiften 13, 14 eine Zwangsverschiebung des Nockenstücks entlang der einen Kulissenbahn 11, so dass das Nockenstück 3 auch nach Durchfahren des Kreuzungsbereichs 16 und in 1 nach rechts weiter verschoben wird. Wie es auch aus den 3a und 4a deutlich wird, weisen die dritte und die andere Kulissenbahn 20 bzw. 12 nach dem Kreuzungsbereich 16 einen im wesentlichen identischen Bahnverlauf auf, während der Bahnverlauf der vierten und der anderen Kulissenbahn 21 bzw. 12 vor dem Kreuzungsbereich 16 im wesentlichen identisch ist. Dementsprechend entspricht der Abstand der dritten und vierten Kulissenbahn 20 bzw. 21 zur Kulissenbahn 11 jeweils dem Mittenabstand der Betätigungsstifte 13 und 14.
Die nutförmige Gestaltung aller Kulissenbahnen 11, 12, 20, 21 geht aus dem in 2 dargestellten Längsschnitt I-I durch die Axialkulisse 10 kurz vor dem Kreuzungspunkt der beiden Kulissenbahnen 11, 12 hervor. Die Nuttiefe der einen Kulissenbahn 11 ist mit T1 unmittelbar vor dem Kreuzungspunkt kleiner als mit T2 unmittelbar danach und deutlich kleiner als die Nuttiefe T3 der anderen Kulissenbahn 12, d. h. es gelten die Beziehungen a.) T1 < T2 und b.) T1, T2 << T3. Hintergrund dieser Gestaltung ist die lediglich einseitige Wirkrichtung der dritten und vierten Kulissenbahn 20 bzw. 21, wobei eine Zwangsverschiebung des Nockenstücks 3 in die entgegengesetzte Richtung – in 1 nach links – durch die beidseitigen Führungswände der deutlich tiefer verlaufenden anderen Kulissenbahn 12 erzeugt wird. Durch den Tiefensprung von T1 auf T2 wird das Risiko eines Einrastens oder Verhakens in der (tiefen) anderen Kulissenbahn 12 eines momentan die eine Kulissenbahn 11 durchfahrenden Betätigungsstifts 13 oder 14 erheblich verringert.
Die dritte und die vierte Kulissenbahn 20 bzw. 21 weisen im Kreuzungsbereich 16 dieselbe und relativ kleine Nuttiefe T4 auf, und es gilt die Beziehung: T4 < T1, T2, T3. Diese Gestaltung bewirkt eine vergrößerte mechanische Stabilität der Beschleunigungsflanken 15, 18 und der Verzögerungsflanken 17, 19.
Das Zusammenspiel der Betätigungsstifte 13, 14 mit der Axialkulisse 10 bei kleinen Nockenwellendrehzahlen ist in den 3 und 4 dargestellt. 3a zeigt den Verschiebevorgang der Axialkulisse 10 von der ersten in die mittlere Axialposition des Nockenstücks 3 entsprechend der senkrechten Pfeilrichtung. Dabei werden der Betätigungsstift 14 in die eine Kulissenbahn 11 und der Betätigungsstift 13 in die dritte Kulissenbahn 20 eingekoppelt. 3b zeigt den entsprechenden Eindringverlauf der Betätigungsstifte 13, 14 in die Axialkulisse 10 mit den eingezeichneten Nuttiefen T1 bis T4. Die in der in der waagerechten Pfeilrichtung rotierende Axialkulisse 10 stützt sich zunächst mit der Beschleunigungsflanke 15 (s. 1) am Betätigungsstift 14 ab und verschiebt sich dabei nach unten, während der Betätigungsstift 13 in die dritte Kulissenbahn 20 einspurt. Während und nach dem Durchfahren des Kreuzungsbereichs 16 der beiden Kulissenbahnen 11, 12 stützt sich die Axialkulisse 10 an der Nutwand 22 (s. 1) der dritten Kulissenbahn 20 ab und verschiebt sich weiter nach unten. Dabei folgt der Betätigungsstift 14 der vorgesehenen Kulissenbahn 11 entlang der Verzögerungsflanke 17 (s. 1). Der Verschiebevorgang des Nockenstücks 3 um eine Nockenbreite ist abgeschlossen, wenn beide Betätigungsstifte 13, 14 durch radial ansteigende Auslauframpen 23 der Kulissenbahnen 11, 20 in ihre ausgekoppelte Ruheposition zurück verlagert werden (s. 5).
Analog zu 3a zeigt 4a den Verschiebevorgang der Axialkulisse 10 von der mittleren in die dritte Axialposition des Nockenstücks 3. Dabei werden der Betätigungsstift 13 in die eine Kulissenbahn 11 und der Betätigungsstift 14 in die vierte Kulissenbahn 21 eingekoppelt. Analog zu 3b zeigt 4b den entsprechenden Eindringverlauf der Betätigungsstifte 13, 14 in die Axialkulisse 10. In diesem Fall jedoch erfolgt die radiale Einkopplung des Betätigungsstifts 14 in die vierte Kulissenbahn 21 erst im Kreuzungsbereich 16 der beiden Kulissenbahnen 11, 12, um eine Kollision des Betätigungsstifts 14 mit der Beschleunigungsflanke 18 (s. 1) der anderen Kulissenbahn 12 zu verhindern. Die Axialkulisse 10 stützt sich zunächst mit der Beschleunigungsflanke 15 (s. 1) am Betätigungsstift 13 ab und verschiebt sich dabei nach unten, während der Betätigungsstift 14 in die vierte Kulissenbahn 21 einspurt. Während und nach dem Durchfahren des Kreuzungsbereichs 16 der beiden Kulissenbahnen 11, 12 stützt sich die Axialkulisse 10 an der Nutwand 24 (s. 1) der vierten Kulissenbahn 21 ab und verschiebt sich weiter nach unten. Dabei folgt der Betätigungsstift 13 der vorgesehenen Kulissenbahn 11 entlang der Verzögerungsflanke 17 (s. 1). Der Verschiebevorgang des Nockenstücks 3 um eine weitere Nockenbreite ist abgeschlossen, wenn beide Betätigungsstifte 13, 14 durch die Auslauframpen 23 der Kulissenbahnen 11, 21 in ihre ausgekoppelte Ruheposition zurück verlagert werden.
Der umgekehrte Verschiebevorgang zurück in die mittlere und die erste Axialposition des Nockenstücks 3 erfolgt durch Einkoppeln des Betätigungsstifts 13 bzw. 14 in die andere Kulissenbahn 12, die aufgrund ihrer geschlossenen Nutform mit der Nuttiefe T3 eine permanente Zwangsführung für den jeweils eingekoppelten Betätigungsstift 13 oder 14 darstellt.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwelle
2: Trägerwelle
3: Nockenstück
4: Nocken
5: Nocken
6: Nockenfolger
7: Nockenfolger
8: zylindrischer Abschnitt
9: Nockenwellenlagerstelle
10: Axialkulisse
11: eine Kulissenbahn
12: andere Kulissenbahn
13: Betätigungsstift
14: Betätigungsstift
15: Beschleunigungsflanke
16: Kreuzungsbereich der Kulissenbahnen
17: Verzögerungsflanke
18: Beschleunigungsflanke
19: Verzögerungsflanke
20: dritte Kulissenbahn
21: vierte Kulissenbahn
22: Nutwand der dritten Kulissenbahn
23: Auslauframpe
24: Nutwand der vierten Kulissenbahn
T1–T4: Nuttiefe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10148177 A1 [0002, 0025]
DE 102008024911 A1 [0003]
DE 102007051739 A1 [0004, 0020]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle (1), die eine Trägerwelle (2) und ein darauf drehfest und axial verschiebbar angeordnetes Nockenstück (3) umfasst, das zumindest eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (4a bis 4c, 5a bis 5c) unterschiedlicher Erhebungen zur variablen Betätigung eines Gaswechselventils und eine nutförmige Axialkulisse (10) mit zwei sich an deren Umfang kreuzenden Kulissenbahnen (11, 12) aufweist, und mit zwei in die Kulissenbahnen (11, 12) einkoppelbaren Betätigungsstiften (13, 14) zum Verschieben des Nockenstücks (3) in Richtung beider Kulissenbahnen (11, 12), dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkulisse (10) mit einer dritten Kulissenbahn (20) versehen ist, die im wesentlichen äquidistant zu einer der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen (11) verläuft, wobei die Betätigungsstifte (13, 14) gleichzeitig in die eine Kulissenbahn (11) und die dritte Kulissenbahn (20) einkoppelbar sind und wobei der in die dritte Kulissenbahn (20) eingekoppelte Betätigungsstift (13) beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) eine Weiterverschiebung des Nockenstücks (3) in Richtung der einen Kulissenbahn (11) erzwingt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkulisse (10) mit einer vierten Kulissenbahn (21) versehen ist, die im wesentlichen äquidistant zu und bezüglich der dritten Kulissenbahn (20) auf der anderen Seite der einen Kulissenbahn (11) verläuft, wobei die Betätigungsstifte (13, 14) gleichzeitig in die eine Kulissenbahn (11) und die vierte Kulissenbahn (21) einkoppelbar sind und wobei der in die vierte Kulissenbahn (21) eingekoppelte Betätigungsstift (14) beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) eine Weiterverschiebung des Nockenstücks (3) in Richtung der einen Kulissenbahn (11) erzwingt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die andere der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen (12) eine gegenüber der einen Kulissenbahn (11) größere Nuttiefe (T3) aufweist, wobei der in die andere Kulissenbahn (12) eingekoppelte Betätigungsstift (13, 14) beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) eine Weiterverschiebung des Nockenstücks (3) in Richtung der anderen Kulissenbahn (12) erzwingt.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Kulissenbahn (11) eine Nuttiefe (T1, T2) aufweist, die unmittelbar vor dem Kreuzungsbereich (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) kleiner als unmittelbar nach dem Kreuzungsbereich (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kulissenbahn (20) eine Nuttiefe (T4) aufweist, die im Kreuzungsbereich (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) kleiner als jede Nuttiefe (T1, T2, T3) der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen (11, 12) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kulissenbahn (21) eine Nuttiefe (T4) aufweist, die im Kreuzungsbereich (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) kleiner als jede Nuttiefe (T1, T2, T3) der beiden sich kreuzenden Kulissenbahnen (11, 12) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuttiefen (T4) der dritten Kulissenbahn (20) und der vierten Kulissenbahn (21) im Kreuzungsbereich (16) der beiden Kulissenbahnen (11, 12) im wesentlichen gleich groß sind.