-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, umfassend mehrere Nockenwellen, welche konzentrisch zueinander verlaufen und mit mindestens einem Antriebsmittel in Verbindung stehen, über das die Nockenwellen in Drehbewegung versetzbar sind, wobei die Drehbewegung zumindest einer der Nockenwellen gezielt unterbindbar ist.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 10 2012 206 683 A1 geht ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine hervor, bei welchem mehrere Nockenwellen konzentrisch zueinander als Welle in Welle Ventiltrieb verlaufen, wobei jeder einzelnen Nockenwelle dabei je ein Antriebsmittel zugeordnet ist. Unter anderem kann eine Zylinderabschaltung realisiert werden, indem eine Nockenwelle antriebsseitig entkoppelbar.
-
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltrieb zu schaffen, bei welchem eine Zylinderabschaltung auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Art und Weise realisiert werden kann.
-
Offenbarung der Erfindung
-
In einer ersten Ausgestaltung erfolgt die Lösung dieser Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Alternativ dazu wird die vorgenannte Aufgabe durch die technische Lehre des nebengeordneten Anspruchs 5 gelöst. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
-
Gemäß der Erfindung umfasst ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mehrere Nockenwellen, welche konzentrisch zueinander verlaufen und mit mindestens einem Antriebsmittel in Verbindung stehen, über das die Nockenwellen in Drehbewegung versetzt werden können. Dabei kann jedoch die Drehbewegung zumindest einer der Nockenwellen gezielt unterbunden werden, um durch die dann fehlende Betätigung eines oder mehrerer zugeordneter Gaswechselventile eine Zylinderabschaltung zu verwirklichen.
-
Mit einer „konzentrischen” Anordnung mehrerer Nockenwellen ist im Sinne der Erfindung gemeint, dass diese Nockenwellen koaxial zueinander verlaufen und sich dabei axial überdecken, so dass ein oder mehrere Nockenwellen als Hohlwellen radial umlegend auf ein oder mehreren innenliegenden Nockenwellen laufen.
-
Bei zumindest einer der Nockenwellen kann dabei eine Drehbewegung gezielt unterbunden werden, um innerhalb des Ventiltriebes eine Zylinderabschaltungsfunktion zu realisieren, bei welcher aufgrund der fehlenden Drehbewegung der jeweiligen Nockenwelle auch ein Öffnen und Schließen der ein oder mehreren zugeordneten Gaswechselventile unterbleibt.
-
Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 1 umfasst die Erfindung nun die technische Lehre, dass die Verbindung der Antriebsbereiche der Nockenwellen mit dem mindestens einen Antriebsmittel über mindestens eine Planetenstufe hergestellt ist. Dabei kann die zumindest eine in ihrer Drehbewegung gezielt hinderbare Nockenwelle über die mindestens eine Planetenstufe vom mindestens einen Antriebsmittel entkoppelt werden. Mit anderen Worten ist also zwischen den Nockenwellen und dem mindestens einen Antriebsmittel mindestens eine Planetenstufe vorgesehen, welche das mindestens eine Antriebsmittel mit den Nockenwellen koppelt. Der für eine Zylinderabschaltung dazustellende Stillstand zumindest einer der Nockenwellen kann dabei über die mindestens eine Planetenstufe realisiert werden, indem diese die zumindest eine Nockenwelle vom mindestens einen Antriebsmittel entkoppelt.
-
Eine derartige Ausgestaltung eines Ventiltriebes hat dabei den Vorteil, dass mit Hilfe mindestens einer Planetenstufe eine jeweilige antriebsseitige Anbindung der einzelnen Nockenwellen zuverlässig und kompakt gestaltet werden kann, gleichzeitig aber ein Stillstand zumindest einer der Nockenwellen problemlos realisierbar ist. Gegenüber klassischen Systemen mit Zylinderabschaltung, beispielsweise mit schaltbaren Schlepphebeln, schaltbaren Abstützelementen, etc., sind dabei gleichzeitig nur geringfügige Änderungen am Ventiltrieb vorzunehmen.
-
Zwar wird auch im Falle der
DE 10 2012 206 683 A1 eine konzentrische Anordnung mehrerer Nockenwellen vorgeschlagen, von welchen zumindest eine antriebsseitig entkoppelbar ist, die konkrete antriebsseitige Gestaltung geht aber nicht aus der
DE 10 2012 206 683 A1 hervor.
-
Erfindungsgemäß kann das mindestens eine Antriebsmittel als Antriebsriemen oder als Kette ausgestaltet sein, welches seitens der mindestens einen Planetenstufe auf einer Riemenscheibe bzw. einem Kettenrad zur Einleitung einer jeweiligen Drehbewegung läuft. Allerdings kann die mindestens eine Planetenstufe auch mit einem Nockenwellenantrieb in Form eines Rädertriebes in Verbindung stehen.
-
Des Weiteren kann die mindestens eine Planetenstufe des Ventiltriebes prinzipiell als Minusplanetenstufe oder als Plusplanetenstufe ausgeführt sein. Im Falle einer Minusplanetenstufe führt ein Planetensteg der Planetenstufe ein oder mehrere Planetenräder, welche jeweils sowohl mit einem radial innenliegenden Sonnenrad als auch mit einem radial außenliegenden Hohlrad im Zahneingriff stehen. Hingegen führt ein Planetensteg einer Plusplanetenstufe mindestens ein Planetenradpaar, bei welchem das eine Planetenrad mit einem radial innenliegenden Sonnenrad und das andere Planetenrad mit einem radial umliegenden Hohlrad kämmt, wobei die Planetenräder des mindestens einen Planetenradpaares zudem untereinander im Zahneingriff stehen.
-
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Planetenstufe mit den Komponenten Hohlrad, Planetensteg und Sonnenrad vorgesehen, wobei von diesen Komponenten eine erste Komponente mit einer ersten Nockenwelle und eine zweite Komponente einerseits mit einer zweiten Nockenwelle, sowie andererseits mit einem Antriebsmittel verbunden ist. Gemäß einer ersten Weiterbildung dieser Ausführungsform steht dann die zweite Komponente mit einem ersten Antriebsmittel und eine dritte Komponente der Planetenstufe mit einem zweiten Antriebsmittel in Verbindung, wobei über das erste und das zweite Antriebsmittel voneinander unabhängige Antriebsbewegungen einleitbar sind. Hierbei kann durch Überlagerung entsprechender Antriebsbewegungen der beiden Antriebsmittel durch die Planetenstufe ein Stillstand der ersten Komponente der Planetenstufe und damit auch der mit dieser verbundenen Nockenwelle realisiert werden. Insbesondere handelt es sich bei der ersten Komponente der Planetenstufe dabei um das Sonnenrad und bei der zweiten Komponente um das Hohlrad, wohingegen die dritte Komponente als Planetensteg ausgeführt ist. Im Sinne der Erfindung sind jedoch auch anderweitige Zuordnungen der Komponenten der Planetenstufe denkbar.
-
Entsprechend einer alternativen Weiterbildung der Erfindung ist bei einem Ventiltrieb mit einer Planetenstufe ein einzelnes Antriebsmittel vorgesehen, welches mit der zweiten Komponente der Planetenstufe verbunden ist, wobei eine dritte Komponente der Planetenstufe an einem Gehäuse festgesetzt werden kann. Die Planetenstufe ist in diesem Fall also schaltbar gestaltet, wobei eine über das Antriebsmittel auf die zweite Komponente übertragene Drehbewegung nur dann auf die erste Komponente der Planetenstufe übertragen wird, wenn die dritte Komponente am Gehäuse festgesetzt ist und die Planetenstufe in der Folge als Standgetriebe fungiert. Wird hingegen eine freie Verdrehbarkeit der dritten Komponente zum Gehäuse ermöglicht, so erfolgt aufgrund einer Ausgleichsbewegung der frei laufenden dritten Komponente keine Übertragung einer Drehbewegung auf die erste Komponente, sowie die mit dieser verbundenen Nockenwelle.
-
Auch in diesem Fall ist die erste Komponente bevorzugt als Sonnenrad und die zweite Komponente als Hohlrad ausgeführt, während die dritte Komponente als Planetensteg vorliegt. Um bei Festsetzen der dritten Komponente gleiche Drehrichtungen der Nockenwellen zu erzielen, ist die Planetenstufe in diesem Fall dann bevorzugt als Plusplanetenstufe auszuführen. Für das Festsetzen der dritten Komponente der Planetenstufe an dem Gehäuse ist zudem insbesondere ein Schaltelement vorgesehen, welches unter Last ein Festsetzen der dritten Komponente vornehmen und damit eine Zylinderabschaltung im laufenden Betrieb realisieren kann. Besonders bevorzugt ist dieses Schaltelement als Lamellenkupplung gestaltet, kann aber ebenso gut auch als anderweitiges, lastschaltbares Schaltelement realisiert sein.
-
Entsprechend dem nebengeordneten Anspruch 5 umfasst die Erfindung alternativ die technische Lehre, dass die Nockenwellen jeweils je ein Antriebsrad tragen, über welches sie mit je einem zugehörigen Antriebsmittel in Verbindung stehen. Mit anderen Worten ist also jeder Nockenwelle je ein Antriebsmittel zugeordnet, wobei dieses Antriebsmittel dabei über je ein Antriebsrad mit der jeweiligen Nockenwelle gekoppelt ist. Eine derartige Ausgestaltung eines Ventiltriebes hat dabei den Vorteil, dass somit ein individueller Antrieb jeder der Nockenwellen realisiert werden kann, wodurch auch problemlos ein Antrieb der einzelnen Nockenwelle gezielt unterbunden und damit eine Zylinderabschaltung verwirklicht werden kann.
-
Zwar ist auch im Falle der
DE 10 2012 206 683 A1 jeder der konzentrisch zueinander verlaufenden Nockenwellen jeweils ein Antriebsmittel zugeordnet, die genaue Koppelung dieses Antriebsmittels mit der jeweiligen Nockenwelle ist aber nicht weiter spezifiziert.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Antriebsräder der Nockenwellen jeweils als Stirnräder ausgeführt, die mit je einem Antriebsmittel in Form je eines Stirnrades kämmen. In diesem Fall wird also ein jeweiliger Antrieb der jeweiligen Nockenwelle als Rädertrieb ausgestaltet, wobei die antreibenden Stirnräder dabei in ihrer Antriebsbewegung regelbar sind. Alternativ dazu kann das jeweilige Antriebsmittel aber auch als Antriebsriemen oder als Kette ausgestaltet sein, wobei das auf der jeweiligen Nockenwelle sitzende Antriebsrad dann als Riemen- oder Kettenscheibe ausgeführt ist.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Figuren hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines Ventiltriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
-
2 eine schematische Schnittansicht eines Ventiltriebes entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
-
3 eine schematische Schnittansicht eines Ventiltriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine hervor, welcher entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung gestaltet ist und zwei Nockenwellen 1 und 2 umfasst.
-
Wie vorliegend zu erkennen ist, verlaufen die Nockenwellen 1 und 2 konzentrisch zueinander, indem die Nockenwelle 1 ausgehend von einer gemeinsamen Antriebsseite 3 radial innen durch die Nockenwelle 2 hindurchgeführt ist. Beide Nockenwellen 1 und 2 sind dabei jeweils als Hohlwellen ausgeführt, wobei die Nockenwelle 2 radial umliegend zu dem hindurchgeführten Teil der Nockenwelle 1 liegt. Ferner sind beide Nockenwellen 1 und 2 an ihren Außenumfängen jeweils mit je zwei Nockenkonturen 4 und 5 bzw. 8 und 7 ausgestattet, über welche bei einer Drehbewegung der jeweils zugehörigen Nockenwelle 1 bzw. 2 entsprechend einer Erhebungscharakteristik der jeweiligen Nockenkontur 4 bzw. 5 bzw. 6 bzw. 7 ein Öffnen und Schließen mindestens eines jeweils zugeordneten – vorliegend nicht weiter dargestellten – Gaswechselventils vorgenommen wird.
-
Auf der Antriebsseite 3 stehen die Nockenwellen 1 und 2 über eine zwischenliegende Planetenstufe 8 mit zwei Antriebsmitteln 9 und 10 in Verbindung, welche vorliegend jeweils als Antriebsriemen ausgeführt sind. Konkret ist dabei ein Hohlrad 11 der Planetenstufe 8 drehfest mit der Nockenwelle 2 verbunden und zudem an einem Außenumfang als Riemenscheibe gestaltet, auf welcher das Antriebsmittel 9 läuft. An einem Innenumfang kämmt das Hohlrad 11 dann mit mehreren Planetenrädern 12, die jeweils seitens eines Planetensteges 13 drehbar gelagert sind und neben dem Hohlrad 11 auch im Einzelnen mit einem radial innenliegenden Sonnenrad 14 im Zahneingriff stehen. Der Planetensteg 13 bildet axial neben einer Führung der Planetenräder 12 eine Riemenscheibe aus, auf welcher das Antriebsmittel 10 läuft. Schließlich ist das Sonnenrad 14 drehfest auf der Nockenwelle 1 angeordnet.
-
Die Antriebsmittel 9 und 10 können unabhängig voneinander Antriebsbewegungen einleiten, d. h. gleichgerichtete oder gegensätzlich orientierte Drehbewegungen an Hohlrad 11 und Planetensteg 13 hervorrufen, sowie voneinander abweichende Drehzahlen generieren. Während eine über das Antriebsmittel 9 eingeleitete Drehbewegung stets in einer gleichgerichteten und in der Drehzahl entsprechenden Bewegung der Nockenwelle 2 resultiert, wird eine Drehbewegung der Nockenwelle 1 durch Überlagerung der Antriebsbewegungen beider Antriebsmittel 9 und 10 definiert, wobei die Planetenstufe 8 dabei als Überlagerungsgetriebe fungiert.
-
Als Besonderheit kann dabei ein Stillstand der Nockenwelle 1 bei sich drehender Nockenwelle 2 realisiert werden, um eine Ansteuerung von zugeordneten Gaswechselventilen vollständig zu unterlassen und damit eine Zylinderabschaltung zu verwirklichen. Hierfür sind die Drehbewegungen der Antriebsmittel 9 und 10 so aufeinander abzustimmen, dass die Drehbewegungen des Hohlrades 11 und des Planetensteges 13 in einem Stillstand des Sonnenrades 15 resultieren.
-
Aus 2 geht eine schematische Ansicht eines Ventiltriebes entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, wobei diese Ausgestaltungsmöglichkeit dabei im Wesentlichen der Variante nach 1 entspricht. Einziger Unterschied ist dabei die Ausgestaltung einer Antriebsseite 15 der Nockenwellen 1 und 2, indem dort über eine Planetenstufe 16 eine antriebsseitige Anbindung der Nockenwellen 1 und 2 an ein einziges Antriebsmittel 17 vorgenommen wird. Erneut ist die Nockenwelle 2 dabei drehfest mit einem Hohlrad 18 verbunden, welches an einem Außenumfang als Riemenscheibe für das als Antriebsriemen gestaltete Antriebsmittel 17 ausgeführt ist. Ferner trägt die Nockenwelle 1 wiederum ein Sonnenrad 19, wobei zwischen dem Hohlrad 18 und dem Sonnenrad 19 nunmehr mehrere Planetenräder 20 und 21 vorgesehen sind, die zu Planetenradpaaren zusammengefasst sind.
-
Innerhalb eines Planetenradpaares kämmt dabei das eine Planetenrad 20 mit dem radial umliegenden Hohlrad 18, während das andere Planetenrad 21 mit dem Sonnenrad 19 im Zahneingriff steht. Zudem kämmen beide Planetenräder 20 und 21 miteinander und sind seitens eines gemeinsamen Planetensteges 22 drehbar gelagert. Die Planetenstufe 16 ist also im Falle der Ausgestaltung nach 2 als Plusplanetenstufe realisiert.
-
Um nun ebenfalls zum einen eine Drehbewegung der Nockenwelle 2 und zum anderen deren Stillstand bei Einleitung einer Drehbewegung über das Antriebsmittel 17 für die Realisierung einer Zylinderabschaltung zu ermöglichen, ist der Planetensteg 22 frei drehbar gelagert und kann mittels eines Schaltelements 23 in Form einer Lamellenkupplung an einem Gehäuse 24 stillgesetzt werden. Bei Festsetzen des Planetensteges 22 am Gehäuse 24 fungiert die Planetenstufe 16 als Standgetriebe, so dass eine über das Antriebsmittel 17 auf das Hohlrad 18 übertragene Drehbewegung durch Zusammenspiel mit den Planetenrädern 20 und 21 auf das Sonnenrad 19 und dementsprechend auch auf die Nockenwelle 1 übertragen wird.
-
Kann sich der Planetensteg 22 hingegen bei fehlender Betätigung des Schaltelementes 23 frei verdrehen, so wälzen die Planetenräder 21 lediglich auf dem Sonnenrad 19 ab und die Planetenräder 20 und 21, sowie der Planetensteg 22 führen eine Ausgleichsbewegung ohne Übertragung einer Drehbewegung auf das Sonnenrad 19 aus. In der Folge wird ein Stillstand der Nockenwelle 2 hervorgerufen.
-
Schließlich geht aus 3 noch eine schematische Schnittansicht eines Ventiltriebes entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor. Unterschiedlich zu den Varianten nach 1 und 2 ist dabei, dass insgesamt drei Nockenwellen 25, 26 und 27 konzentrisch zueinander verlaufen, welche jeweils als Hohlwellen ausgeführt und über je zwei Nockenkonturen 28 und 29 bzw. 30 und 31 bzw. 32 und 33 verfügen. Jeder Nockenwelle 25, 26 und 27 ist auf einer gemeinsamen Antriebsseite 34 je ein Antriebsmittel 35 bzw. 36 bzw. 37 zugeordnet, welches dabei als Stirnrad 38 bzw. 39 bzw. 40 vorliegt.
-
Das jeweilige Stirnrad 38 bzw. 39 bzw. 40 kämmt dann mit einem zugehörigen Stirnrad 41 bzw. 42 bzw. 43, das an der jeweiligen Nockenwelle 25 bzw. 26 bzw. 27 ausgebildet ist. Durch Zusammenspiel der Stirnräder 38 und 41 bzw. 39 und 42 bzw. 40 und 43 kann dann gezielt eine Drehbewegung der jeweiligen Nockenwelle 25 bzw. 26 bzw. 27 eingeleitet oder eben im Zuge eine Zylinderabschaltung unterbunden werden.
-
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Ventiltriebs kann eine Zylinderabschaltung auf kompakte und zuverlässige Art und Weise realisiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Nockenwelle
- 2
- Nockenwelle
- 3
- Antriebsseite
- 4
- Nockenkontur
- 5
- Nockenkontur
- 6
- Nockenkontur
- 7
- Nockenkontur
- 8
- Planetenstufe
- 9
- Antriebsmittel
- 10
- Antriebsmittel
- 11
- Hohlrad
- 12
- Planetenräder
- 13
- Planetensteg
- 14
- Sonnenrad
- 15
- Antriebsseite
- 16
- Planetenstufe
- 17
- Antriebsmittel
- 18
- Hohlrad
- 19
- Sonnenrad
- 20
- Planetenräder
- 21
- Planetenräder
- 22
- Planetensteg
- 23
- Schaltelement
- 24
- Gehäuse
- 25
- Nockenwelle
- 26
- Nockenwelle
- 27
- Nockenwelle
- 28
- Nockenkontur
- 29
- Nockenkontur
- 30
- Nockenkontur
- 31
- Nockenkontur
- 32
- Nockenkontur
- 33
- Nockenkontur
- 34
- Antriebsseite
- 35
- Antriebsmittel
- 36
- Antriebsmittel
- 37
- Antriebsmittel
- 38
- Stirnrad
- 39
- Stirnrad
- 40
- Stirnrad
- 41
- Stirnrad
- 42
- Stirnrad
- 43
- Stirnrad
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012206683 A1 [0002, 0010, 0010, 0017]
