DE102015015832A1

DE102015015832A1 - Ventiltriebvorrichtung und Brennkraftmaschine mit einer Ventiltriebvorrichtung

Info

Publication number: DE102015015832A1
Application number: DE102015015832.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Lengfeld; Jens Meintschel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-12-05
Filing date: 2015-12-05
Publication date: 2017-06-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung (11a–g), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem axial verschiebbaren Nockenelement (11a–g), das zumindest einen mehrspurigen Nocken (12a–g, 16a–g) und eine Wirkkulisse (20a–g) zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (11a–g) aufweist, und mit zumindest einer Schalteinheit (34a–g), die zumindest zwei Schaltelemente (35a–g, 36a–g) aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit (34a–g) das zumindest eine Nockenelement (11a–g) in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit (34a–g) das zumindest eine Nockenelement (11a–g) in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben, wobei die Schalteinheit (34a–g) einen dritten Schaltzustand aufweist, in der zumindest eines der Schaltelemente (35a–g, 36a–g) dazu vorgesehen ist, das Nockenelement (11a–g) axial zu fixieren, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung (11a–g).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung und eine Brennkraftmaschine mit einer Ventiltriebvorrichtung.
Aus der DE 10 2010 052 173 ist bereits eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem axial verschiebbaren Nockenelement, das zumindest einen mehrspurigen Nocken und eine Wirkkulisse zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements aufweist, und mit zumindest einer Schalteinheit, die zumindest zwei Schaltelemente aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit das zumindest eine Nockenelement in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit das zumindest eine Nockenelement in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben, bekannt, bei der zur axialen Fixierung des Nockenelements in dem Nockenelement Rastnuten vorgesehen sind und in einem Schaltaktor der Schalteinheit eine Rastkugel zum Eingriff in die Rastnuten vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebvorrichtung mit einem geringen Bauraumbedarf bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem axial verschiebbaren Nockenelement, das zumindest einen mehrspurigen Nocken und eine Wirkkulisse zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements aufweist, und mit zumindest einer Schalteinheit, die zumindest zwei Schaltelemente aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit das zumindest eine Nockenelement in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit das zumindest eine Nockenelement in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Dadurch können bereits vorhandene Funktionselemente der Ventiltriebvorrichtung zur axialen Fixierung des Nockenelements genutzt werden. Es kann dadurch ein Bauraumbedarf für die axiale Fixierung des Nockenelements verringert werden. Dadurch kann eine Ventiltriebvorrichtung mit einem geringen Bauraumbedarf erreicht werden.
Es wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit einen dritten Schaltzustand aufweist, in der zumindest eines der Schaltelemente dazu vorgesehen ist, das Nockenelement axial zu fixieren.
Unter einem „mehrspurigen Nocken” soll in diesem Zusammenhang ein Nocken mit zumindest zwei Teilnocken, die jeweils unterschiedliche Nockenspuren ausbilden, verstanden werden. Insbesondere bewirken die unterschiedlichen Nockenspuren unterschiedliche Ventilhübe und/oder Schaltzeiten. Unter einem „Schaltzustand der Schalteinheit” soll insbesondere ein durch Stellungen der zwei Schaltelemente gekennzeichneter Zustand der Schalteinheit verstanden werden, wobei unter drei Schaltzuständen drei voneinander unterscheidbare Stellungen der Schaltelemente verstanden werden sollen. Unter einer „Wirkkulisse” soll in diesem Zusammenhang eine Kulisse verstanden werden, die als Nuten oder Stege ausgeführte Kulissenbahnen aufweist, die dazu vorgesehen sind, im Zusammenwirken mit weiteren Elementen, beispielsweise den Schaltelementen der Schalteinheit, eine Axialposition des Nockenelements zu verändern oder zu fixieren.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in dem ersten Schaltzustand das erste Schaltelement in einer hochgezogenen Schaltstellung und das zweite Schaltelement in einer abgesenkten Schaltstellung gehalten ist, dass in dem zweiten Schaltzustand das zweite Schaltelement in einer hochgezogenen Schaltstellung und das erste Schaltelement in einer abgesenkten Schaltstellung gehalten ist und dass in dem dritten Schaltzustand das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement in einer mittleren Schaltstellung gehalten sind. Dadurch kann eine besonders einfache Einnahme der Schaltstellungen erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Wirkkulisse zumindest eine Positionierungskulisse und zumindest eine Schaltkulissenbahn aufweist, die gemeinsame Seitenwände aufweisen. Dadurch kann eine einfache und platzsparende Konstruktion der Wirkkulisse erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wirkkulisse und/oder die Schaltelemente einen Stoßbereich mit einer Anschrägung aufweisen, der dazu vorgesehen ist, einen Axialversatz bei einem Eingriff der Wirkkulisse mit dem Schaltelement auszugleichen. Dadurch kann einer Beschädigung der Ventiltriebvorrichtung im Betrieb vorgebeugt werden und eine Lebensdauer der Ventiltriebvorrichtung erhöht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit zumindest einen Anschlag aufweist, der dazu vorgesehen ist, im Zusammenwirken mit zumindest einem der Schaltelemente in dem dritten Schaltzustand das Nockenelement axial zu fixieren.
Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer Ventiltriebvorrichtung, die zumindest ein axial verschiebbares Nockenelement, das zumindest einen mehrspurigen Nocken und eine Wirkkulisse zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements aufweist, und zumindest eine Schalteinheit umfasst, die zumindest zwei Schaltelemente aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit das zumindest eine Nockenelement in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit das zumindest eine Nockenelement in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben, wobei die Schalteinheit einen dritten Schaltzustand aufweist, in der zumindest eines der Schaltelemente dazu vorgesehen ist, das Nockenelement axial zu fixieren. Dadurch können bereits vorhandene Funktionselemente der Ventiltriebvorrichtung zur axialen Fixierung des Nockenelements genutzt werden. Es kann dadurch ein Bauraumbedarf für die axiale Fixierung des Nockenelements verringert werden. Dadurch kann eine Ventiltriebvorrichtung mit einem geringen Bauraumbedarf erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind sieben Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 Eine schematische, dreidimensionale Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung,
2 die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung mit einer Schalteinheit in einer Mittelstellung, mit zwei Schaltelementen der Schalteinheit in einem dritten Schaltzustand,
3 die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung in einem ersten Schaltzustand bei einer Umschaltung aus der Mittelstellung in eine rechte Außenstellung,
4 die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung mit der Schalteinheit in der rechten Außenstellung,
5 die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung in einem zweiten Schaltzustand bei einer Umschaltung aus der rechten Außenstellung in die Mittelstellung,
6 die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung in dem zweiten Schaltzustand bei einer Umschaltung aus der Mittelstellung in eine linke Außenstellung,
7 die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung mit der Schalteinheit in der linken Außenstellung,
8 die erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung in dem ersten Schaltzustand bei einer Umschaltung aus der linken Außenstellung in die Mittelstellung,
9 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung mit einer Schalteinheit mit zwei Schaltelementen und einer Wippe, die die zwei Schaltelemente koppelt,
10 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung mit einer abgeschrägten Flanke der Wirkkulisse,
11 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung mit einer Hilfsfeder zum Andrücken des Nockenelements an die Schaltelemente,
12 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung mit einer Wirkkulisse und Schaltelementen, die einen Stoßbereich mit einer Abschrägung aufweisen, in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung,
13 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer schematischen, teilgeschnittenen Darstellung mit einem Nockenelement in der Mittelstellung,
14 das sechste Ausführungsbeispiel der Ventiltriebvorrichtung mit dem Nockenelement in einer rechten Außenstellung,
15 eine Draufsicht auf die Ventiltriebvorrichtung während einer Verschiebung eines Nockenelements in eine Axialrichtung,
16 ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer schematischen, teilgeschnittenen Darstellung mit einem Nockenelement in der Mittelstellung und
17 das siebte Ausführungsbeispiel der Ventiltriebvorrichtung mit dem Nockenelement in einer rechten Außenstellung.
Die 1 bis 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung 10a für eine Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebvorrichtung 10a umfasst ein axial verschiebbares Nockenelement 11a, das zwei mehrspurigen Nocken 12a, 16a aufweist. Die mehrspurigen Nocken 12a, 16a weisen jeweils drei Teilnocken 13a, 14a, 15a, 17a, 18a, 19a auf, die unterschiedliche Nockenspuren ausbilden. Die Teilnocken 13a, 14a, 15a, 17a, 18a, 19a der mehrspurigen Nocken 12a, 16a sind jeweils paarweise identisch. Die unterschiedlichen Nockenspuren bilden unterschiedliche Ventilhubkurven aus. Die Teilnocken 13a, 17a stellen eine Nullhubkurve zur Verfügung. Die sich paarweise entsprechenden Teilnocken 14a, 18a der Nocken 12a, 16a stellen einen Teilhub, die sich paarweise entsprechenden Teilnocken 15a, 19a der Nocken 12a, 16a stellen einen Vollhub zur Verfügung. Jeweils ein Teilnocken 13a, 14a, 15a, 17a, 18a, 19a der Nocken 12a, 16a ist mit jeweils einem nicht näher dargestellten Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine in Kontakt.
Das Nockenelement 11a ist auf einer Nockenwelle 31a angeordnet. Die Nockenwelle 31a umfasst eine Triebwelle 32a, auf der das Nockenelement 11a angeordnet ist. Die Triebwelle 32a weist an ihrem Außenumfang eine Geradverzahnung auf. Das Nockenelement 11a weist an seinem Innenumfang eine korrespondierende Geradverzahnung auf, die in die Geradverzahnung der Triebwelle 32a eingreift. Das Nockenelement 11a ist auf der Triebwelle 32a drehfest, aber in beide Axialrichtungen verschiebbar gelagert. Die Triebwelle 32a umfasst eine Kurbelwellenanbindung zur Anbindung an eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle. In alternativen Ausgestaltungen kann auf die Triebwelle 32a verzichtet werden, beispielsweise indem die Nockenwelle 31a aus mehreren Nockenelementen 11a zusammengesetzt ist, die an ihren Rändern ineinandergreifen. Die Nockenwelle 31a ist auf einer Nockenwellenlagerung 33a gelagert.
Das axial verschiebbare Nockenelement 11a weist eine Wirkkulisse 20a zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11a auf. Die Wirkkulisse 20a umfasst eine erste Schaltkulissenbahn 21a und eine zweite Schaltkulissenbahn 22a, die als Nuten auf dem Nockenelement 11a ausgeführt sind. Die erste Schaltkulissenbahn 21a weist einen Teilbereich mit einer Krümmung in eine erste Axialrichtung auf, die zweite Schaltkulissenbahn 22a einen Teilbereich mit einer Krümmung in eine zweite Axialrichtung, die der ersten Axialrichtung entgegengesetzt ist. Die zwei Schaltkulissenbahnen 21a, 22a bilden eine X-Form aus und überschneiden sich in einem Kreuzungsbereich 39a. Grundsätzlich ist es auch vorstellbar, die Schaltkulissenbahnen 21a, 22a überschneidungsfrei oder in einer Y-Form sich an einem Ende überschneidend auszuführen. Die Schaltkulissenbahnen 21a, 22a sind durch Seitenwände 23a, 24a, 25a, 26a des Nockenelements 11a begrenzt.
Die Ventiltriebvorrichtung 10a umfasst eine Schalteinheit 34a, die ein erstes Schaltelement 35a und ein zweites Schaltelement 36a aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34a das Nockenelement 11a in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34a das Nockenelement 11a in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Die Schaltelemente 35a, 36a sind zu einem Eingriff mit der Wirkkulisse 20a vorgesehen, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements 11a in eine Kraft zu einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11a umzusetzen. Die Schaltelemente 35a, 36a sind als ovale Stifte ausgeführt. In einer alternativen Ausführung ist auch vorstellbar, dass die Schaltelemente 35a, 36a als zylindrische Stifte ausgeführt sind.
Die Schalteinheit 34a umfasst einen gehäusefesten Schaltaktor 37a, der dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 35a, 36a in radialer Richtung relativ zu dem Nockenelement 11a zu bewegen. Über die radiale Bewegung der Schaltelemente 35a, 36a werden die unterschiedlichen Schaltzustände der Schalteinheit 34a eingestellt. Die Schalteinheit 34a umfasst ein Gehäuse 38a, dass den Schaltaktor 37a umschließt und an dem die Schaltelemente 35a, 36a angeordnet sind. Das Gehäuse 38a ist an einem nur schematisch dargestellten Nockenwellengehäuse der Brennkraftmaschine befestigt.
In einer Mittelstellung des Nockenelements 11a ist der den Teilhub bereitstellende Teilnocken 14a, 18a in Kontakt mit dem Nockenfolger zur Betätigung des Gaswechselventils. Die erste Schaltrichtung entspricht einer Verschiebung des Nockenelements 11a axial nach rechts, wobei die Seitenangabe „rechts” auf eine Position des Nockenelements 11a relativ zu dem Gehäuse 38a der Schalteinheit 34a bezogen ist. In dem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34a wird das Nockenelement 11a axial entlang der ersten Schaltrichtung verschoben, wodurch es von der Mittelstellung in eine rechte Außenstellung verschoben werden kann. In der rechten Außenstellung ist der die Nullhubkurve ausbildende Teilnocken 13a, 17a in Kontakt mit dem Nockenfolger. Die zweite Schaltrichtung entspricht einer Verschiebung des Nockenelements 11a axial nach links, wobei die Seitenangabe „links” auf eine Position des Nockenelements 11a relativ zu dem Gehäuse 38a der Schalteinheit 34a bezogen ist. In dem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34a wird das Nockenelement 11a axial entlang der zweiten Schaltrichtung verschoben, wodurch es aus der Mittelstellung in eine linke Außenstellung verschoben werden kann. In der linken Außenstellung ist der den Vollhub bereitstellende Teilnocken 15a, 19a in Kontakt mit dem Nockenfolger zur Betätigung des Gaswechselventils. In dem zweiten Schaltzustand kann das Nockenelement 11a aus der linken Außenstellung in die Mittelstellung und in dem ersten Schaltzustand aus der rechten Außenstellung in die Mittelstellung verschoben werden.
Die Schalteinheit 34a weist einen dritten Schaltzustand auf, in der die Schaltelemente 35a, 36a dazu vorgesehen sind, das Nockenelement 11a axial zu fixieren. In dem dritten Schaltzustand sind die Schaltelemente 35a, 36a im Eingriff mit der Wirkkulisse 20a gehalten und fixieren das Nockenelement 11a axial in der Mittelstellung, der rechten Außenstellung oder der linken Außenstellung. Die Wirkkulisse 20a umfasst dazu eine erste Positionierungskulisse 27a und eine zweite Positionierungskulisse 28a. Die Positionierungskulissen 27a, 28a sind als Stege ausgeführt. Die erste Positionierungskulisse 27a ist an einer linken Seite – relativ zu dem Gehäuse 38a der Schalteinheit 34a – der Schaltkulissenbahnen 21a, 22a angeordnet, die zweite Positionierungskulisse 28a ist an rechten Seite der Schaltkulissenbahnen 21a, 22a angeordnet. In alternativen Ausgestaltungen ist es auch vorstellbar, dass die Schaltkulissenbahnen 21a, 22a als Stege und die Positionierungskulissen 27a, 28a als Nuten ausgeführt sind.
Die Positionierungskulissen 27a, 28a und die Schaltkulissenbahnen 21a, 22a weisen gemeinsame Seitenwände 23a, 24a, 25a, 26a, 29a, 30a auf. Die erste Positionierungskulisse 27a weist eine Seitenwand 29a auf, die einstückig mit der Seitenwand 23a ausgeführt ist, die die Schaltkulissenbahnen 21a, 22a begrenzt und bildet eine Fortsetzung dieser Seitenwand 23a. Die zweite Positionierungskulisse 28a weist eine Seitenwand 30a auf, die einstückig mit der Seitenwand 26a ausgeführt ist, die die Schaltkulissenbahnen 21a, 22a begrenzt und bildet eine Fortsetzung dieser Seitenwand 26a. Die Positionierungskulissen 27a, 28a sind in diesem Ausführungsbeispiel mit einer identischen Radialhöhe, bezogen auf einen Abstand zu einer Rotationsachse des Nockenelements 11a ausgeführt, grundsätzlich können sie unterschiedliche Radialhöhen aufweisen. Die Positionierungskulissen 27a, 28a sind zudem dazu vorgesehen, eine Drehausrichtung der Schaltelemente 35a, 36a für einen Eingriff mit den Schaltkulissenbahnen 21a, 22a vorzunehmen. In der mittleren Schalthöhe liegen die Schaltelemente 35a, 36a seitlich an den Positionierungskulissen 27a, 28a an, sodass eine Drehbewegung der Schaltelemente 35a, 36a, die diese gegenüber einer Längsachse der Nockenwelle 31a verdreht, blockiert wird. Die Schaltelemente 35a, 36a werden dadurch parallel zu der Längsachse der Nockenwelle 31a gehalten, sodass sie bei Absenkung in die abgesenkte Schalthöhe in die Schaltkulissenbahnen 21a, 22a einschwenken können.
In der 2 ist das Nockenelement 11a in einer Mittelstellung in der dritten Schaltstellung der Schalteinheit 34a, dargestellt. In der dritten Schaltstellung sind die Schaltelemente 35a, 36a auf einer gleichen, mittleren Schalthöhe gehalten. In der dritten Schaltstellung sind die Schaltelemente 35a, 36a nur im Eingriff mit den Positionierungskulissen 27a, 28a, wohingegen beide Schaltkulissenbahnen 21a, 22a frei von einem Eingriff mit den Schaltelementen 35a, 36a sind. Grundsätzlich können in der dritten Schaltstellung die Schaltelemente 35a, 36a auf voneinander verschiedenen Schalthöhen gehalten werden, wobei sie frei von einem Eingriff mit den Schaltkulissenbahnen 21a, 22a sind. Bei der Mittelstellung in der dritten Schaltstellung sind die Schaltelemente 35a, 36a beidseitig von den Positionierungskulissen 27a, 28a bis auf einen dünnen Restspalt von 0,1 mm umgriffen. Die Schaltelemente 35a, 36a fixieren somit eine axiale Position beider Positionierungskulissen 27a, 28a und somit eine axiale Position des Nockenelements 11a. Das Nockenelement 11a wird dadurch in der Mittelstellung fixiert. Durch den dünnen Restspalt kann ein Einnehmen oder Verlassen der dritten Schaltstellung in der Mittelstellung mit einer geringen Reibung erfolgen.
In 3 ist eine axiale Verschiebung des Nockenelements 11a aus der Mittelstellung in die erste Schaltrichtung dargestellt. Hierzu wird von dem Schaltaktor 37a das erste Schaltelement 35a in eine hochgezogene Schalthöhe hochgezogen und das zweite Schaltelement 36a in eine abgesenkte Schalthöhe abgesenkt. In der hochgezogenen Schalthöhe weist das erste Schaltelement 35a einen Radialabstand zu der Rotationsachse des Nockenelements 11a auf, welcher größer ist als ein Radialabstand zu der Rotationsachse des Nockenelements 11a, den die Positionierungskulissen 27a, 28a aufweisen. In der abgesenkten Schalthöhe ist das zweite Schaltelement 36a so weit abgesenkt, dass es sich in einem Eingriff mit der zweiten Schaltkulissenbahn 22a befindet. Die Schalteinheit 34a nimmt dadurch den ersten Schaltzustand ein. Durch die Krümmung der Schaltkulissenbahn 22a in Axialrichtung wird die Rotationsbewegung des Nockenelements 11a in eine Kraft zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11a in die erste Schaltrichtung umgesetzt. Durch die Stellung des ersten Schaltelements 35a in der hochgezogenen Schalthöhe ist das Nockenelement 11a axial beweglich, da die erste Positionierungskulisse 27a unter dem ersten Schaltelement 35a hindurchgleiten kann, und das Nockenelement 11a wird aus der Mittelstellung in die rechte Außenstellung verschoben.
In 4 ist die Ventiltriebvorrichtung 10a mit dem Nockenelement 11a in der rechten Außenstellung und mit der Schalteinheit 34a in dem dritten Schaltzustand dargestellt. Die Schaltelemente 35a, 36a sind von dem Schaltaktor 37a in die mittlere Schalthöhe verschoben worden und umgreifen in der rechten Außenstellung des Nockenelements 11a und in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34a die erste Positionierungskulisse 27a beidseitig. Ein Abstand der beiden Schaltelemente 35a, 36a zueinander entspricht einer axialen Breite der ersten Positionierungskulisse 27a. Das Nockenelement 11a wird somit in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34a durch die Schaltelemente 35a, 36a, die die erste Positionierungskulisse 27a beidseitig umgreifen, axial in der rechten Außenstellung fixiert.
In 5 ist eine axiale Verschiebung des Nockenelements 11a aus der rechten Außenstellung in die Mittelstellung dargestellt. Zu dieser axialen Verschiebung wird das erste Schaltelement 35a von dem Schaltaktor 37a in eine hochgezogene Schalthöhe hochgezogen und das zweite Schaltelement 36a in eine abgesenkte Schalthöhe abgesenkt. In der abgesenkten Schalthöhe greift in der rechten Außenstellung des Nockenelements 11a das zweite Schaltelement 36a in die erste Schaltkulissenbahn 21a ein. Die Schalteinheit 34a nimmt dadurch den zweiten Schaltzustand ein und durch die Krümmung der ersten Schaltkulissenbahn 21a in Axialrichtung wird die Rotationsbewegung des Nockenelements 11a in eine Kraft zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11a in die zweite Schaltrichtung umgesetzt. Durch die Stellung des ersten Schaltelements 35a in der hochgezogenen Schalthöhe ist das Nockenelement 11a axial beweglich und wird aus der rechten Außenstellung in die Mittelstellung verschoben. Nach erfolgter axialer Verschiebung des Nockenelements 11a in die Mittelstellung können von dem Schaltaktor 37a die Schaltelemente 35a, 36a in die mittlere Schalthöhe verschoben werden, sodass sie den dritten Schaltzustand einnehmen und das Nockenelement 11a in der Mittelstellung fixieren. Alternativ kann zu einer weiteren axialen Verschiebung des Nockenelements 11a in die linke Außenstellung das zweite Schaltelement 36a von dem Schaltaktor 37a in die hochgezogene Schalthöhe und das erste Schaltelement 35a in die abgesenkte Schalthöhe verschoben werden.
In 6 ist eine axiale Verschiebung des Nockenelements 11a zur Umschaltung von der Mittelstellung in die linke Außenstellung durch ein Hochziehen des zweiten Schaltelements 36a in die hochgezogene Schalthöhe und eine Absenkung des ersten Schaltelements 35a in die abgesenkte Schalthöhe dargestellt. Das erste Schaltelement 35a greift in der abgesenkten Schalthöhe bei einer Mittelstellung des Nockenelements 11a in die erste Schaltkulissenbahn 21a ein. Die Schalteinheit 34a nimmt dadurch den ersten Schaltzustand ein. Durch die Krümmung der ersten Schaltkulissenbahn 21a in Axialrichtung wird die Rotationsbewegung des Nockenelements 11a bei dem Eingriff des ersten Schaltelements 35a in die erste Schaltkulissenbahn 21a in eine Kraft zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11a in die erste Schaltrichtung umgesetzt. Das Nockenelement 11a wird dadurch aus der Mittelstellung in die linke Außenstellung verschoben. Nach erfolgter axialer Verschiebung in die linke Außenstellung werden durch den Schaltaktor 37a die Schaltelemente 35a, 36a zur Fixierung des Nockenelements 11a in der linken Außenstellung in die mittlere Schalthöhe verschoben (7). Die Schaltelemente 35a, 36a umgreifen in mittlerer Schalthöhe die zweite Positionierungskulisse 28a beidseitig. Die zweite Positionierungskulisse 28a weist eine identische Breite wie die erste Positionierungskulisse 27a auf, sodass das Nockenelement 11a in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34a durch die Schaltelemente 35a, 36a, die die zweite Positionierungskulisse 28a beidseitig umgreifen, axial in der linken Außenstellung fixiert wird.
In 8 ist eine axiale Verschiebung des Nockenelements 11a zur Umschaltung aus der linken Außenstellung in die Mittelstellung dargestellt. Hierzu wird durch den Schaltaktor 37a das zweite Schaltelement 36a in die hochgezogene Schalthöhe und das erste Schaltelement 35a in die abgesenkte Schalthöhe verschoben. Das erste Schaltelement 35a greift hierdurch in die zweite Schaltkulissenbahn 22a ein und aufgrund der axialen Krümmung der zweite Schaltkulissenbahn 22a wird die Rotationsbewegung des Nockenelements 11a in eine Kraft zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11a in die zweite Schaltrichtung umgesetzt. Aufgrund der Verschiebung des zweiten Schaltelements 36a in die hochgezogene Schalthöhe kann die zweite Positionierungskulisse 28a unter dem zweiten Schaltelement 36a hindurchgleiten und das Nockenelement 11a kann in die Mittelstellung verschoben werden.
In den 9 bis 17 sind sechs weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 8, verwiesen wird. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 8 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 9 bis 17 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis g ersetzt.
In 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung 10b für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ventiltriebvorrichtung 10b ein axial verschiebbares Nockenelement 11b, das zwei mehrspurigen Nocken 12b, 16b mit jeweils drei Teilnocken 13b, 14b, 15b, 17b, 18b, 19b aufweist, die unterschiedliche Nockenspuren ausbilden. Das Nockenelement 11b ist auf einer Nockenwelle 31b angeordnet. Die Nockenwelle 31b umfasst eine Triebwelle 32b, auf der das Nockenelement 11b drehfest, aber in beide Axialrichtungen verschiebbar gelagert ist. Das axial verschiebbare Nockenelement 11b weist eine Wirkkulisse 20b zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11b auf. Die Wirkkulisse 20b umfasst eine erste Schaltkulissenbahn 21b und eine zweite Schaltkulissenbahn 22b, die als Nuten auf dem Nockenelement 11b ausgeführt sind. Die erste Schaltkulissenbahn 21b und die zweite Schaltkulissenbahn 22b sind in einer X-Form, die sich in einem Kreuzungsbereich 39b überschneidet, angeordnet.
Die Ventiltriebvorrichtung 10b umfasst eine Schalteinheit 34b, die ein erstes Schaltelement 35b und ein zweites Schaltelement 36b aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34b das Nockenelement 11b in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34b das Nockenelement 11b in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Die Schaltelemente 35b, 36b sind als ovale Stifte ausgeführt und zu einem Eingriff mit der Wirkkulisse 20b vorgesehen, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements 11b in eine Kraft zu einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11b umzusetzen. Die Schalteinheit 34b umfasst zudem einen gehäusefesten Schaltaktor 37b, der dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 35b, 36b in radialer Richtung relativ zu dem Nockenelement 11b zu bewegen. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Schalteinheit 34b eine Wippe 40b, die das erste Schaltelement 35b und das zweite Schaltelement 36b in einer Radialbewegung koppelt, sodass durch Hochziehen des ersten Schaltelements 35b aus einer mittleren Schalthöhe in die hochgezogene Schalthöhe automatisch das zweite Schaltelement 36b aus der mittleren Schalthöhe in die abgesenkte Schalthöhe verschoben wird und umgekehrt. In einer alternativen Ausgestaltung könnte anstelle einer Wippe 40b zur Sicherstellung von gegenläufigen Bewegungen der Schaltelemente 35b, 36b eine magnetische Steuerung eingesetzt werden, bei der die Schaltelemente 35b, 36b jeweils einen Permanentmagneten mit entgegengesetzter Polung aufweisen und die Schalteinheit 34b einen Hubmagneten aufweist, der auf Ausübung eines Zugs oder eines Drucks angesteuert wird.
Die Wirkkulisse 20b umfasst zur axialen Fixierung des Nockenelements 11b eine erste Positionierungskulisse 27b und eine zweite Positionierungskulisse 28b. Die Positionierungskulissen 27b, 28b sind als Stege ausgeführt. Die Schaltelemente 35b, 36b und die Positionierungskulissen 27b, 28b wirken in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34b zur axialen Fixierung des Nockenelements 11b auf dieselbe Weise wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel zusammen.
In 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung 10c für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ventiltriebvorrichtung 10c ein axial verschiebbares Nockenelement 11c, das zwei mehrspurigen Nocken 12c, 16c mit jeweils drei Teilnocken 13c, 14c, 15c, 17c, 18c, 19c aufweist, die unterschiedliche Nockenspuren ausbilden. Das Nockenelement 11c ist drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Nockenwelle 31c angeordnet. Das axial verschiebbare Nockenelement 11c weist eine Wirkkulisse 20c zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11c mit einer ersten Schaltkulissenbahn 21c und einer zweiten Schaltkulissenbahn 22c auf.
Die Ventiltriebvorrichtung 10c umfasst eine Schalteinheit 34c, die ein erstes Schaltelement 35c und ein zweites Schaltelement 36c aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34c das Nockenelement 11c in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34c das Nockenelement 11c in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Die Schaltelemente 35c, 36c sind als ovale Stifte ausgeführt und zu einem Eingriff mit der Wirkkulisse 20c vorgesehen, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements 11c in eine Kraft zu einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11c umzusetzen. Die Schalteinheit 34c umfasst zudem einen gehäusefesten Schaltaktor 37c, der dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 35c, 36c in radialer Richtung relativ zu dem Nockenelement 11c zu bewegen.
Die Wirkkulisse 20c umfasst zur axialen Fixierung des Nockenelements 11c eine erste Positionierungskulisse 27c und eine zweite Positionierungskulisse 28c. Die Positionierungskulissen 27c, 28c sind als Stege ausgeführt. Die Schaltelemente 35c, 36c und die Positionierungskulissen 27c, 28c wirken in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34c zur axialen Fixierung des Nockenelements 11c auf dieselbe Weise wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zusammen. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weisen die Positionierungskulissen 27c, 28c abgeschrägte Flanken 41c, 42c auf. Bei Überschreitung einer Axialkraft, die größer ist als eine Haltekraft zur axialen Fixierung des Nockenelements 11c in dem dritten Schaltzustand, während einer Verschiebung des Nockenelements 11c, gleiten die Schaltelemente 35c, 36c entlang der abgeschrägten Flanken 41c, 42c über die Positionierungskulissen 27c, 28c. Eine hochgezogene Schalthöhe kann dadurch niedriger gehalten werden als in den zwei vorhergehenden Ausführungsbeispielen oder gänzlich entfallen.
In 11 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung 10d für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ventiltriebvorrichtung 10d ein axial verschiebbares Nockenelement 11d, das zwei mehrspurigen Nocken 12d, 16d mit jeweils drei Teilnocken 13d, 14d, 15d, 17d, 18d, 19d aufweist, die unterschiedliche Nockenspuren ausbilden. Das Nockenelement 11d ist drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Nockenwelle 31d angeordnet. Das axial verschiebbare Nockenelement 11d weist eine Wirkkulisse 20d zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11d mit einer ersten Schaltkulissenbahn 21d und einer zweiten Schaltkulissenbahn 22d auf.
Die Ventiltriebvorrichtung 10d umfasst eine Schalteinheit 34d, die ein erstes Schaltelement 35d und ein zweites Schaltelement 36d aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34d das Nockenelement 11d in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34d das Nockenelement 11d in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Die Schaltelemente 35d, 36d sind als ovale Stifte ausgeführt und zu einem Eingriff mit der Wirkkulisse 20d vorgesehen, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements 11d in eine Kraft zu einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11d umzusetzen. Die Schalteinheit 34d umfasst zudem einen gehäusefesten Schaltaktor 37d, der dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 35d, 36d in radialer Richtung relativ zu dem Nockenelement 11d zu bewegen.
Die Wirkkulisse 20d umfasst zur axialen Fixierung des Nockenelements 11d eine erste Positionierungskulisse 27d und eine zweite Positionierungskulisse 28d. Die Positionierungskulissen 27d, 28d sind als Stege ausgeführt. In einem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34d wirken die Positionierungskulissen 27d, 28d und die Schaltelemente 35d, 36d auf die gleiche Weise wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zur axialen Fixierung des Nockenelements 11d zusammen. Die Positionierungskulissen 27d, 28d weisen im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine Breite auf, die geringer ist als ein Abstand der Schaltelement 35d, 36d untereinander. Die Schalteinheit 34d umfasst Hilfsfedern 43d, 44d, die dazu vorgesehen sind, die Schaltelemente 35d, 36d in Eingriff mit der Wirkkulisse 20d zu halten. Die Hilfsfedern 43d, 44d beaufschlagen das Nockenelement 11d mit einer Axialkraft, die das Nockenelement 11d an den Positionierungskulissen 27d, 28d gegen die Schaltelemente 35d, 36d drückt und die axiale Fixierung in dem dritten Schaltzustand sichert.
In 12 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung 10e für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ventiltriebvorrichtung 10e ein axial verschiebbares Nockenelement 11e, das zwei mehrspurigen Nocken 12e, 16e mit jeweils drei Teilnocken 13e, 14e, 15e, 17e, 18e, 19e aufweist, die unterschiedliche Nockenspuren ausbilden. Das Nockenelement 11e ist drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Nockenwelle 31e angeordnet. Das axial verschiebbare Nockenelement 11e weist eine Wirkkulisse 20e zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11e mit einer ersten Schaltkulissenbahn 21e und einer zweiten Schaltkulissenbahn 22e auf.
Die Ventiltriebvorrichtung 10e umfasst eine Schalteinheit 34e, die ein erstes Schaltelement 35e und ein zweites Schaltelement 36e aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34e das Nockenelement 11e in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34e das Nockenelement 11e in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Die Schaltelemente 35e, 36e sind als ovale Stifte ausgeführt und zu einem Eingriff mit der Wirkkulisse 20e vorgesehen, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements 11e in eine Kraft zu einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11e umzusetzen. Die Schalteinheit 34e umfasst zudem einen gehäusefesten Schaltaktor 37e, der dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 35e, 36e in radialer Richtung relativ zu dem Nockenelement 11e zu bewegen.
Die Wirkkulisse 20e umfasst zur axialen Fixierung des Nockenelements 11e eine erste Positionierungskulisse 27e und eine zweite Positionierungskulisse 28e. Die Positionierungskulissen 27e, 28e sind als Stege ausgeführt. In einem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34e wirken die Positionierungskulissen 27e, 28e und die Schaltelemente 35e, 36e auf die gleiche Weise wie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen zur axialen Fixierung des Nockenelements 11e zusammen. Die Positionierungskulissen 27e, 28e sind im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen über weniger als 360 Grad eines Nockenwellenumfangs durchgeführt und weisen eine Unterbrechung 45e auf. Die Unterbrechung 45e ist an einem Nockenelementbereich ausgeführt, an dem die Schaltkulissenbahnen 21e, 22e sich innerhalb eines Kreuzungsbereichs 39e X-förmig überschneiden. An der Unterbrechung 45e weisen die Positionierungskulissen 27e, 28e jeweils einen Stoßbereich 46e, 47e mit Abschrägungen auf. Die Schaltelemente 35e, 36e weisen ebenfalls jeweils einen Stoßbereich 48e, 49e mit Abschrägungen auf. Die Stoßbereiche 46e, 47e, 48e, 49e sind dazu vorgesehen ist, einen Axialversatz bei einem Eingriff der Wirkkulisse 20e mit den Schaltelementen 35e, 36e auszugleichen. Bei einem Eingriff der Stoßbereiche 46e, 47e, 48e, 49e gleiten die Schaltelemente 35e, 36e an den Positionierungskulissen 27e, 28e ab und richten sich aus, sodass ein Axialversatz ausgeglichen wird.
In den 13–15 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung 10f für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ventiltriebvorrichtung 10f ein axial verschiebbares Nockenelement 11f, das zwei mehrspurige Nocken 12f, 16f mit jeweils drei Teilnocken 13f, 14f, 15f, 17f, 18f, 19f aufweist, die unterschiedliche Nockenspuren ausbilden. Das Nockenelement 11f ist drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Nockenwelle 31f angeordnet. Das axial verschiebbare Nockenelement 11f weist eine Wirkkulisse 20f zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11f mit einer ersten Schaltkulissenbahn 21f und einer zweiten Schaltkulissenbahn 22f auf.
Die Ventiltriebvorrichtung 10f umfasst eine Schalteinheit 34f, die ein erstes Schaltelement 35f und ein zweites Schaltelement 36f aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34f das Nockenelement 11f in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34f das Nockenelement 11f in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Die Schaltelemente 35f, 36f sind als ovale Stifte ausgeführt und zu einem Eingriff mit der Wirkkulisse 20f vorgesehen, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements 11f in eine Kraft zu einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11f umzusetzen. Die Schalteinheit 34f umfasst zudem einen gehäusefesten Schaltaktor 37f, der dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 35f, 36f in radialer Richtung relativ zu dem Nockenelement 11f zu bewegen.
Die Wirkkulisse 20f umfasst zur axialen Fixierung des Nockenelements 11f eine erste Positionierungskulisse 27f und eine zweite Positionierungskulisse 28f. Die Positionierungskulissen 27f, 28f sind als Stege ausgeführt. Die Wirkkulisse 20f umfasst eine dritte Positionierungskulisse 52f, die zwischen den Schaltkulissenbahnen 21f, 22f angeordnet ist. Die dritte Positionierungskulisse 52f ist als Steg ausgeführt, der die erste Positionierungskulisse 27f und eine zweite Positionierungskulisse 28f übersteht. Die Schaltelemente 35f, 36f sind dazu vorgesehen, in einem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34f im Zusammenwirken mit den Positionierungskulissen 27f, 28f, 52f das Nockenelement 11f axial zu fixieren.
Die Schalteinheit 34f weist zwei Anschläge 50f, 51f auf, die dazu vorgesehen sind, im Zusammenwirken mit den Schaltelementen 35f, 36f in dem dritten Schaltzustand das Nockenelement 11f axial zu fixieren. Die Anschläge 50f, 51f sind an dem gehäusefesten Schaltaktor 37f angeordnet, wobei der erste Anschlag 50f links von den Schaltelementen 35f, 36f, bezogen auf eine Axialrichtung der Nockenwelle 31f, und der zweite Anschlag 51f rechts von den Schaltelementen 35f, 36f angeordnet ist. In einer Mittelstellung des Nockenelements 11f befindet sich in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34f das erste Schaltelement 35f im Eingriff mit der ersten Positionierungskulisse 27f und der dritten Positionierungskulisse 52f und das zweite Schaltelement 36f befindet sich im Eingriff mit der dritten Positionierungskulisse 52f und der zweiten Positionierungskulisse 28f, wodurch das Nockenelement 11f axial fixiert wird (13). In einer rechten Außenstellung des Nockenelements 11f befindet sich in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34f das erste Schaltelement 35f im Eingriff mit der dritten Positionierungskulisse 52f und der zweiten Positionierungskulisse 28f, das zweite Schaltelement 36f befindet sich im Eingriff mit der zweiten Positionierungskulisse 28f und der erste Anschlag 50f befindet sich in einem Eingriff mit der ersten Positionierungskulisse 27f (14). Durch die Eingriffe der Schaltelemente 35f, 36f und des ersten Anschlags 50f mit den Positionierungskulissen 27f, 28f, 52f ist das Nockenelement 11f axial fixiert. Für eine axiale Fixierung einer linken Außenstellung des Nockenelements 11f befinden sich in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34f die Schaltelemente 35f, 36f und der zweite Anschlag 51f im Eingriff mit den Positionierungskulissen 27f, 28f, 52f.
Die Schaltkulissenbahnen 21f, 22f weisen eine X-Form auf, wobei sich die Schaltkulissenbahnen 21f, 22f in einem Kreuzungsbereich 39f kreuzen. In dem Kreuzungsbereich 39f ist die dritte Positionierungskulisse 52f unterbrochen (15). Die Schaltelemente 35f, 36f weisen eine Länge auf, die größer ist als eine Länge der Unterbrechung der dritten Positionierungskulisse 52f. In dem Kreuzungsbereich 39f ist somit eine korrekte Positionierung der Schaltelemente 35f, 36f während einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11f gesichert.
In den 16–17 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung 10g für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ventiltriebvorrichtung 10g ein axial verschiebbares Nockenelement 11g, das zwei mehrspurigen Nocken 12g, 16g mit jeweils drei Teilnocken 13g, 14g, 15g, 17g, 18g, 19g aufweist, die unterschiedliche Nockenspuren ausbilden. Das Nockenelement 11g ist drehfest, aber axial verschiebbar auf einer Nockenwelle 31g angeordnet. Das axial verschiebbare Nockenelement 11g weist eine Wirkkulisse 20g zur axialen Verschiebung des Nockenelements 11g mit einer ersten Schaltkulissenbahn 21g und einer zweiten Schaltkulissenbahn 22g auf.
Die Ventiltriebvorrichtung 10g umfasst eine Schalteinheit 34g, die ein erstes Schaltelement 35g und ein zweites Schaltelement 36g aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit 34g das Nockenelement 11g in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit 34g das Nockenelement 11g in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben. Die Schaltelemente 35g, 36g sind als ovale Stifte ausgeführt und zu einem Eingriff mit der Wirkkulisse 20g vorgesehen, um eine Rotationsbewegung des Nockenelements 11g in eine Kraft zu einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11g umzusetzen. Die Schalteinheit 34g umfasst zudem einen gehäusefesten Schaltaktor 37g, der dazu vorgesehen ist, die Schaltelemente 35g, 36g in radialer Richtung relativ zu dem Nockenelement 11g zu bewegen.
Die Wirkkulisse 20g umfasst zur axialen Fixierung des Nockenelements 11g eine erste Positionierungskulisse 27g und eine zweite Positionierungskulisse 28g. Die Positionierungskulissen 27g, 28g sind als Stege ausgeführt. Die Wirkkulisse 20g umfasst eine dritte Positionierungskulisse 52g, die zwischen den Schaltkulissenbahnen 21g, 22g angeordnet ist. Die dritte Positionierungskulisse 52g ist als Steg ausgeführt, der die erste Positionierungskulisse 27g und eine zweite Positionierungskulisse 28g übersteht. Die Schaltelemente 35g, 36g sind dazu vorgesehen, in einem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34g im Zusammenwirken mit den Positionierungskulissen 27g, 28g, 52g das Nockenelement 11g axial zu fixieren. Die Positionierungskulissen 27g, 28g, 52g weisen identische Breiten auf.
Die Schalteinheit 34g weist zwei Anschläge 50g, 51g auf, die dazu vorgesehen sind, im Zusammenwirken mit den Schaltelementen 35g, 36g in dem dritten Schaltzustand das Nockenelement 11g axial zu fixieren. Die Anschläge 50g, 51g sind an dem gehäusefesten Schaltaktor 37g angeordnet, wobei der erste Anschlag 50g links von den Schaltelementen 35g, 36g, bezogen auf eine Axialrichtung der Nockenwelle 31g, und der zweite Anschlag 51g rechts von den Schaltelementen 35g, 36g angeordnet ist. In einer Mittelstellung des Nockenelements 11g befindet sich in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34g das erste Schaltelement 35g im Eingriff mit der ersten Positionierungskulisse 27g und der dritten Positionierungskulisse 52g, das zweite Schaltelement 36g befindet sich im Eingriff mit der dritten Positionierungskulisse 52g und der zweiten Positionierungskulisse 28g und der erste Anschlag 51g befindet sich im Eingriff mit der ersten Positionierungskulisse 27g, wodurch das Nockenelement 11g axial fixiert wird (16). In einer rechten Außenstellung des Nockenelements 11g befinden sich in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34g das erste Schaltelement 35g und der erste Anschlag 50g im Eingriff mit der dritten Positionierungskulisse 52g und der zweiten Positionierungskulisse 28g und das zweite Schaltelement 36g befindet sich im Eingriff mit der zweiten Positionierungskulisse 28g (17). Durch die Eingriffe der Schaltelemente 35g, 36g und des ersten Anschlags 50g mit der zweiten Positionierungskulisse 28g und der dritten Positionierungskulisse 52g ist das Nockenelement 11g axial fixiert. Für eine axiale Fixierung einer linken Außenstellung des Nockenelements 11g befinden sich in dem dritten Schaltzustand der Schalteinheit 34g die Schaltelemente 35g, 36g und der zweite Anschlag 51g im Eingriff mit der ersten Positionierungskulisse 27g und der dritten Positionierungskulisse 52g.
Die Schaltkulissenbahnen 21g, 22g weisen eine X-Form auf, wobei sich die Schaltkulissenbahnen 21g, 22g in einem Kreuzungsbereich 39g kreuzen. In dem Kreuzungsbereich 39g ist die dritte Positionierungskulisse 52g unterbrochen. Die Schaltelemente 35g, 36g weisen eine Länge auf, die größer ist als eine Länge der Unterbrechung der dritten Positionierungskulisse 52g. In dem Kreuzungsbereich 39g ist somit eine korrekte Positionierung der Schaltelemente 35g, 36g während einer axialen Verschiebung des Nockenelements 11g gesichert. Die Enden der dritten Positionierungskulisse 52g und der Anschläge 50g, 51g sind abgerundet, um eventuelle Versätze nach Durchlauf des Kreuzungsbereichs 39g stoßfrei ausgleichen zu können.
Bezugszeichenliste

10: Ventiltriebvorrichtung
11: Nockenelement
12: Nocken
13: Teilnocken
14: Teilnocken
15: Teilnocken
16: Nocken
17: Teilnocken
18: Teilnocken
19: Teilnocken
20: Wirkkulisse
21: Schaltkulissenbahn
22: Schaltkulissenbahn
23: Seitenwand
24: Seitenwand
25: Seitenwand
26: Seitenwand
27: Positionierungskulisse
28: Positionierungskulisse
29: Seitenwand
30: Seitenwand
31: Nockenwelle
32: Triebwelle
33: Nockenwellenlagerung
34: Schalteinheit
35: Schaltelement
36: Schaltelement
37: Schaltaktor
38: Gehäuse
39: Kreuzungsbereich
40: Wippe
41: Flanke
42: Flanke
43: Hilfsfeder
44: Hilfsfeder
45: Unterbrechung
46: Stoßbereich
47: Stoßbereich
48: Stoßbereich
49: Stoßbereich
50: Anschlag
51: Anschlag
52: Positionierungskulisse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010052173 [0002]

Claims

Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem axial verschiebbaren Nockenelement (11a–g), das zumindest einen mehrspurigen Nocken (12a–g, 16a–g) und eine Wirkkulisse (20a–g) zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (11a–g) aufweist, und mit zumindest einer Schalteinheit (34a–g), die zumindest zwei Schaltelemente (35a–g, 36a–g) aufweist, die dazu vorgesehen sind, in einem ersten Schaltzustand der Schalteinheit (34a–g) das zumindest eine Nockenelement (11a–g) in eine erste Schaltrichtung und in einem zweiten Schaltzustand der Schalteinheit (34a–g) das zumindest eine Nockenelement (11a–g) in eine zweite Schaltrichtung zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (34a–g) einen dritten Schaltzustand aufweist, in der zumindest eines der Schaltelemente (35a–g, 36a–g) dazu vorgesehen ist, das Nockenelement (11a–g) axial zu fixieren.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schaltzustand das erste Schaltelement (35a–g) in einer hochgezogenen Schalthöhe und das zweite Schaltelement (36a–g) in einer abgesenkten Schalthöhe gehalten ist, dass in dem zweiten Schaltzustand das zweite Schaltelement (36a–g) in einer hochgezogenen Schalthöhe und das erste Schaltelement (35a–g) in einer abgesenkten Schalthöhe gehalten ist und dass in dem dritten Schaltzustand das erste Schaltelement (35a–g) und das zweite Schaltelement (36a–g) in einer mittleren Schalthöhe gehalten sind.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkulisse (20a) zumindest eine Positionierungskulisse (27a, 28a) und zumindest eine Schaltkulissenbahn (21a, 22a) aufweist, die gemeinsame Seitenwände (23a, 24a, 25a, 26a, 29a, 30a) aufweisen.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkkulisse (20e) und/oder die Schaltelemente (35e, 36e) einen Stoßbereich (46e, 47e, 48e, 49e) mit einer Abschrägung aufweisen, der dazu vorgesehen ist, einen Axialversatz bei einem Eingriff der Wirkkulisse (20e) mit den Schaltelementen (35e, 36e) auszugleichen.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (34f; 34g) zumindest einen Anschlag (50f; 50g, 51f; 51g) aufweist, der dazu vorgesehen ist, im Zusammenwirken mit zumindest einem der Schaltelemente (35f; 35g, 36f; 36g) in dem dritten Schaltzustand das Nockenelement (11f; 11g) axial zu fixieren.
Brennkraftmaschine mit einer Ventiltriebvorrichtung (11a–g) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.