DE102016220612A1

DE102016220612A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016220612A1
Application number: DE102016220612.5A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Ihne
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-04-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine,mit einer um eine Drehachse (D) drehbaren Nockenwelle (2), an welcher drehfest ein erster und ein zweiter Nocken (4a, 4b) angeordnet sind, und mit einem mit der Nockenwelle (2) antriebsverbundenen Nockenfolger (3),wobei der Nockenfolger (3) eine Verstelleinrichtung (7) zur axialen Verstellung der Antriebsverbindung zwischen Nockenfolger und Nockenwelle aufweist,wobei die Verstelleinrichtung (7) ein verstellbares mechanisches Eingriffselement (8) umfasst, welches zum axialen Verstellen der Antriebsverbindung zwischen Nockenfolger und Nockenwelle (2) zwischen zwei Aktiv-Positionen und einer Inaktiv-Position verstellbar ist,wobei das Eingriffselement (8) in der ersten Aktiv-Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorhandenen ersten Kulissenführung (9a) in Eingriff steht und in der zweiten Aktiv-Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorhandenen zweiten Kulissenführung (9b) in Eingriff steht und in der Inaktiv-Position mit keiner der beiden Kulissenführungen (9a, 9b) in Eingriff steht.

Description

Mit Hilfe eines verstellbaren, herkömmlichen Ventiltriebs, der zwei Nocken unterschiedlichen Nockenhubes bzw. Unterschiedlicher Nockenkontur umfasst, kann der Zylinder einer Brennkraftmaschine in zwei verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden.
Ein derartig aufgebauter Ventiltrieb ist beispielsweise aus der DE 199 45 340 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Ventiltrieben für Brennkraftmaschinen neue Wege aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine umfasst eine um eine Drehachse drehbare Nockenwelle, an welcher drehfest zumindest ein erster und ein zweiter Nocken angeordnet sind, und einen mit der Nockenwelle antriebsverbundenen Nockenfolger. Der Nockenfolger weist eine, vorzugsweise mechanische, Verstelleinrichtung zur axialen Verstellung des Nockenfolgers relativ zur Nockenwelle auf. Hierfür kann die Verstelleinrichtung eine Rolle des Nockenfolgers, die drehbar auf einem Rollenbolzen des Nockenfolgers angeordnet ist, zusammen mit dem Rollenbolzen axial verstellen.
Die Verstelleinrichtung umfasst ein verstellbares mechanisches Eingriffselement, welches zum axialen Verstellen des Nockenfolgers zwischen zwei Aktiv-Positionen und einer Inaktiv-Position verstellbar ist. Das Eingriffselement steht in der ersten Aktiv-Position mit einer an der Nockenwelle vorhandenen ersten Kulissenführung und in der zweiten Aktiv-Position mit einer an der Nockenwelle vorhandenen zweiten Kulissenführung in Eingriff. In der Inaktiv-Position steht das Eingriffselement mit keiner der beiden Kulissenführungen in Eingriff.
Mittels des erfindungsgemäßen Ventiltriebs lässt sich der Nockenfolger einschließlich seiner Rolle auf einfache Weise von einer ersten in eine zweite Position und wieder zurück in die erste Position verstellen. Daher ist der hier vorgestellte Ventiltrieb für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere zur Steuerung von Ein- und Auslassventilen einer Brennkraftmaschine, hervorragend geeignet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Eingriffselement ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum begrenzt. Im Gehäuseinnenraum ist ein Verstellelement axial verstellbar angeordnet. Das Verstellelement ist zwischen einer ausgefahrenen Position, in welcher das Verstellelement durch das Gehäuse aus dem Gehäuseinnenraum herausragt, und einer eingefahrenen Position, in welcher es vollständig im Gehäuseinnenraum angeordnet ist, verstellbar. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Eingriffselement ein aus dem Gehäuseinnenraum durch das Gehäuse nach außen herausragendes Betätigungselement, mittels welchem das Verstellelement zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen Position verstellt werden kann. Ein derart ausgebildetes Verstellelement eignet sich zum Eingriff in Kulissenführungen mit unterschiedlicher Kulissentiefe bzw. Kulissenbreite. Bei einer solchen Realisierungsform kann das ausgefahrene Verstellelement in die erste Kulissenführung eingreifen, wenn diese eine Kulissentiefe aufweist, die größeren Wert aufweist als eine Kulissentiefe einer zweiten Kulissenführung, die wiederum eine größere Kulissenbreite aufweist als die erste Kulissenführung. Das Eingriffselement kann in der eingefahrenen Position des Verstellelements mit seinem gesamten Gehäuse, welches breiter ausgebildet ist als das Verstellelement, in die zweite Kulissenführung eingreifen.
Besonders bevorzugt umfasst die Verstelleinrichtung zum Verstellen des Eingriffselements zwischen seiner Inaktiv-Position und den beiden einen Aktiv-Positionen ein linear verstellbares Aktuatorelement. Das Aktuatorelement ist zwischen zumindest einer ausgefahrenen Position, in welcher es zum Verstellen des Eingriffselements mit dem Betätigungselement zusammenwirkt, und einer eingefahrenen Position verstellbar, in welcher keine solche Wirkverbindung besteht. Ein Aktuatorelement ermöglicht dabei eine einfache Verstellung des Eingriffselements von der Inaktiv-Position in eine der beiden Aktiv-Positionen.
Besonders bevorzugt ist das Aktuatorelement in der ausgefahrenen Position derart angeordnet, dass das Eingriffselement aufgrund der vom ersten oder zweiten Nocken auf den Nockenfolger bewirkten Hubbewegung gegen das Aktuatorelement gedrückt und auf diese Weise in seine erste oder zweite Aktiv-Position verstellt wird, in welcher es in die erste bzw. zweite Kulissenführung eingreift.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wirkt das Betätigungselement mittels eines im Gehäuseinnenraum vorgesehenen Verstellmechanismus derart mit dem Verstellelement zusammen, dass das in die ausgefahrene Position verstellte Verstellelement bei Betätigung des Betätigungselements in die eingefahrene Position verstellt wird. Bei in die eingefahrene Position verstelltem Verstellelement wird das Verstellelement durch Betätigung des Betätigungselements mittels des Verstellmechanismus in die ausgefahrene Position verstellt. Ein solcher Verstellmechanismus bewirkt auf technisch einfache Weise ein Flip-Flop-artiges Umschalten des Verstellelements zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen Position.
Zweckmäßig weist die erste Kulissenführung eine erste Kulissentiefe und die zweite Kulissenführung eine zweite Kulissentiefe auf. Dabei weist die erste Kulissentiefe einen größeren Wert auf als die zweite Kulissentiefe. Auf diese Weise kann die erste Kulissenführung der ersten Aktiv-Position zugeordnet werden und die zweite Kulissenführung der zweiten Aktiv-Position des Eingriffselements zugeordnet werden. Zweckmäßig weist die erste Kulissenführung eine erste Kulissenbreite und die zweite Kulissenführung eine zweite Kulissenbreite auf. Dabei weist die zweite Kulissenbreite einen größeren Wert auf als die erste Kulissenbreite der ersten Kulissenführung. Auch diese Maßnahme bewirkt, dass die erste Kulissenführung der ersten Aktiv-Position und die zweite Kulissenführung der zweiten Aktiv-Position des Eingriffselements zugeordnet werden kann.
Besonders bevorzugt entspricht eine entlang der axialen Richtung gemessene Breite des Verstellelements des Eingriffselements der ersten Kulissenbreite und eine entlang der axialen Richtung gemessene Breite des Gehäuses des Eingriffselements der zweiten Kulissenbreite. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Verstellelement - bei ausgefahrenem Verstellelement - stabil in der ersten Kulissenführung und das Gehäuse des Eingriffselement - bei eingefahrenem Verstellelement - stabil in der zweiten Kulissenführung geführt werden kann.
Besonders bevorzugt greift also das Verstellelement in der ersten Aktiv-Position des Eingriffselements in die erste Kulissenführung ein. In der zweiten Aktiv-Position des Eingriffselements greift das Gehäuse des Eingriffselements in die zweite Kulissenführung ein. In der Inaktiv-Position sind das Gehäuse und das Verstellelement des Eingriffselements im Abstand zu den beiden Kulissenführungen angeordnet.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung besitzt der Nockenfolger eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung zum lösbaren Fixieren des Eingriffselements in der Inaktiv-Position sowie in den beiden Aktiv-Positionen. Hierzu weist die Eingriffselement-Fixiereinrichtung ein federbeaufschlagtes Fixierelement, welches in der ersten Aktiv-Position des Eingriffselements in einer am Eingriffselement vorhandenen ersten Aufnahme aufgenommen ist. In der zweiten Aktiv-Position ist das Fixierelement in einer am Eingriffselement vorhandenen zweiten Aufnahme aufgenommen. In der Inaktiv-Position ist das Fixierelement in einer am Eingriffselement vorhandenen dritten Aufnahme aufgenommen. Mittels der Eingriffselement-Fixiereinrichtung kann Eingriffselement mechanisch stabil in den beiden Aktiv-Positionen bzw. in der Inaktiv-Position gehalten werden.
Als technisch besonders einfach und somit kostengünstig zu realisieren erweist sich eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher das Gehäuse des Eingriffselements eine Umfangswand aufweist, auf welcher die drei Aufnahmen als Umfangsnuten ausgebildet und im Abstand zueinander angeordnet sind.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Nockenfolger einen Rollenbolzen, auf welchem eine Rolle angeordnet ist. Der Nockenfolger ist mittels der Verstelleinrichtung zwischen einer ersten Position, in welcher der Nockenfolger mit dem ersten Nocken antriebsverbunden ist, und einer zweiten Position verstellbar, in welcher der Nockenfolger mit dem zweiten Nocken antriebsverbunden ist. Durch Eingriff des Eingriffselements in die erste Kulissenführung wird der Nockenfolger von der ersten in die zweite Position verstellt wird. Durch Eingriff des Eingriffselements in die zweite Kulissenführung wird der Nockenfolger von der zweiten in die erste Position verstellt. In einer Variante ist auch eine umgekehrte Zuordnung der Kulissenführungen zu der erzielten Verstellrichtung möglich.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung sind auf der Nockenwelle drei verschiedene Nocken drehfest angebracht. Auch bei dieser Variante umfasst der Nockenfolger einen Rollenbolzen, auf welchem eine Rolle angeordnet ist. Bei dieser Variante ist der Nockenfolger mittels der Verstelleinrichtung verstellbar zwischen einer ersten Position, in welcher der Nockenfolger mit dem ersten Nocken antriebsverbunden ist, einer zweiten Position, in welcher der Nockenfolger mit dem zweiten Nocken antriebsverbunden ist, und einer dritten Position, in welcher der Nockenfolger mit dem dritten Nocken antriebsverbunden ist. Die hier vorgestellte Variante erlaubt also eine wahlweise Antriebsverbindung des Nockenfolgers mit drei verschiedenen Nocken.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Ventiltrieb eine dritte Kulissenführung, welche mit einem zusätzlichen Eingriffselement der Verstelleinrichtung zusammenwirkt, und mittels welchem der Nockenfolger zwischen der ersten und der dritten Position verstellbar ist. Besonders bevorzugt ist das zusätzliche Eingriffselement dabei zwischen einer Aktiv-Position, in welcher es in die dritte Kulissenführung eingreift, und einer Inaktiv-Position, in welcher es mit der dritten Kulissenführung außer Eingriff steht, verstellbar.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem vorangehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Ventiltrieb. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Ventiltriebs übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs in schematischer Darstellung,
2 das Eingriffselement des Ventiltriebs separat und in einer Detaildarstellung,
3 die Ausbildung der beiden Kulissenführungen an der Nockenwelle in 3 in separater Darstellung,
4 eine Weiterbildung des Ventiltriebs der 1 mit drei Nocken und zwei Eingriffselementen.

1 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1 für eine Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1 umfasst eine um eine Drehachse drehbare Nockenwelle 2 und einen mit der Nockenwelle 2 antriebsverbundenen Nockenfolger 3. Der Nockenfolger 3 weist eine Verstelleinrichtung 7 zur axialen Verstellung der Antriebsverbindung zwischen dem Nockenfolger 3 und der Nockenwelle 2 auf. Mittels der Verstelleinrichtung 7 kann der Nockenfolger 3 relativ zur Nockenwelle 2 axial verstellt werden.
Auf der Nockenwelle 2 sind ein erster und ein zweiter Nocken 4a, 4b drehfest angebracht. Der Nockenfolger 3 umfasst weiterhin einen Rollenbolzen 5, auf welchem relativ zum Rollenbolzen 5 eine Rolle 6 angeordnet ist. Die Rolle 6 und der Rollenbolzen 5 sind dabei bezüglich der axialen Richtung A ortsfest zueinander angeordnet. Das heißt, mit einer axialen Bewegung des Rollenbolzens 5 geht eine axiale Verstellung der Rolle 6 einher.
In 1 ist ein Ventilbetätigungselement 24 grobschematisch angedeutet, mittels welcher Ein- oder Auslassventile (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine gesteuert werden können. Das Ventilbetätigungselement 24 ist mit dem Nockenfolger 3 antriebsverbunden.
Die axiale Position des Nockenfolgers 3 relativ zur Nockenwelle 2 und somit Antriebsverbindung zwischen Nockenfolger 3 und Nockenwelle 2 ist mittels der Verstelleinrichtung 7 verstellbar zwischen einer ersten Position, in welcher der Nockenfolger 3 mit dem ersten Nocken 4a antriebsverbunden ist, und einer zweiten Position, in welcher der Nockenfolger 3 mit dem zweiten Nocken 4b antriebsverbunden ist. 1 zeigt exemplarisch eine Antriebsverbindung der Rolle 6 des Nockenfolgers 3 mit dem zweiten Nocken 4b. Außerdem umfasst die Verstelleinrichtung 7 ein verstellbares mechanisches Eingriffselement 8, welches zum axialen Verstellen des der Nockenwelle 2 zwischen zwei Aktiv-Positionen und einer Inaktiv-Position verstellbar ist.
Das Eingriffselement 8 steht in der ersten Aktiv-Position mit einer an der Nockenwelle 2 vorhandenen ersten Kulissenführung 9a in Eingriff. In der zweiten Aktiv-Position steht das Eingriffselement 8 mit einer an der Nockenwelle 2 vorhandenen zweiten Kulissenführung 9b in Eingriff. In der Inaktiv-Position steht das Eingriffselement 8 mit keiner der beiden Kulissenführungen 9a, 9b in Eingriff.
Die Ausbildung der beiden Kulissenführungen 9a, 9b an der Nockenwelle 2 ist in 3 in separater Darstellung gezeigt. Man erkennt, dass die beiden Kulissenführungen 9a, 9b als nutartige Vertiefungen ausgebildet sind. Zur Verdeutlichung zeigen die 4a und 4b die erste bzw. zweite Kulissenführung 9a, 9b jeweils in einer Schnittdarstellung. Den 4a, 4b entnimmt man, dass die erste Kulissenführung 9a eine erste Kulissentiefe t1 und die zweite Kulissenführung 9b eine zweite Kulissentiefe t2 aufweisen, wobei die erste Kulissentiefe t1 größer ist als die zweite Kulissentiefe t2. Weiterhin weist die zweite Kulissenführung 9b eine zweite Kulissenbreite b2 auf, die größer ist als eine erste Kulissenbreite b1 der ersten Kulissenführung 9a.
Die axiale Position des Nockenfolgers 3 relativ zum Nockenfolger 2, also die Antriebsverbindung zwischen dem Nockenfolger 3 und der Nockenwelle 2, wird durch Eingriff des Eingriffselements 8 in die erste Kulissenführung 9a von der ersten in die zweite Position verstellt. Durch Eingriff des Eingriffselements 8 in die zweite Kulissenführung 9b wird die Antriebsverbindung zwischen Nockenfolger 3 und Nockenwelle 2 von der zweiten in die erste Position verstellt. Die erste Kulissenführung 9a besitzt hierzu eine Kontur, welche eine Verstellung des Nockenfolgers 3 von der ersten in die zweite Position bewirkt. Die zweite Kulissenführung 9b besitzt entsprechend eine Kontur, welche eine Verstellung des Nockenfolgers 3 von der zweiten in die erste Position bewirkt. In einer Variante ist auch eine umgekehrte Zuordnung möglich.
Die 2 zeigt das Eingriffselement 8 des Ventiltriebs 1 in einer schematischen Detaildarstellung. Wie 2 erkennen lässt, kann das Eingriffselement 8 ein Gehäuse 10 mit zylindrischer Formgebung umfassen, welches einen Gehäuseinnenraum 11 begrenzt. Im Gehäuseinnenraum 11 ist ein Verstellelement 12 angeordnet, welches entlang einer axialen Richtung A verstellt werden kann. Das Verstellelement 12 ist dabei axial zwischen einer in 2 gezeigten ausgefahrenen Position und einer in 2 nicht gezeigten eingefahrenen Position verstellbar. An einer ersten Stirnseite 13a des Gehäuses 10 ist eine erste Durchgangsöffnung 14a vorhanden, durch welche das Verstellelement 12 in der ausgefahrenen Position aus dem Gehäuseinnenraum 11 in die äußere Umgebung 15 des Eingriffselements 8 herausragt. In der eingefahrenen Position ist das Eingriffselement 8 vollständig im Gehäuseinnenraum 11 angeordnet.
In einer der ersten Stirnseite 13a gegenüberliegenden, zweiten Stirnseite 13b ist eine zweite Durchgangsöffnung 14b ausgebildet. Das Eingriffselement 8 umfasst ein Betätigungselement 16, welches durch die zweite Durchgangsöffnung 14b hindurch aus dem Gehäuseinnenraum 11 durch das Gehäuse 10 nach außen herausragt. Durch eine Betätigung des Betätigungselements 16 kann das Verstellelement 12 von außen zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen Position verstellt werden.
Im Gehäuseinnenraum 11 ist ein erstes Vorspannelement 18a ausgebildet, welches sich einenends an der ersten Stirnseite 13a und anderenends am Verstellelement 12 abstützt und auf diese Weise das Verstellelement 12 zur zweiten Stirnseite 13b hin vorspannt. Im Gehäuseinnenraum 11 ist ferner ein zweites Vorspannelement 18b ausgebildet, welches sich einenends an der zweiten Stirnseite 13b und anderenends am Verstellelement 12 abstützt und auf diese Weise das Verstellelement 12 zur ersten Stirnseite 13a hin vorspannt. Die beiden Vorspannelemente 18a, 18b können als Federn, insbesondere als Spiralfedern realisiert sein. Die beiden Vorspannelemente 18a, 18b sind Teil eines im Gehäuseinnenraum 11 angeordneten Verstellmechanismus 17. Das Betätigungselement 16 wirkt mittels des Verstellmechanismus 17 derart mit dem Verstellelement 12 zusammen, dass das in die ausgefahrene Position verstellte Verstellelement 12 bei Betätigung des Betätigungselements 16 in die eingefahrene Position verstellt wird. Befindet sich das Verstellelement 12 in der eingefahrenen Position, so wird das Verstellelement 12 durch Betätigung des Betätigungselements 16 in die ausgefahrene Position verstellt. Das Umschalten zwischen den beiden Positionen erfolgt hierbei mittels relativen Verdrehen einer am unteren Ende schrägverzahnten Druckhülse gegen ein am Ende des Eingriffselements befindlichen Nutsystems mit ebenfalls abgeschrägten Flanken und unterschiedlichen Nuttiefen. Hierbei wird bei Druck auf das Betätigungselements dessen lineare Bewegung in eine Rotation verbunden mit einem Einrasten in eine der Nuten umgesetzt. Das Einrasten in Nuten unterschiedlicher Tiefen entspricht dabei dem eingefahrenen bzw. ausgefahren Zustand des Eingriffselementes. Der Verstellmechanismus 17 folgt also einem Wirkprinzip, wie es auch in herkömmlichen Kugelschreibern realisiert ist, so dass im Folgenden auf eine detaillierte technische Realisierung des Verstellmechanismus 17 verzichtet wird.
Der 2 entnimmt man außerdem, dass der Nockenfolger 3 für das Eingriffselement 8 eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung 19 zum lösbaren Fixieren des Eingriffselements 8 in der Inaktiv-Position sowie in den beiden Aktiv-Positionen besitzt. Die Eingriffselement-Fixiereinrichtung 19 umfasst ein an der Nockenwelle 2 angeordnetes, federbeaufschlagtes Fixierelement 20. Das federbeaufschlagte Fixierelement 20 ist in der ersten Aktiv-Position des Eingriffselements 11 in einer am Eingriffselement 11 vorhandenen ersten Aufnahme 21a und in der zweiten Aktiv-Position in einer am Eingriffselement vorhandenen zweiten Aufnahme 21b aufgenommen. In der Inaktiv-Position ist das Fixierelement 20 in einer am Eingriffselement 11 vorhandenen dritten Aufnahme 21c aufgenommen. Gemäß 2 weist das Gehäuse 10 des Eingriffselements 8 eine Umfangswand 22 auf, auf welcher die drei Aufnahmen 21a, 21b, 21c als erste, zweite und dritte Umfangsnut 25a, 25b, 25c ausgebildet sind. Die drei Umfangsnuten 25a, 25b, 25c sind im Abstand zueinander angeordnet.
Betrachtet man nun wieder die Darstellung der 1, so erkennt man, dass die Verstelleinrichtung 7 zum Verstellen des Eingriffselements 11 zwischen seiner Inaktiv-Position und den beiden einen Aktiv-Positionen ein linear verstellbares Aktuatorelement 23 umfasst. Das Aktuatorelement 23 ist verstellbar zwischen einer ausgefahrenen Position, in welcher er zum Verstellen des Eingriffselements mit dem Betätigungselement 16 des Verstellelements 12 zusammenwirkt, und einer eingefahrenen Position, in welcher keine solche Wirkverbindung möglich ist. Das Aktuatorelement 23 ist in seiner ausgefahrenen Position derart angeordnet, dass das Eingriffselement 8 mit dem Betätigungselement 16 aufgrund der vom ersten oder zweiten Nocken 4a, 4b auf den Nockenfolger 3 bewirkten Hubbewegung entlang der ersten Richtung gegen das Aktuatorelement 23 gedrückt und auf diese Weise in eine der beiden Aktiv-Positionen verstellt wird, in welcher es in die erste oder zweite Kulissenführung 9a,9b eingreift.
Im Folgenden wird erläutert, wie das Eingriffselement 8 von seiner Inaktiv-Position in die erste Aktiv-Position verstellt wird. Hierzu wird das Aktuatorelement 23 in seine ausgefahrene Position verstellt. In der in 1 gezeigten, ausgefahrenen Position des Aktuatorelements 23 wird das Betätigungselement 16 des Eingriffselements 8 durch die vom zweiten Nocken 4b auf den Nockenfolger 3 bewirkte Hubbewegung gegen das ausgefahrene Aktuatorelement 23 gedrückt. Mittels einer solchen Betätigung des Betätigungselements 16 wird das Verstellelement 12 in die ausgefahrene Position verstellt, in welcher es aus dem Gehäuse 10 des Eingriffselements 8 herausragt. Gleichzeitig wird das gesamte Eingriffselement 8 in die erste Kulissenführung 9a bewegt. Dabei greift das Verstellelement 12 in der ausgefahrenen Position in die erste Kulissenführung 9a ein, so dass die Nockenwelle 2 von der ersten in die zweite Position verstellt wird.
In der ersten Kulissenführung 9a kann eine rampenartige Struktur ausgebildet sein, die als Auswurframpe wirkt, so dass das gesamte Eingriffselement 8 wieder außer Eingriff mit der ersten Kulissenführung 9a gebracht wird. Vorher dem „Auswerfen“ des Eingriffselements 8 aus der ersten Kulissenführung 9a muss das Aktuatorelement 23 in seine eingefahrene Position verstellt werden. Das Eingriffselement 8 befindet sich nun wieder in der Inaktiv-Position.
Durch ein erneutes Ausfahren des Aktuatorelements 23 in seine ausgefahrene Position wird das gesamte Eingriffselement 8 durch die nunmehr vom ersten Nocken 4a auf den Nockenfolger 3 bewirkte Hubbewegung gegen das ausgefahrene Aktuatorelement 23 gedrückt. Eine damit verbundene erneute Betätigung des Betätigungselements 16 hat zur Folge, dass das Verstellelement 12 in seine eingefahrene Position verstellt wird. Gleichzeitig wird das gesamte Eingriffselement 8 in die erste Kulissenführung 9a bewegt. Dabei greift das Gehäuse 10 in der eingefahrenen Position des Verstellelements 12 in die zweite Kulissenführung 9b ein, so dass die Nockenwelle 2 von der zweiten Position zurück in die erste Position verstellt wird.
Auch in der zweiten Kulissenführung 9b kann eine rampenartige Struktur ausgebildet sein, die als Auswurframpe wirkt, so dass das gesamte Eingriffselement 8 wieder außer Eingriff mit der zweiten Kulissenführung 9b gebracht wird. Vorher dem „Auswerfen“ des Eingriffselements 8 aus der zweiten Kulissenführung 9b muss das Aktuatorelement 23 in seine eingefahrene Position verstellt werden. Das Eingriffselement 8 befindet sich nun wieder in der Inaktiv-Position.
In der ersten Aktiv-Position des Eingriffselements 8 greift das Verstellelement 12 also in die erste Kulissenführung 9a ein. In der zweiten Aktiv-Position des Eingriffselements 8 greift hingegen das Gehäuse 10 des Eingriffselements 8 in die zweite Kulissenführung 9b ein. In der Inaktiv-Position sind das Gehäuse 10 und das Verstellelement 12 im Abstand zu den beiden Kulissenführungen 9a, 9b angeordnet, also außer Eingriff mit den Kulissenführungen 9a, 9b. Entsprechend 1 entspricht eine entlang der axialen Richtung A gemessene Breite x1 des Verstellelements 12 der ersten Kulissenbreite b1 und eine entlang der axialen Richtung gemessene Breite x2 des Gehäuses 10 des Eingriffselements 8 der zweiten Kulissenbreite b2. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Verstellelement 12 - bei ausgefahrenem Verstellelement 12 - stabil in der ersten Kulissenführung 9a und das Gehäuse 10 des Eingriffs-elements 8 - bei eingefahrenem Verstellelement 12 - stabil in der zweiten Kulissenführung 9b geführt werden kann.
Die 4 zeigt eine Weiterbildung des Ventiltriebs 1 der 1. Im Beispiel der 4 sind auf der Nockenwelle 2 drei Nocken 4a, 4b, 4c drehfest angebracht. Die Antriebsverbindung zwischen dem Nockenfolger 3 und der Nockenwelle 2 ist in analoger Weise zum Ventiltrieb 1 der 1 verstellbar. Im Beispielszenario der 4 ist die Nockenwelle 2 mittels der Verstell-einrichtung 17 verstellbar zwischen einer ersten Position, in welcher der Nockenfolger mit dem ersten Nocken 4a antriebsverbunden ist, einer zweiten Position, in welcher der Nockenfolger 3 mit dem zweiten Nocken 4b antriebsverbunden ist, und einer dritten Position, in welcher der Nockenfolger 3 mit dem dritten Nocken 4c antriebsverbunden ist.
Der Ventiltrieb 1 umfasst im Beispiel der 4 eine dritte Kulissenführung 9c, welche mit einem zusätzlichen Eingriffselement 8* der Verstelleinrichtung 17 zusammenwirkt, und mittels welchem die axiale Position des Nockenfolgers 3 relativ zur Nockenwelle 2, also die Antriebsverbindung zwischen dem Nockenfolger 3 und der Nockenwelle 2, zwischen der ersten und der dritten Position verstellbar ist. Das zusätzliche Eingriffselement 8* ist zwischen einer Aktiv-Position, in welcher es in die dritte Kulissenführung 9c eingreift, und einer Inaktiv-Position, in welcher es mit der dritten Kulissenführung 9c außer Eingriff steht, verstellbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19945340 A1 [0002]

Claims

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine, - mit einer um eine Drehachse (D) drehbaren Nockenwelle (2), an welcher drehfest ein erster und ein zweiter Nocken (4a, 4b) angeordnet sind, und mit einem mit der Nockenwelle (2) antriebsverbundenen Nockenfolger (3), - wobei der Nockenfolger (3) eine Verstelleinrichtung (7) zur axialen Verstellung des Nockenfolgers (3) relativ zur Nockenwelle (2) aufweist, - wobei die Verstelleinrichtung (7) ein verstellbares mechanisches Eingriffselement (8) umfasst, welches zwischen zwei Aktiv-Positionen und einer Inaktiv-Position verstellbar ist, - wobei das Eingriffselement (8) in der ersten Aktiv-Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorhandenen ersten Kulissenführung (9a) in Eingriff steht und in der zweiten Aktiv-Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorhandenen zweiten Kulissenführung (9b) in Eingriff steht und in der Inaktiv-Position mit keiner der beiden Kulissenführungen (9a, 9b) in Eingriff steht.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement (8) umfasst: - ein einen Gehäuseinnenraum (11) begrenzendes Gehäuse (10), - ein im Gehäuseinnenraum (11) verstellbar angeordnetes Verstellelement (12), wobei das Verstellelement (12) verstellbar ist zwischen einer ausgefahrenen Position, in welcher das Verstellelement (12) aus dem Gehäuseinnenraum (11) herausragt, und einer eingefahrenen Position, in welcher es vollständig im Gehäuseinnenraum (11) angeordnet ist, - ein aus dem Gehäuseinnenraum (11) durch das Gehäuse (10) nach außen herausragendes Betätigungselement (16), mittels welchem das Verstellelement (12) zwischen der eingefahrenen und der ausgefahrenen Position verstellbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (12) zum Verstellen des Eingriffselements (8) zwischen seiner Inaktiv-Position und den beiden einen Aktiv-Positionen ein linear verstellbares Aktuatorelement (23) umfasst, welches verstellbar ist zwischen zumindest einer ausgefahrenen Position, in welcher es zum Verstellen des Eingriffselements (8) mit dem Betätigungselement (16) zusammenwirkt, und einer eingefahrenen Position, in welcher keine solche Wirkverbindung möglich ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (23) in der ausgefahrenen Position derart angeordnet ist, dass das Eingriffselement (8) aufgrund der vom ersten oder zweiten Nocken (4a, 4b) auf den Nockenfolger (3) bewirkten Hubbewegung gegen das Aktuatorelement (23) gedrückt und auf diese Weise in seine erste oder zweite Aktiv-Position verstellt wird, in welcher es in die erste bzw. zweite Kulissenführung (9a, 9b) eingreift.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (16) mittels eines im Gehäuseinnenraum (11) vorgesehenen Verstellmechanismus derart mit dem Verstellelement (12) zusammenwirkt, dass das in die ausgefahrene Position verstellte Verstellelement (12) bei Betätigung des Betätigungselements (16) in die eingefahrene Position verstellt wird und bei in die eingefahrene Position verstelltem Verstellelement (12) in die ausgefahrene Position verstellt wird.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Kulissenführung (9a) eine erste Kulissentiefe (t1) aufweist, die größer ist als eine zweite Kulissentiefe (t2) der zweiten Kulissenführung (9b), und/oder dass - die zweite Kulissenführung (9b) eine zweite Kulissenbreite (b2) aufweist, die größer ist als eine erste Kulissenbreite (b1) der ersten Kulissenführung (9a).
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine entlang der axialen Richtung (A) gemessene Breite (x1) des Verstellelements (12) des Eingriffselements (8) der ersten Kulissenbreite (b1) entspricht und eine entlang der axialen Richtung (A) gemessene Breite (x2) des Gehäuses (10) des Eingriffselements (8) der zweiten Kulissenbreite (b2) entspricht.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - in der ersten Aktiv-Position des Eingriffselements (8) das Verstellelement (12) in die erste Kulissenführung (9a) eingreift, - in der zweiten Aktiv-Position des Eingriffselements (8) das Gehäuse (10) des Eingriffselements (8) in die zweite Kulissenführung (9b) eingreift, - in der Inaktiv-Position das Gehäuse (10) und das Verstellelement (12) des Eingriffselements (8) im Abstand zu den beiden Kulissenführungen (9a, 9b) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (3) für das Eingriffselement (8) eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung (19) zum lösbaren Fixieren des Eingriffselements (8) in der Inaktiv-Position sowie in den beiden Aktiv-Positionen besitzt, wobei die Eingriffselement-Fixiereinrichtung (19) ein federbeaufschlagtes Fixierelement (20) aufweist, welches in der ersten Aktiv-Position des Eingriffselements (8) in einer am Eingriffselement (8) vorhandenen ersten Aufnahme (21a) aufgenommen ist und in der zweiten Aktiv-Position in einer am Eingriffselement (8) vorhandenen zweiten Aufnahme (21b) aufgenommen ist und in der Inaktiv-Position in einer am Eingriffselement (8) vorhandenen dritten Aufnahme (21c) aufgenommen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) des Eingriffselements (8) eine Umfangswand (22) aufweist, auf welcher die drei Aufnahmen (21a, 21b, 21c) als Umfangsnuten (25a, 25b, 25c) ausgebildet und im Abstand zueinander angeordnet sind.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Nockenfolger (3) einen Rollenbolzen (5) umfasst, auf welchem eine Rolle (6) angeordnet ist, - dass die Antriebsverbindung zwischen Nockenfolger (3) und Nockenwelle (2) mittels der Verstelleinrichtung (7) verstellbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher der Nockenfolger (3) mit dem ersten Nocken (4a) antriebsverbunden ist, und einer zweiten Position, in welcher der Nockenfolger (3) mit dem zweiten Nocken (4b) antriebsverbunden ist, - die Antriebsverbindung zwischen Nockenfolger (3) und Nockenwelle (2) durch Eingriff des Eingriffselements (8) in die erste Kulissenführung (9a) von der ersten in die zweite Position verstellt wird und durch Eingriff des Eingriffselements (8) in die zweite Kulissenführung (9b) von der zweiten in die erste Position verstellt wird, oder umgekehrt.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - auf der Nockenwelle (2) drei Nocken drehfest (4a, 4b, 4c) angebracht sind, - der Nockenfolger (3) einen Rollenbolzen (5) umfasst, auf welchem eine Rolle (6) angeordnet ist, - dass die Antriebsverbindung zwischen Nockenfolger (3) und Nockenwelle (2) zur axialen Verstellung des Nockenfolgers (3) relativ zur Nockenwelle (2) mittels der Verstelleinrichtung (17) verstellbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher der Nockenfolger (3) mit dem ersten Nocken (4a) antriebsverbunden ist, einer zweiten Position, in welcher der Nockenfolger (3) mit dem zweiten Nocken (4b) antriebsverbunden ist, und einer dritten Position, in welcher der Nockenfolger (3) mit dem dritten Nocken (4c) antriebsverbunden ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventiltrieb eine dritte Kulissenführung (9c) umfasst, welche mit einem zusätzlichen Eingriffselement (8*) der Verstelleinrichtung (17) zusammenwirkt, und mittels welchem der Nockenfolger (3) zwischen der ersten und der dritten Position verstellbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Eingriffselement (8*) zwischen einer Aktiv-Position, in welcher es in die dritte Kulissenführung (9c) eingreift, und einer Inaktiv-Position, in welcher es mit der dritten Kulissenführung (9c) außer Eingriff steht, verstellbar ist.
Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.