DE102016222046A1

DE102016222046A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016222046A1
Application number: DE102016222046.2A
Authority: DE
Inventors: Patrick Altherr; Jörg Bürßner; Dirk Füllgrabe; Thorsten Ihne; Rolf Kirschner; Peter Mantler; Timo Rigling; Markus Walch
Original assignee: Mahle International GmbH; ETO Magnetic GmbH
Current assignee: ETO Magnetic GmbH
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2018-05-17
Also published as: WO2018087242A1; CN110088434B; CN110088434A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb (1) umfasst eine um eine Drehachse (D) drehbaren Nockenwelle (2) und mit einen mit der Nockenwelle (2) antriebsverbundenen Nockenfolger (3). der Nockenfolger (3) umfasst eine mit der Nockenwelle (2) zusammenwirkende Verstelleinrichtung (7) zur axialen Verstellung des Nockenfolgers (3) zwischen einer ersten und einer zweiten Position. Die Verstelleinrichtung (7) umfasst ein verstellbares mechanisches Eingriffselement (8), welche zum axialen Verstellen des Nockenfolgers (3) zwischen einer Aktiv-Position, in welcher es in eine an der Nockenwelle (2) vorhandenen Kulissenführung (9) eingreift, und einer Inaktiv-Position, in welcher es mit dieser Kulissenführung (9) nicht in Eingriff steht, entlang einer ersten Richtung (R) linear verstellbar ist. Weiterhin umfasst die Verstelleinrichtung (7) zum Verstellen des einen Eingriffselements (8) zwischen seiner ersten und seiner zweiten Position zumindest einen entlang einer zweiten Richtung (R) linear verstellbaren Aktuator (5). Die erste Richtung (R) verläuft quer zur zweiten Richtung (R).

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb.
Mit Hilfe eines verstellbaren, herkömmlichen Ventiltriebs, der zwei Nocken unterschiedlichen Nockenhubes umfassen kann, ist es möglich, den Zylinder einer Brennkraftmaschine in zwei verschiedenen Betriebsmodi zu betreiben. Wird anstelle zweier Nocken unterschiedlichen Hubs nur ein einziger Nocken und - anstelle eines zweiten Nockens - ein Grundkreis ohne Nockenhub verwendet, so lässt sich der Zylinder mit Hilfe des Ventiltriebs abschalten. In einem solchen, abgeschalteten Zustand wirkt ein mit einem Gaswechselventil des Zylinders gekoppelter Nockenfolger nicht mit dem einzigen Nocken, sondern mit besagtem Grundkreis zusammen, so dass das Gaswechselventil nicht betätigt wird.
Ein Ventiltrieb der eingangs genannten Art ist aus der DE 199 45 340 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Ventiltrieben 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 und mit einen mit der Nockenwelle antriebsverbundenen Nockenfolger. Auf der Nockenwelle können jeweils drehfest und axial benachbart zueinander ein erster Nocken und ein zweiter Nocken angeordnet sein. Dabei ist der Nockenfolger entlang einer axialen Richtung zwischen einer ersten Position, in welcher er mit dem ersten Nocken antriebsverbunden ist, und einer zweiten Position verstellbar, in welcher er mit dem zweiten Nocken antriebsverbunden ist. In Weiterbildungen ist Bereitstellung einer größeren Anzahl an Nocken denkbar.
Weiterhin umfasst der Nockenfolger eine mit der Nockenwelle zusammenwirkende Verstelleinrichtung zur axialen Verstellung des Nockenfolgers zwischen der ersten und der zweiten Position. Erfindungsgemäß umfasst die Verstelleinrichtung ein verstellbares mechanisches Eingriffselement, welche zum axialen Verstellen des Nockenfolgers entlang einer ersten Richtung zwischen zumindest einer Aktiv-Position und einer Inaktiv Position linear verstellbar ist. In der zumindest einen Aktiv-Position greift das Eingriffselement in zumindest eine an der Nockenwelle vorhandenen Kulissenführung ein. In der Inaktiv-Position steht das Eingriffselement nicht mit der Kulissenführung in Eingriff. Die Verstelleinrichtung umfasst zum Verstellen des zumindest einen Eingriffselements zwischen seiner ersten und seiner zweiten Position zumindest einen entlang einer zweiten Richtung linear verstellbaren Aktuator.
Erfindungsgemäß verläuft die erste Richtung quer zur zweiten Richtung.
Dies hat zur Folge, dass mechanische Kräfte, die vom Eingriffselement auf den Aktuator ausgeübt werden, wenn das Eingriffselement zwischen der Inaktiv- und der Aktiv-Position verstellt werden soll, quer zur Verstellrichtung des Aktuatorelements auf dieses wirken. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise die auf den Aktuator einwirkenden mechanische Belastungen gegenüber herkömmlichen Ventiltrieben, bei welchen der Aktuator in Richtung der Verstellrichtung des Eingriffselements erfolgt, erheblich reduziert werden können. Darüber hinaus benötigt der erfindungsgemäße Ventiltrieb in Verstellrichtung des Eingriffselements, also entlang der ersten Richtung, besonders wenig Bauraum, da die Aktuatoren quer zu dieser Richtung verstellbar ausgebildet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die erste Richtung orthogonal zur zweiten Richtung. Mit anderen Worten, die Verstellung des Eingriffselements erfolgt bei dieser Ausführungsform entlang einer Richtung senkrecht zur Verstellrichtung des Aktuators. Die vom Aktuatorelement auf das Eingriffselement zum Verstellen desselben ausgebübten Kräfte sind also bei dieser Ausführungsform „echte“ Querkräfte. Diese Ausführungsform baut in der ersten Richtung besonders kompakt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Aktuator ein Aktuatorelement, welches entlang der zweiten Richtung linear verstellbar ist zwischen zumindest einer ausgefahrenen Position, in welcher es zum Verstellen des Eingriffselements mit diesem zusammenwirkt, und einer eingefahrenen Position, in welcher keine solche Wirkverbindung vorhanden bzw. möglich ist. Diese Variante erlaubt ein besonders schnelles Verstellen des Aktuators in eine Position, in welcher er zum Verstellen des Eingriffselements mit diesem zusammenwirkt.
Zweckmäßig ist das Aktuatorelement in der ausgefahrenen Position derart angeordnet, dass das Eingriffselement aufgrund der vom ersten oder zweiten Nocken auf den Nockenfolger bewirkten Hubbewegung entlang der ersten Richtung gegen das Eingriffselement gedrückt wird. Dies geschieht derart, dass das Eingriffselement in seine Aktiv-Position verstellt wird, in welcher es in die Kulissenführung eingreift. Diese Variante realisiert die gewünschte Kopplung zwischen Eingriffselement und Aktuatorelement auf besonders einfache Weise. Daraus ergeben sich Kostenvorteile bei der Herstellung des Ventiltriebs.
Besonders zweckmäßig kann der Aktuator ein Aktuatorgehäuse umfassen, aus welchem das Aktuatorelement zumindest in der ausgefahrenen Position herausragt. Bei dieser Variante ist entlang der zweiten Richtung im Abstand zum Aktuatorgehäuse ein Lagerelement des Aktuators angeordnet, an welcher sich das Aktuatorelement in seiner ausgefahrenen Position abstützt. Auf diese Weise kann das Aktuatorelement in seiner ausgefahrenen Position, in welcher es den vom Eingriffselement erzeugten Querkräften ausgesetzt ist, besonders wirksam mechanisch stabilisiert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Aktuatorelement zumindest abschnittsweise stiftartig ausgebildet. Bei dieser Variante weist das Aktuatorelement und einen ersten axialen Abschnitt auf, der einen größeren entlang der ersten Richtung gemessenen Abstand zur Drehachse der Nockenwelle aufweist als ein vom ersten axialen Abschnitt verschiedener, zweiter axialer Abschnitt. Diese Variante erlaubt die Realisierung eines Verstellmechanismus, bei welchem das Eingriffselement in zwei verschiedene Aktiv-Positionen verstellt werden kann.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Aktuatorelement zwischen zumindest zwei ausgefahrenen Positionen verstellbar. Diese Verstellbarkeit ist derart realisiert, dass das Eingriffselement in einer ersten ausgefahrenen Position mit dem ersten axialen Abschnitt des Aktuatorelements und in einer zweiten ausgefahrenen Position mit dem zweiten axialen Abschnitt des Aktuatorelements zusammenwirkt. Folglich kann das Eingriffselement vom ersten axialen Abschnitt in eine erste Aktiv-Position und vom zweiten axialen Abschnitt in eine zweite Aktiv-Position verstellt werden.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind an der Nockenwelle zwei Kulissenführungen vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform weist eine erste Kulissenführung eine entlang einer radialen Richtung der Nockenwelle gemessene erste Kulissentiefe auf. Eine zweite Kulissenführung weist eine entlang der radialen Richtung der Nockenwelle gemessene zweite Kulissentiefe auf. Vorzugsweise weist die zweite Kulissentiefe einen größeren Wert auf als die erste Kulissentiefe, oder umgekehrt. Auf diese Weise kann die erste Kulissenführung der ersten Aktiv-Position des Eingriffselements zugeordnet werden, und die zweite Kulissenführung kann der zweiten Aktiv-Position des Eingriffselements zugeordnet werden. Mittels der verschiedenen Kulissenführungen lassen somit unterschiedliche Verstellwege des Nockenfolgers ansteuern.
Bevorzugt weist das Eingriffselement daher neben der Inaktiv-Position nicht nur eine einzige Aktiv-Position, sondern zwei verschiedene Aktiv-Positionen auf. In einer ersten Aktiv-Position greift das Eingriffselement in die erste Kulissenführung ein. In einer zweiten Aktiv-Position greift das Eingriffselement in die zweite Kulissenführung ein.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind daher das Aktuatorelement mit den zwei axialen Abschnitten sowie die beiden Kulissenführungen derart ausgebildet, dass das Eingriffselement vom ersten axialen Abschnitt des Aktuatorelements durch mechanischen Kontakt in die erste Kulissenführung bewegt wird und vom zweiten axialen Abschnitt durch mechanischen Kontakt in die zweite Kulissenführung bewegt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind am Aktuatorelement zumindest drei axiale Abschnitte mit jeweils unterschiedlichem Abstand zur Drehachse in der ausgefahrenen Position des Aktuatorelements vorhanden. Bei dieser Weiterbildung besitzt das Eingriffselement zumindest drei Aktiv-Positionen. Entsprechend sind an der Nockenwelle zumindest drei Kulissenführungen unterschiedlicher Kulissentiefe vorhanden. Somit sind jedem axialen Abschnitt jeweils eine genau bestimmte Aktiv-Position und jeweils genau eine bestimmte Kulissenführung zugeordnet. Selbstredend kann in Weiterbildungen eine noch größere Anzahl an axialen Abschnitten, Aktiv Positionen und Kulissenführungen vorgesehen sein.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Ventiltrieb zum Zusammenwirken mit demselben Eingriffselement zwei Aktuatoren. Bei dieser Ausführungsform weist ein erstes Aktuatorelement eines ersten Aktuators einen in seiner ausgefahrenen Position entlang der ersten Richtung gemessenen ersten Abstand zur Drehachse der Nockenwelle auf. Entsprechend weist ein zweites Aktuatorelement eines zweiten Aktuators einen in seiner ausgefahrenen Position einen ebenfalls entlang der ersten Richtung gemessenen zweiten Abstand zur Drehachse der Nockenwelle auf. Dabei ist der zweite Abstand kleiner als der erste Abstand, oder umgekehrt. Auch diese Ausführungsform gestattet es, das Eingriffselement in zwei verschiedene Aktiv-Positionen zu verstellen. Mittels des ersten Aktuatorelements des ersten Aktuators kann das Eingriffselement folglich in eine erste Aktiv-Position verstellt werden. Mittels des zweiten Aktuatorelements des zweiten Aktuators kann das Eingriffselement in eine zweite Aktiv-Position verstellt werden.
Besonders bevorzugt sind die beiden Aktuatorelemente derart ausgebildet, dass sie in ihrer ausgefahrenen Position entlang der axialen Richtung der Nockenwelle bzw. der zweiten Richtung im Wesentlichen aneinander anliegen. Auf diese Weise können sich die Aktuatorelemente aneinander abstützen, so dass ihre Steifigkeit hinsichtlich der beim Kontakt mit dem Eingriffselement entlang der ersten Richtung wirkenden Kräfte erhöht wird.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Ventiltrieb zwei Aktuatoren, deren Aktuatorelemente sich entlang der zweiten Richtung gegenüberliegen. Diese Variante benötigt in radialer Richtung der Nockenwelle besonders wenig Bauraum.
Zweckmäßig umfasst der Nockenfolger für das ein Eingriffselement eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung zum lösbaren Fixieren des Eingriffselements in seiner Inaktiv-Position oder in seiner wenigstens einen Aktiv-Position. Bei dieser Variante weist besagte Eingriffselement-Fixiereinrichtung ein federbeaufschlagtes Fixierelement auf. Dieses ist in der Inaktiv-Position Position des Eingriffselements in einer am Eingriffselement vorgesehenen ersten Aufnahme aufgenommen. In der wenigstens einen Aktiv-Position des Eingriffselements ist das Fixierelement in einer am Betätigungselement vorgesehenen zweiten Aufnahme aufgenommen. Besonders zweckmäßig kann für jede Aktiv-Position des Eingriffselements an diesem jeweils eine individuelle Aufnahme vorgesehen sein.
Bevorzugt weist das Eingriffselement einen bolzenartig oder stiftartig ausgebildeten Grundkörper auf, auf dessen Umfangsseite die erste Aufnahme als erste Umfangsnut und die zweite Aufnahme als axial im Abstand angeordnete zweite Umfangsnut ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem vorangehend vorgestellten Ventiltrieb. Die voranstehend erläuterten Vorteile des Ventiltriebs überragen 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
2 bis 5 Varianten des Ventiltriebs der 1.

In den Figuren sind verschiedene Beispiele für einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 schematisch dargestellt. Grundsätzlich sind die in den Figuren gezeigten Beispiele miteinander kombinierbar, soweit dies sinnvoll ist.
Die 1 zeigt ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1 für eine Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1 umfasst eine um eine Drehachse D drehbare Nockenwelle 2 sowie eine mit der Nockenwelle 2 antriebsverbundenen Nockenfolger 3. Die Lage der Drehachse D definiert eine axiale Richtung A. Auf der Nockenwelle 3 ist drehfest ein erster Nocken 4a angebracht. Auf der Nockenwelle 3 ist axial benachbart zum ersten Nocken 4a ferner ein zweiter Nocken 4b angebracht. Der Nockenfolger 3 umfasst ferner eine Rolle 16 und ist entlang einer axialen Richtung A zwischen einer ersten Position verstellbar, in welcher die Rolle 16 des Nockenfolgers 3 mit dem ersten Nocken 4a antriebsverbunden ist, und einer zweiten Position, in welcher die Rolle 16 mit dem zweiten Nocken 4b antriebsverbunden ist.
Der Nockenfolger 3 weist ferner eine mit der Nockenwelle 2 zusammenwirkende Verstelleinrichtung 7 zur axialen Verstellung des Nockenfolgers 3 zwischen der ersten und der zweiten Position auf. Die mechanische Verstelleinrichtung 7 umfasst hierzu ein entlang einer ersten Richtung R₁ linear verstellbares mechanisches Eingriffselement 8, welche verstellbar ist zwischen einer Aktiv-Position, in welcher es in eine an der Nockenwelle 2 vorhandenen Kulissenführung 9 eingreift, und einer Inaktiv-Position, in welcher es mit dieser Kulissenführung 9a nicht in Eingriff steht. Die mechanische Verstelleinrichtung 7 besitzt zum Verstellen des Eingriffselements 8 zwischen seiner Aktivposition und seiner Inaktiv-Position einen entlang einer zweiten Richtung R₂ linear verstellbaren Aktuator 5. Die erste Richtung R₁ erstreckt sich quer - im Beispiel der Figuren orthogonal - zur zweiten Richtung R₂, welche wiederum identisch zur axialen Richtung A ist.
Der Aktuator 5, das Eingriffselement 8 und die Kulissenführung 9 der Verstelleinrichtung 7 dienen dazu, den Nockenfolger von der in 1 nicht gezeigten ersten Position in die in der 1 dargestellten zweiten Position des Nockenfolgers 3 zu verstellen. Ein weiterer Aktuator 5* mit einem weiteren Eingriffselement 8* und einer weiteren Kulissenführung 9* dienen zum Verstellen des Nockenfolgers 3 von der zweiten Position in die erste Position. Im Folgenden wird der Aufbau der Verstelleinrichtung anhand des Aktuators 5, des Eingriffselements 8 und der Kulissenführung 9 erläutert. Da der weitere Aktuator 5* mit dem weiteren Eingriffselement 8* und der weiteren Kulissenführung 9* in analoger Weise aufgebaut sind und folglich einem analogen Wirkprinzip folgen, gelten die nachfolgenden Erläuterungen mutatis mutandis auch für diese Komponenten der Verstelleinrichtung 7.
Der Aktuator 5 umfasst entsprechend 1 ein Aktuatorelement 6, welches entlang der zweiten Richtung R₂ linear verstellbar ist zwischen einer ausgefahrenen Position, in welcher es zum Verstellen des Eingriffselements 8 mit diesem zusammenwirkt, und einer eingefahrenen Position, in welcher keine solche Wirkverbindung besteht. 1 zeigt das Aktuatorelement 6 in seiner ausgefahrenen Position. Das Aktuatorelement 6 ist entsprechend 1 stiftartig ausgebildet. Der Aktuator 5 kann ein in 1 nur schematisch angedeutetes Aktuatorgehäuse 10 umfassen, aus welchem das Aktuatorelement 6 zumindest in der ausgefahrenen Position herausragt. In der ausgefahrenen Position des Aktuatorelements 6 wird das Eingriffselement 8 durch die vom ersten Nocken 4a auf den Nockenfolger 3 bewirkte Hubbewegung entlang der ersten Richtung R₁ - in 1 zusätzlich durch einen Pfeil 11 angedeutet - gegen das ausgefahrene Aktuatorelement 6 gedrückt. Auf diese Weise wird das Eingriffselement 8 in seine Aktiv-Position verstellt, in welcher es in die Kulissenführung 9 eingreift.
Wie die 1 anschaulich belegt, weist der Nockenfolger 3 für das Eingriffselement 8 eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung 22 zum lösbaren Fixieren des Eingriffselements 8 in der Aktivposition oder in der Inaktiv-Position auf. Erkennbar besitzt die Eingriffselement-Fixiereinrichtung 22 jeweils ein federbeaufschlagtes Fixierelement 23, welches in der Aktiv-Position des Eingriffselements 8 in einer am Eingriffselement 8 vorgesehenen ersten Aufnahme 24a aufgenommen ist. In der Inaktiv-Position des Eingriffselements 8 ist das Fixierelement 23 hingegen in einer am Eingriffselement 8 vorgesehenen zweiten Aufnahme 24b aufgenommen.
Das Eingriffselement 8 weist jeweils einen bolzenartig oder stiftartig ausgebildeten Grundkörper 26 auf. Auf einer Umfangsseite 27 des Grundkörpers 26 sind die erste Aufnahme 24a als erste Umfangsnut 25a und die zweite Aufnahme 24b als axial im Abstand dazu angeordnete, zweite Umfangsnut 25b ausgebildet.
Die 2 zeigt eine Variante des Beispiels der 1. Der Einfachkeit halber ist der Ventiltrieb 1 in 2 nur im Bereich des Aktuators 6, des Eingriffselements 8 und der Kulissenführung 9 gezeigt. Im Beispiel der 2 weist das verstellbare und stiftartig ausgebildete Aktuatorelement 6 einen ersten axialen Abschnitt 12a auf, der entlang der zweiten Richtung R₂ in einen zweiten axialen Abschnitt 12b übergeht. Am Übergang zwischen den beiden axialen Abschnitten 12a, 12b ist eine radiale Stufe 13 ausgebildet. Der erste axiale Abschnitt 12a besitzt einen entlang der ersten Richtung R₁ gemessenen Abstand d₁ zur Drehachse D der Nockenwelle 2. Dieser Abstand d₁ ist größer ist als ein Abstand d₂ des zweiten axialen Abschnitts 12b des Aktuatorelements 6 zur Drehachse D, der ebenfalls entlang der ersten Richtung R₁ gemessen wird.
Im Beispiel der 2 ist das Aktuatorelement 6 zwischen seiner eingefahrenen Position und zwei ausgefahrenen Positionen, also insgesamt zwischen drei verschiedenen Positionen verstellbar. Des Weiteren ist an der Nockenwelle 2 nicht nur eine einzige Kulissenführung 9 vorgesehen, sondern zusätzlich zur Kulissenführung 9 eine weitere Kulissenführung 14. Im Folgenden wird die Kulissenführung 9 als erste Kulissenführung und die zusätzliche Kulissenführung 14 als zweite Kulissenführung bezeichnet. Die erste Kulissenführung 9 weist eine entlang der radialen Richtung R der Nockenwelle 2 bzw. der ersten Richtung R₁ gemessene erste Kulissentiefe t₁ auf. Die zweite Kulissenführung 14 weist eine entlang einer radialen Richtung R der Nockenwelle 2 gemessene zweite Kulissentiefe t₂ auf. Die zweite Kulissentiefe t₂ weist im Beispielszenario einen größeren Wert auf als die erste Kulissentiefe t₁.
Weiterhin weist das Eingriffselement 8 nicht nur eine einzige Aktiv-Position wie im Beispiel der 1 auf, sondern zwei verschiedene Aktiv-Positionen, zwischen welchen das Eingriffselement 8 entlang der ersten Richtung R₁ verstellt werden kann. In einer ersten Aktiv-Position ist das Eingriffselement 8 entlang der ersten Richtung R₁ derart relativ zur Nockenwelle 2 angeordnet, dass es in die erste Kulissenführung 9 mit Kulissenführung eingreifen kann. In einer zweiten Aktiv-Position - diese ist in 2 dargestellt - kann das Eingriffselement 6 in die zweite Kulissenführung 14 mit Kulissentiefe t2 eingreifen. Das Eingriffselement ist also zwischen drei verschiedenen Positionen verstellbar.
In der in 2 gezeigten, zweiten ausgefahrenen Position des Aktuatorelements 6 wird das Eingriffselement 8 durch die vom ersten Nocken 4a auf den Nockenfolger 3 bewirkte Hubbewegung (Pfeil 11 in 2) entlang der ersten Richtung R₁ gegen den zweiten axialen Abschnitt 12b des Aktuatorelements 6 gedrückt. Auf diese Weise wird das Eingriffselement 8 in besagte zweite Aktiv-Position verstellt, in welcher es in die zweite Kulissenführung 14 mit Kulissentiefe t₂ eingreift. Wird das Eingriffselement 8 hingegen in seine in 2 nicht gezeigte erste ausgefahrene Position verstellt, so wird das Eingriffselement 8 durch die vom ersten Nocken 4a auf den Nockenfolger 3 bewirkte Hubbewegung entlang der ersten Richtung R₁ gegen den ersten axialen Abschnitt 12a des Aktuatorelements 6 gedrückt. Auf diese Weise kann das Eingriffselement 8 in seine erste Aktiv-Position verstellt werden, in welcher es in die erste Kulissenführung 9 eingreift. Das Eingriffselement 8 wirkt also in der ersten ausgefahrenen Position mit dem ersten axialen Abschnitt 12a des Aktuatorelements 6 zusammen. In der zweiten ausgefahrenen Position wirkt das Eingriffselement 8 hingegen mit dem zweiten axialen Abschnitt 12b des Aktuatorelements 6 zusammen.
Im Beispiel der 2 ist die Eingriffselement-Fixiereinrichtung 22 gegenüber dem Beispiel der 1 um eine dritte Aufnahme 24c bzw. Umfangsnut 25c erweitert, die der zweiten Aktiv-Position des Eingriffselements 8 zugeordnet ist.
In einer in den Figuren nicht näher dargestellten Weiterbildung kann das Aktuatorelement 6 drei oder mehr axiale Abschnitte mit jeweils unterschiedlichem Abstand zur Drehachse D aufweisen. Entsprechend besitzt das Eingriffselement 8 bei dieser Weiterbildung zumindest drei Aktiv-Positionen. Entsprechend sind bei dieser Weiterbildung an der Nockenwelle zumindest drei Kulissenführungen unterschiedlicher Kulissentiefe vorhanden, so dass jedem axialen Abschnitt jeweils eine genau bestimmte Aktiv-Position und jeweils genau eine bestimmte Kulissenführung zugeordnet sind. Mittels einer derart ausgebildeten Weiterbildung lässt sich grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Verstellmechanismen realisieren.
Die 3 zeigt eine Variante des Beispiels der 1 und 2. Im Beispiel der 3 ist entlang der zweiten Richtung R₂ im Abstand zum Aktuatorgehäuse 10 des Aktuators 5 ein Lagerelement 17 des Aktuators 5 angeordnet. Das Aktuatorelement 6 des Aktuators 5 kann sich in seiner ausgefahrenen Position am Lagerelement 17 abstützten, so dass es mechanisch stabilisiert ist, wenn das Eingriffselement 8 zum Verstellen in seine Aktiv-Position gegen das Aktuatorelement 6 gedrückt wird. Das Lagerelement 17 kann hierzu eine Ausnehmung 15 aufweisen, in welcher das Aktuatorelement 6 in der ausgefahrenen Position teilweise aufgenommen ist.
Die 4 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der 1. Demnach kann der Ventiltrieb 1 nicht nur mit einem einzigen Aktuator 5, sondern mit zwei Aktuatoren 5a, 5b ausgestattet sein, welche beide wie anhand der 1 beschrieben mit dem Eingriffselement 8 zusammenwirken. Die Aktuatorelemente 6a, 6b der beiden Aktuatoren 5a, 5b können unabhängig voneinander zwischen ihrer ausgefahrenen und ihrer eingefahrenen Position verstellt werden. Die beiden Aktuatorelemente 6a, 6b liegen einander entlang der zweiten Richtung R₂ gegenüber.
In 4 sind die Aktuatorelemente 6a, 6b der beiden Aktuatoren 5a, 5b jeweils in ihrer ausgefahren Position gezeigt. Ein erstes Aktuatorelement 6a eines ersten Aktuators 5a besitzt in seiner ausgefahrenen Position einen entlang der ersten Richtung R₁ gemessenen Abstand a₁ zur Drehachse D der Nockenwelle 2. der kleiner ist als ein entlang der ersten Richtung R₁ gemessener Abstand a₂ des zweiten Aktuatorelements 6b des zweiten Aktuators 5b in seiner ausgefahrenen Position. Die beiden Aktuatorelemente 6a, 6b realisieren daher dasselbe Wirkprinzip wie das Aktuatorelement 6 mit zwei axialen Abschnitten 12a, 12b gemäß 2. Die beiden Aktuatorelemente 6a, 6b erlauben also eine Verstellung des Eingriffselements 8 zwischen einer Inaktiv-Position und zwei Aktiv-Positionen, also zwischen zumindest drei verschiedenen Positionen entlang der ersten Richtung R₁.
Wie die 4 erkennen lässt, liegen die beiden Aktuatorelemente 6a, 6b der Aktuatoren 5a, 5b in ihrer ausgefahrenen Position entlang der axialen Richtung A der Nockenwelle 2 bzw. entlang der zweiten Richtung R₂ im Wesentlichen aneinander an oder sind entlang der radialen Richtung R bzw. der ersten Richtung R₁ in einem geringen Abstand zueinander angeordnet, der vorzugsweise höchstens 0,5 mm beträgt. Auf diese Weise können sich die beiden Aktuatorelemente 6a, 6b im Bedarfsfall aneinander abstützen, was die mechanische Stabilität der beiden 6a, 6b verbessert, wenn das Eingriffselement 8 zwischen der Inaktiv-Position und den beiden Aktiv-Positionen verstellt werden soll.
Die 5 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der 4. Die 5 zeigt grundsätzlich eine Kombination der Beispiele gemäß den 2 und 4. Der Ventiltrieb 1 entsprechend 5 besitzt also zwei Aktuatoren 5a, 5b mit einem jeweiligen Aktuatorelement 6a, 6b. Die Aktuatorelemente 6a, 6b liegen einander in der zweiten Richtung R₂ bzw. der axialen Richtung A gegenüber. Jedes der beiden Aktuatorelemente 6a, 6b weist also einen ersten axialen Abschnitt 12a auf, der entlang der zweiten Richtung R in einen zweiten axialen Abschnitt 12b übergeht. Der erste axiale Abschnitt 12a besitzt einen entlang der ersten Richtung R₁ gemessenen Abstand d₁ zur Drehachse D der Nockenwelle 2, der größer ist als ein Abstand d₂ des zweiten axialen Abschnitts 12b zur Drehachse D. Auch der Abstand d₂ ist dabei entlang der ersten Richtung R₁ gemessen. Da je nach Einstellung der beiden Aktuatorelemente 6a,6b vier verschiedenen Abstände entlang der ersten Richtung R1 zur Drehachse D der Nockenwelle 2 realisiert werden können, erlaubt der Ventiltrieb 1 gemäß 5 erlaubt eine Verstellung des Eingriffselements zwischen einer Inaktiv-Position und gleich vier verschiedenen Aktiv-Positionen. In einer Weiterbildung kann für jede Aktiv-Position des Eingriffselements eine individuelle Kulissenführung vorgesehenen sein (in 5 ist der Übersichtlichkeit halber nur eine solche Kulissenführung 9 dargestellt).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19945340 A1 [0003]

Claims

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine, - mit einer um eine Drehachse (D) drehbaren Nockenwelle (2) und mit einem mit der Nockenwelle (2) antriebsverbundenen Nockenfolger (3), - wobei der Nockenfolger (3) eine Verstelleinrichtung (7) zur axialen Verstellung des Nockenfolgers (3) zwischen einer ersten und einer zweiten Position aufweist, - wobei die Verstelleinrichtung (7) ein verstellbares mechanisches Eingriffselement (8) umfasst, welches zum axialen Verstellen des Nockenfolgers (3) entlang einer ersten Richtung (R₁) linear verstellbar ist zwischen zumindest einer Aktiv-Position, in welcher es in zumindest eine an der Nockenwelle (2) vorhandenen Kulissenführung (9) eingreift, und einer Inaktiv-Position, in welcher es mit dieser Kulissenführung (9) nicht in Eingriff steht, - wobei die Verstelleinrichtung (7) zum Verstellen des zumindest einen Eingriffselements (8) zwischen seiner Inaktiv-Position und seiner zumindest einen Aktiv-Position zumindest einen entlang einer zweiten Richtung (R₂) linear verstellbaren Aktuator (5; 5a, 5b) umfasst, - wobei die erste Richtung (R₁) quer zur zweiten Richtung (R₂) verläuft.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (R₁) orthogonal zur zweiten Richtung (R₂) verläuft.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5; 5a, 5b) ein Aktuatorelement (6; 6a, 6b) umfasst, welches entlang der zweiten Richtung (R₂) linear verstellbar ist zwischen zumindest einer ausgefahrenen Position, in welcher es zum Verstellen des Eingriffselements (8) mit diesem zusammenwirkt, und einer eingefahrenen Position, in welcher keine solche Wirkverbindung möglich ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (6; 6a, 6b) 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 entlang der ersten Richtung (R₁) gegen das Eingriffselement (8) gedrückt und auf diese Weise seine in seine Aktiv-Position verstellt wird, in welcher es in die Kulissenführung (9) eingreift.
Ventiltrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass - der Aktuator (5; 5a, 5b) ein Aktuatorgehäuse (10) umfasst, aus welchem das Aktuatorelement (6; 6a, 6b) zumindest in der ausgefahrenen Position herausragt, - entlang der zweiten Richtung (R₂) im Abstand zum Aktuatorgehäuse (10) ein Lagerelement (17) des Aktuators (5; 5a, 5b) angeordnet ist, an welcher sich das Aktuatorelement (6; 6a, 6b) in seiner ausgefahrenen Position abstützt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (6; 6a, 6b) zumindest abschnittsweise stiftartig ausgebildet ist und einen ersten axialen Abschnitt (12a) aufweist, der einen größeren entlang der ersten Richtung (R₁) gemessenen Abstand (d₁) zur Drehachse (D) der Nockenwelle (2) aufweist als ein vom ersten axialen Abschnitt (12a) verschiedener, zweiter axialer Abschnitt (12b) des Aktuatorelements (6; 6a, 6b).
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (6; 6a, 6b) zwischen zumindest zwei ausgefahrenen Positionen verstellbar ist, so dass das Eingriffselement (8) in einer ersten ausgefahrenen Position mit dem ersten axialen Abschnitt (12a) des Aktuatorelements (6; 6a, 6b) zusammenwirkt und in einer zweiten ausgefahrenen Position mit dem zweiten axialen Abschnitt (12b) des Aktuatorelements (6; 6a, 6b) zusammenwirkt.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nockenwelle zwei Kulissenführungen (9, 14) vorgesehen sind, wobei eine erste Kulissenführung (9) eine entlang einer radialen Richtung (R) der Nockenwelle (2) gemessene erste Kulissentiefe (t₁) aufweist und eine zweite Kulissenführung (t2) eine entlang der radialen Richtung (R) der Nockenwelle (2) gemessene zweite Kulissentiefe (t₂) aufweist, wobei die zweite Kulissentiefe (t₂) vorzugsweise einen größeren Wert aufweist als die erste Kulissentiefe (t₁).
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement (8) eine erste Aktiv-Position aufweist, in welcher es in die erste Kulissenführung (9) eingreift, und eine zweite Aktiv-Position aufweist, in welcher es in die zweite Kulissenführung (14) eingreift.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (6) mit den zwei axialen Abschnitten (12a, 12b) und die beiden Kulissenführungen (9, 14) derart ausgebildet sind, dass das Eingriffselement (8) vom ersten axialen Abschnitt (12a) in die erste Kulissenführung (9) verstellt wird und vom zweiten axialen Abschnitt (12b) in die zweite Kulissenführung (14) verstellt wird.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass - am Aktuatorelement (5; 5a, 5b) zumindest drei axiale Abschnitte mit jeweils unterschiedlichem Abstand zur Drehachse (D) in der ausgefahrenen Position des Aktuatorelements (6; 6a, 6b) vorhanden sind, - dass Eingriffselement (8) zumindest drei Aktiv-Positionen besitzt, und - dass an der Nockenwelle (2) zumindest drei Kulissenführungen unterschiedlicher Kulissentiefe vorhanden sind, so dass jedem axialen Abschnitt jeweils eine genau bestimmte Aktiv-Position und jeweils genau eine bestimmte Kulissenführung zugeordnet sind.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zusammenwirken mit demselben Eingriffselement (8) zwei Aktuatoren (5a, 5b) vorhanden sind, wobei ein erstes Aktuatorelement (6a) eines ersten Aktuators (5a) zumindest in seiner ausgefahrenen Position einen kleineren, entlang der ersten Richtung (R₁) gemessenen Abstand (a₁) zur Drehachse (D) der Nockenwelle (2) aufweist als ein zweiten Aktuatorelements (6b) eines zweiten Aktuators (5b) in seiner ausgefahrenen Position.
Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Aktuatorelemente (6a, 6b) derart ausgebildet sind, dass sie in ihrer ausgefahrenen Position entlang der axialen Richtung (A) der Nockenwelle (2) im Wesentlichen aneinander anliegen.
Ventiltrieb nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorelemente (6a, 6b) der zwei Aktuatoren (5a, 5b) entlang der zweiten Richtung (R₂) gegenüberliegen.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (3) für das Eingriffselement (8) eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung (22) zum lösbaren Fixieren des Eingriffselements (8) in der Inaktiv-Position oder in der zumindest einen Aktiv-Position besitzt, wobei die Eingriffselement-Fixiereinrichtung (22) ein federbeaufschlagtes Fixierelement (23) aufweist, welches in der ersten Inaktiv-Position des Eingriffselements (8) in einer am Eingriffselement (8) vorgesehenen ersten Aufnahme (24a) aufgenommen ist und in der zumindest einen Aktiv-Position in zumindest einer am Eingriffselement (8) vorgesehenen zweiten Aufnahme (24b) aufgenommen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement (8) jeweils einen bolzenartig oder stiftartig ausgebildeten Grundkörper (26) aufweist, auf dessen Umfangsseite (27) die erste Aufnahme (24a) als erste Umfangsnut (25a) und die zweite Aufnahme (24b) als axial im Abstand angeordnete zweite Umfangsnut (25b) ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche.