DE102018111185A1

DE102018111185A1 - Variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors und Verfahren zu dessen Steuerung

Info

Publication number: DE102018111185A1
Application number: DE102018111185.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Pribek; Frank Himsel; Harald Elendt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-11-14

Abstract

Variabler Ventiltrieb (2) eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder (Z4, Z5, Z6), dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Primärnocken (16) und einen Sekundärnocken (18) einer Nockenwelle (14) erzeugbar sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels (22, 90) selektiv auf mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil übertragbar ist, wobei der jeweilige Schlepphebel einen mit dem zugeordneten Primärnocken (16) zum Abgreifen eines Nockenprofils des Primärnockens und mit dem zugeordneten Gaswechselventil zu dessen Betätigung in Kontakt befindlichen Primärhebel (24) sowie einen mit dem zugeordneten Sekundärnocken (18) zum Abgreifen eines Nockenprofils des Sekundärnockens in Kontakt befindlichen und über eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten Schaltbolzens (30) mit dem Primärhebel (24) koppelbaren Sekundärhebel (26) aufweist, wobei die jeweiligen Schaltbolzen (30) über Verbindungselemente (36, 37) mit einem langgestreckten Schaltmittel (46) gekoppelt sind. Mindestens eines der Verbindungselemente ist als starres Verbindungselement (37) ausgebildet ist, mittels dem der Schaltbolzen (30) des betreffenden Schlepphebels zum zeitlich optimalen Beginnen und Durchführen des Schaltvorgangs direkt betätigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Primärnocken und einen Sekundärnocken einer Nockenwelle erzeugbar sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels selektiv auf mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil übertragbar ist, wobei der jeweilige Schlepphebel einen mit dem zugeordneten Primärnocken zum Abgreifen eines Nockenprofils des Primärnockens und mit dem zugeordneten Gaswechselventil zu dessen Betätigung in Kontakt befindlichen Primärhebel sowie einen mit dem zugeordneten Sekundärnocken zum Abgreifen eines Nockenprofils des Sekundärnockens in Kontakt befindlichen und über eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten Schaltbolzens mit dem Primärhebel koppelbaren Sekundärhebel aufweist, wobei die jeweiligen Schaltbolzen der Schlepphebel über Verbindungselemente mit einem langgestreckten Schaltmittel gekoppelt sind, welches oberhalb der Schlepphebel parallel zu der Nockenwelle angeordnet und mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft eines Federelementes aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist, wobei die Verbindungselemente jeweils mit ihrem oberen Ende an dem langgestreckten Schaltmittel und mit ihrem unteren Ende an einem stirnseitigen Ende des Schaltbolzens des jeweiligen Schlepphebels anliegen, eingreifen oder befestigt sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Ventiltriebs.
Schaltbare Ventiltriebe von Verbrennungskolbenmotoren sind in unterschiedlichen Bauarten bekannt. So können Ventiltriebe einzelner Zylinder oder Gruppen von Zylindern eines Verbrennungskolbenmotors durch eine Abschaltung des übertragbaren Ventilhubs deaktiviert und damit in Verbindung mit einer Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung für die betreffenden Zylinder der Kraftstoffverbrauch sowie die Schadstoffemissionen des Verbrennungskolbenmotors im Teillastbetrieb gesenkt werden. Andererseits können die durch Ventiltriebe von Einlass- und/oder Auslassventilen eines Verbrennungskolbenmotors übertragbaren Hubverläufe durch eine Hubumschaltung geändert und damit in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie der Motordrehzahl und der Motorlast, an den aktuellen Betriebszustand des Verbrennungskolbenmotors angepasst werden. Hierdurch können die Motorleistung und das Drehmoment erhöht sowie der spezifische Kraftstoffverbrauch des Verbrennungskolbenmotors verringert werden.
Bei variablen Ventiltrieben sind üblicherweise jeweils zwei relativ zueinander verschiebbare oder drehbare Bauteile eines schaltbaren Hubübertragungselementes vorgesehen. Bei den schaltbaren Hubübertragungselementen handelt es sich meistens um schaltbare Tassenstößel, Rollenstößel, Kipphebel oder Schlepphebel. Bei abschaltbaren Ventiltrieben ist das eine Bauteil mit dem zugeordneten Nocken einer Nockenwelle und das andere Bauteil mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils in Stellverbindung. Beide Bauteile sind über ein zumeist als Koppelbolzen ausgeführtes Koppelelement miteinander koppelbar oder entkoppelbar.
Im gekoppelten Zustand wird der Ventilhub des zugeordneten Nockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im entkoppelten Zustand dagegen nicht, so dass der betreffende Ventileinlass oder Ventilauslass des jeweiligen Zylinders dann geschlossen bleibt. Der Koppelbolzen ist üblicherweise axialbeweglich in einer Bohrung des einen Bauteils geführt und in eine Koppelbohrung des anderen Bauteils verschiebbar. Mittels eines Federelements wird der Koppelbolzen in einer Ruhestellung gehalten sowie durch die Beaufschlagung mit einer Stellkraft gegen die Rückstellkraft des Federelementes in eine Betätigungsstellung verschoben und dort gehalten. Bei abschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens meistens dem gekoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselementes und die Betätigungsstellung dem entkoppelten Zustand der Bauteile.
Bei umschaltbaren Ventiltrieben ist das eine Bauteil mit einem zugeordneten Primärnocken einer Nockenwelle mit einem bestimmten Ventilhub sowie mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils und das andere Bauteil mit einem zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle mit einem größeren Ventilhub oder mit einem Zusatzhub in Stellverbindung. Im entkoppelten Zustand wird der Ventilhub des Primärnockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im gekoppelten Zustand wird dagegen der jeweils größere Ventilhub des Primär- oder Sekundärnockens auf das Gaswechselventil übertragen. Bei umschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens meistens dem entkoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselements und die Betätigungsstellung dem gekoppelten Zustand der Bauteile.
Für die Verstellung von Koppelelementen schaltbarer Hubübertragungselemente sind bereits verschiedene Konzepte bekannt. Eine hydraulische Verstellung erfolgt üblicherweise über magnetventilgesteuerte Schaltdruckleitungen, wie es beispielsweise in der DE 10 2006 057 894 A1 für eine Hubabschaltung und in der DE 10 2006 023 772 A1 für eine Hubumschaltung eines Gaswechselventils beschrieben ist. Für eine gruppenweise selektive Hubabschaltung oder Hubumschaltung sind getrennte Schaltdruckleitungen mit jeweils einem zugeordneten Schaltventil erforderlich, wie dies beispielsweise aus der DE 102 12 327 A1 bekannt ist. Die Zuführung des Schaltdrucköls von der jeweiligen Schaltdruckleitung in ein schaltbares Hubübertragungselement erfolgt üblicherweise über ein mehrflutiges hydraulisches Abstützelement, wie es beispielsweise die DE 103 30 510 A1 zeigt. Eine elektromagnetische Verstellung von Koppelelementen schaltbarer Hubübertragungselemente erfolgt mittels Elektromagnete, welche mittelbar oder unmittelbar mit den Koppelelementen in Wirkverbindung stehen. Dies ist beispielsweise in der US 5 544 626 A oder in der DE 10 2016 220 859 A1 beschrieben.
Da die Anordnung von separaten hydraulischen Schaltdruckleitungen und zugeordneten Ventilen, oder von einzelnen elektrischen Schaltleitungen und zugeordneten Elektromagneten für jedes Koppelelement in beziehungsweise an einem Zylinderkopf eines Verbrennungskolbenmotors aufgrund beengter Platzverhältnisse relativ schwierig und aufwendig ist, wurde in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 101 792.5 ein variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors vorgeschlagen, bei dem der Ventilhub mehrerer funktionsgleicher Gaswechselventile mittels eines einzigen Aktuators abschaltbar oder umschaltbar ist. Die schaltbaren Schlepphebel dieses Ventiltriebs weisen jeweils einen Primärhebel und einen Sekundärhebel auf. Der Primärhebel ist mit seinem einen Ende an einem zugeordneten, gehäuseseitig gelagerten Abstützelement sowie mit seinem anderen Ende an dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils abgestützt und steht zwischen seinen Enden mit dem zugeordneten Primärnocken einer Nockenwelle in Kontakt. Der Sekundärhebel ist schwenkbar an dem Primärhebel gelagert, steht mit dem zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle in Kontakt, und ist mittels eines verschiebbaren Koppelelementes mit dem Primärhebel koppelbar.
Die Koppelelemente dieser schaltbaren Schlepphebel sind jeweils als ein axialbeweglich in einer Querbohrung des Primärhebels geführter Koppelbolzen ausgebildet, welcher über einen in einer Querbohrung des Sekundärhebels axialbeweglich gelagerten Schaltbolzen gegen die Rückstellkraft eines Federelementes in eine gegenüberliegende Koppelbohrung des Sekundärhebels verschiebbar ist. Jeder Schaltbolzen ragt mit seinem äußeren Ende aus dem Sekundärhebel heraus und steht an diesem über ein nach oben gerichtetes, als eine Blattfeder ausgebildetes Verbindungselement mit einem als Schaltstange, Schubleiste, Flachstab oder Schiene ausgebildeten langestreckten Schaltmittel in einer Verbindung. Dieses langgestreckte Schaltmittel ist oberhalb der Schlepphebel parallel zu der zugeordneten Nockenwelle angeordnet und mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft eines Federelements aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar. Die Blattfedern sind jeweils durch das Aufstecken mit einem Eingriff mit einer endseitig offenen Bohrung in eine an dem äußeren Ende des jeweiligen Schaltbolzens angeordnete Ringnut gelenkig an den Schaltbolzen befestigt und greifen mit ihrem anderen Ende spielbehaftet in jeweils eine Öffnung der Schaltstange ein.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 129 422.4 wurde ein ähnlicher variabler Ventiltrieb vorgeschlagen, bei dem jedoch die Blattfedern jeweils an ihrem oberen Ende starr an dem langgestreckten Schaltmittel befestigt sind, sowie mit ihrem unteren Ende spielbehaftet oder gleitbeweglich an der äußeren Stirnwand des Schaltbolzens des jeweiligen Schlepphebels anliegen. Durch die starre Befestigung der Blattfedern an dem langgestreckten Schaltmittel wird die Bewegung desselben bei dessen Verschiebung in Schaltrichtung von der Ruhestellung in die Schaltstellung auch unmittelbar von den Blattfedern durchgeführt sowie von diesen auf die Schaltbolzen der Schlepphebel übertragen. Aufgrund der gleitbeweglichen Verbindung zwischen den Blattfedern und den Schaltbolzen der Schlepphebel werden die Schaltbolzen, anders als bei dem Ventiltrieb aus der DE 10 2017 101 792.5 , nur mit einer weitgehend axialen Stellkraft, also ohne Querkraft beziehungsweise ohne Kippmoment beaufschlagt, wodurch die Schaltzeit der Schlepphebel verkürzt wird.
Die Schaltbolzen derjenigen Schlepphebel, deren Primärhebel die zugeordneten Primärnocken der Nockenwelle gerade im Bereich einer größeren oder der gleichen Hubhöhe abgreifen wie beim Abgreifen der Sekundärnocken durch die Sekundärhebel, werden durch die übertragene Stellkraft sofort axial nach innen verschoben, wodurch die betreffenden Schlepphebel durch die Ankopplung ihrer Sekundärhebel an die Primärhebel umgeschaltet werden. Die Schaltbolzen derjenigen Schlepphebel, deren Sekundärhebel die zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle gerade im Bereich einer größeren Hubhöhe abgreifen als beim Abgreifen der Primärnocken durch die Primärhebel, werden durch die übertragene Stellkraft zunächst nur axial nach innen vorgespannt. Diese Schaltbolzen werden erst dann nach innen verschoben, wenn bei weiterer Drehung der Nockenwelle die zugeordneten Primärnocken im Bereich einer größeren Hubhöhe als die Sekundärnocken abgegriffen werden oder die Primär- und Sekundärnocken zugleich im Grundkreis abgegriffen werden, sowie die Quer- und Koppelbohrungen in den Primär- und Sekundärhebeln der Schlepphebel fluchten, also koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Bei verschiedenen Ventilhubstrategien zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors mit Ventilhubabschaltung und/oder Ventilhubumschaltung ergeben sich aufgrund einer vorgegebenen Zündreihenfolge und vorgegebenen Ventilsteuerzeiten bestimmte Nockenwinkelbereiche beziehungsweise bestimmte Zeitfenster, innerhalb derer der Verriegelungsmechanismus der schaltbaren Schlepphebel betätigt werden muss. Für ein sogenanntes zyklustreues Schalten des Ventiltriebs über das Drehzahlspektrum des Verbrennungskolbenmotors, also ein mit der Nockenablaufbewegung an den Schlepphebeln bei der Drehung der Nockenwelle synchronisiertes Umschalten der schaltbaren Schlepphebel, bleibt häufig nur ein extrem kurzes Zeitfenster von wenigen Millisekunden Dauer, in dem der Verriegelungsvorgang zur Verriegelung des Sekundärhebels mit dem Primärhebel begonnen und vollständig abgeschlossen werden muss. In diesem Zeitraum muss das Schaltmittel mit dem Schaltbolzen bewegt und der Koppelbolzen vollständig in die Koppelbohrung geschoben sein.
Dies hat sich allerdings aufgrund der üblichen und kaum vollständig vermeidbaren toleranzbehafteten und/oder temperaturbedingten Streuungen in den Ketten der Bewegungsübertragung zwischen Aktuator, Verbindungselement, Schaltbolzen und Koppelbolzen einerseits sowie zwischen Nockenprofil und Anlauffläche für den Nocken andererseits als problematisch herausgestellt. Zudem benötigt der Linearaktuator bei seiner Ansteuerung für den Aufbau der erforderlichen Stellkraft zur Verschiebung des Schaltmittels einen bestimmten Zeitraum.
Wird das zyklustreue Schalten nicht eingehalten, so kann es zu Schaltproblem und Fehlfunktionen der schaltbaren Schlepphebel kommen. Beispielsweise kann es vorkommen, dass zwar eine Zylinderaktivierung erreicht wird, der Schaltbolzen jedoch nicht vollständig verschoben ist. Dadurch kommt es zu Teilüberdeckungen mit hohen Hertzschen Pressungen, die einen erhöhten Verschleiß der Bauteile des Ventiltriebs verursachen. Wenn der Schaltbolzen in der Trennebene zwischen Quer- und Koppelbohrungen verriegelt, besteht zudem die Gefahr von störenden Schaltgeräuschen und sogar von Fehlschaltungen, beispielsweise wenn ein begonnener Ventilhub abbricht, weil der Schaltbolzen aus der Trennebene zurückgedrängt wird. Mit zunehmender Motordrehzahl verschärft sich das beschriebene Problem aufgrund des drehzahlabhängig immer kleiner werdenden Zeitfensters, welches zum Schalten der Schlepphebel verfügbar ist, so dass häufig schon bei mittleren Motordrehzahlen kein Umschalten der schaltbaren Schlepphebel mehr möglich erscheint.
Bei der Verwendung von Blattfedern als Verbindungselemente zwischen dem vom Linearaktuator betätigten langestrecken Schaltmittel und den Schaltbolzen kann zwar mit einer Vorrichtung gemäß der DE 10 2017 129 424.4 die Schaltdauer der Schlepphebel gegenüber einer Vorrichtung gemäß der DE 10 2017 101 792.5 verkürzt werden. Allerdings können sich die Blattfedern durchbiegen, insbesondere wenn der Schaltbolzen beim Verschieben eine Gegenkraft erfährt, beispielsweise durch Reibungskräfte oder durch Querkräfte, wenn die Quer- und Koppelbohrungen in den Primär- und Sekundärhebeln der Schlepphebel beim Ablaufen des Nockens noch nicht exakt zueinander fluchten, der Schaltbolzen aber schon bewegt wird. Der Vorgang des elastischen Verbiegens der Blattfeder in Wirkverbindung mit den genannten Streuungen kann sich ungünstig zu einer undefinierten Veränderung der Schaltdauer und/oder zu einer undefinierten Verlagerung des Schaltzeitpunkts potenzieren. Zudem werden diejenigen der Schaltbolzen, welche zunächst durch die jeweiligen Blattfedern vorgespannt werden, selbständig und in nicht steuerbarer Weise, und damit möglicherweise zu ungünstigen Zeitpunkten betätigt. Angesichts des extrem kurzen Zeitfensters, das eine exakte Schaltsteuerung verlangt, ist das zyklustreue Schalten daher mit dem bisherigen Konzept der Blattfedern als Verbindungelemente nur weniger optimal umzusetzen und bedarf einer Weiterentwicklung.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors der eingangs genannten neueren Bauart vorzuschlagen, der vergleichsweise betriebssicherer ist. Insbesondere soll eine zeitgenaue Umschaltung der schaltbaren Schlepphebel erreicht werden, um ein zyklustreues Schalten der Schlepphebel sicherzustellen. Zudem soll ein solcher Ventiltrieb für den Einsatz im Antriebsstrang eines Fahrzeugs geeignet sein. Außerdem soll ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Ventiltriebs vorgeschlagen werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweils zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem variablen Ventiltrieb mit schaltbaren Schlepphebeln ein gemeinsames langgestrecktes Schaltmittel, welches an allen Schlepphebeln angreift und die Verriegelungsmechanismen zum Verriegeln des Primärhebels mit dem Sekundärhebel gleichzeitig mit einer Stellkraft beaufschlagt, einen Bauraumvorteil gegenüber Ventiltrieben mit mehreren separaten Schaltmitteln hat und kurze Schaltzeiten ermöglicht. Andererseits ist zu berücksichtigen, dass je nach Ventilhubstrategie, Zündfolge und Ventilsteuerzeiten des Verbrennungskolbenmotors, für die Steuerung der Schaltung der Schlepphebel nur ein sehr kleines Zeitfenster beziehungsweise eine nur geringe Zeitdauer nutzbar ist. Dies kann so weit gehen, dass schon bei kleinen toleranz- und/oder temperaturbedingten Streuungen, wie sie üblicherweise vorkommen, das verfügbare Zeitfenster nicht genau genutzt wird, wodurch ein zyklustreues Schalten des Ventiltriebs mittels des gemeinsamen langestreckten Schaltmittels gefährdet ist.
Die Stellkraft zum Verschieben des Schaltbolzens sollte gemäß den bisherigen Vorschlägen von dem langgestreckten Schaltmittel über eine Blattfeder, also ein elastisches Verbindungselement, auf den Schaltbolzen des jeweiligen Verriegelungsmechanismus wirken. Dies sollte immer dann und unmittelbar ohne Zwischenspeicherung der Stellkraft erfolgen, wenn der Primärhebel und der Sekundärhebel beim Ablaufen des Nockens gerade so zueinander ausgerichtet sind, dass der Verriegelungsweg des Schaltkolbens freigegeben ist, oder mittelbar mit Zwischenspeicherung der Stellkraft durch Vorspannen der Blattfeder erfolgen, solange der Verriegelungsweg des Schaltkolbens noch blockiert ist. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich mittels einer Kombination von starren Verbindungselementen und flexiblen Verbindungselementen, vorzugsweise mit mehreren in Stellrichtung fest miteinander gekoppelten starren Verbindungselementen, in Verbindung mit einer zeitlich getriggerten Betätigung des gemeinsamen langestreckten Schaltmittels, eine sehr zeitgenauer und zuverlässiger Umschaltung der Schlepphebel erreichen lässt, so dass die Vorteile des gemeinsamen Schaltmittels mit der Sicherstellung des zyklustreuen Schaltens kombinierbar sind.
Die Erfindung geht daher zunächst aus von einem variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Primärnocken und einen Sekundärnocken einer Nockenwelle erzeugbar sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels selektiv auf mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil übertragbar ist, wobei der jeweilige Schlepphebel einen mit dem zugeordneten Primärnocken zum Abgreifen eines Nockenprofils des Primärnockens und mit dem zugeordneten Gaswechselventil zu dessen Betätigung in Kontakt befindlichen Primärhebel sowie einen mit dem zugeordneten Sekundärnocken zum Abgreifen eines Nockenprofils des Sekundärnockens in Kontakt befindlichen und über eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten Schaltbolzens mit dem Primärhebel koppelbaren Sekundärhebel aufweist. Dabei sind die jeweiligen Schaltbolzen der Schlepphebel über Verbindungselemente mit einem langgestreckten Schaltmittel gekoppelt, welches oberhalb der Schlepphebel parallel zu der Nockenwelle angeordnet und mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft eines Federelementes aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist, wobei die Verbindungselemente jeweils mit ihrem oberen Ende an dem langgestreckten Schaltmittel und mit ihrem unteren Ende an einem stirnseitigen Ende des Schaltbolzens des jeweiligen Schlepphebels anliegen, eingreifen oder befestigt sind.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe hinsichtlich der Schaffung eines weiter verbesserten variablen Ventiltriebs sieht die Erfindung vor, dass mindestens eines der Verbindungselemente als ein starres Verbindungselement ausgebildet ist, mittels dem der Schaltbolzen des betreffenden Schlepphebels zum zeitlich optimalen Beginnen und Durchführen des Schaltvorgangs direkt betätigbar ist.
Mit diesem Ventiltrieb ist ein zyklustreues Schalten der schaltbaren Schlepphebel möglich. Dadurch können Teilüberdeckungen der Schaltbolzen in den Quer- und Koppelbohrungen der Schlepphebel sowie Fehlschaltungen vermieden werden. Dies verringert den Verschleiß und die Geräuschentwicklung des Ventiltriebs. Zudem wird das Schalten der Schlepphebel über einen größeren Drehzahlbereich des Verbrennungskolbenmotors möglich. Insbesondere können die Schlepphebel nun auch bei höheren Drehzahlen als bisher noch problemlos und zyklustreu umgeschaltet werden. Erreicht wird dies insbesondere durch ein exaktes Timing bei der Betätigung mindestens eines Schaltbolzens mindestens eines Schlepphebels mit einem starren Verbindungelement, welches über das langestreckte Schaltmittel ohne Durchzubiegen direkt auf den Schaltbolzen wirkt, wenn das Schaltmittel bei offenem Verriegelungsweg mittels des Linearaktuators in die Schaltstellung bewegt wird.
Gemäß einer Weiterbildung des Ventiltriebs gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei der Verbindungselemente als starre Verbindungselemente ausgebildet und über das langestreckte Schaltmittel miteinander gekoppelt sind, so dass die Schaltbolzen der betreffenden Schlepphebel durch das Schaltmittel nicht anders als gleichzeitig betätigt werden können.
Die Erfindung macht sich demnach zu ihrem Nutzen, dass während einer Ventilhuphase eines Gaswechselventils einzelne Schlepphebel nicht umgeschaltet werden können, da ihre Sekundärhebel die zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle gerade im Bereich einer größeren Hubhöhe abgreifen als beim Abgreifen der Primärnocken durch die Primärhebel. Bisher wurden als Blattfedern ausgebildete flexible Verbindungselemente verwendet, die beim Verschieben der Schaltbolzten durchbiegen und so temporär als Energiespeicher wirken können, indem sie die Schaltbolzen durch die übertragene Stellkraft zunächst nur axial nach innen vorspannen und erst dann nach innen verschieben, wenn bei weiterer Drehung der Nockenwelle die zugeordneten Primärnocken im Bereich einer größeren Hubhöhe als die Sekundärnocken abgegriffen werden oder die Primär- und Sekundärnocken zugleich in deren Grundkreis abgegriffen werden.
Die Erfindung schlägt insbesondere vor, anstelle von ausschließlich flexiblen beziehungsweise elastischen Verbindungselementen vorteilhaft eine Kombination aus starren Verbindungselementen wie Traversen, Querträger oder Querbalken und flexiblen Verbindungselementen an dem Ventiltrieb einzusetzen. Dies hat zur Folge, dass ein oder mehrere Verbindungselemente die Stellkraft zwischenspeichern können, und ein oder mehrere andere Verbindungselemente dies jedoch nicht können.
Das langestreckte Schaltmittel kann demnach nur dann in seine Schaltstellung verschoben werden, wenn der Verriegelungsweg aller Schlepphebel mit starren Verbindungselementen freigegeben ist. Dadurch soll ein Zeitfenster optimal genutzt werden, welches für das exakte Timing des Schaltvorgangs zur Verfügung steht. Durch dieses exakte Timing kann das zyklustreue Schalten gewährleistet werden. Mittels der Anzahl und Anordnung von starren Verbindungselementen kann das Zeitfenster zum optimalen Beginnen und Durchführen des Schaltvorgangs in seiner zeitlichen Dauer und zeitlichen Lage beeinflusst werden.
Gemäß einer weiter konkretisierten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verbrennungskolbenmotor ein V6-Motor ist, bei dem eine Zylinderbank, welche die vierten, fünften und sechsten Zylinder umfasst, eine Auslassnockenwelle aufweist, die mit jeweils einem je Zylinder angeordneten schaltbaren Schlepphebel zur Betätigung jeweils mindestens eines Auslassventils der vierten, fünften und sechsten Zylinder zusammenwirkt. Dabei sind diese Schlepphebel dem langestreckten Schaltmittel zugeordnet und mittels diesem schaltbar. Zudem ist einer der Schlepphebel über ein flexibles Verbindungselement, wie beispielsweise eine Blattfeder, sowie die beiden anderen der Schlepphebel jeweils über ein starres Verbindungselement, wie beispielsweise eine Traverse, mit dem langestreckten Schaltmittel verbunden.
Demnach kann bei einem V6-Motor an dessen Ventiltrieb eine zyklustreue Hubabschaltung oder eine zyklustreue Zylinderaktivierung, beispielsweise an den vierten und sechsten oder an den fünften und sechsten Zylindern erreicht werden. Dies ist allerdings nur beispielhaft zu sehen. Grundsätzlich können beliebige der Verbindungselemente starr oder flexibel ausgebildet sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs kann vorgesehen sein, dass der Linearaktuator als ein elektrisches, hydraulisches oder pneumatisches Antriebsaggregat ausgebildet ist. Demnach kann der Linearaktuator beispielsweise als ein Elektromagnet mit einem axialbeweglichen Anker, welcher in einem Spulenkörper geführt ist, ausgebildet sein. Derartige elektromagnetische Aktuatoren haben sich zum Verschieben eines Schaltmittels in der Motorentechnik bereits vielfach bewährt. Mittels eines den Aktuator ansteuernden Triggersignals kann dieser zu einem genauen Schaltzeitpunkt betätigt werden und mit kurzer Schaltzeit eine Linearbewegung erzeugen. Die Erfindung ist aber nicht auf derartige elektromechanische Ansteuerungen beschränkt. Alternativ dazu können auch hydraulische oder pneumatische Aktuatoren eingesetzt werden.
Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs sieht vor, dass der Linearaktuator eine Einrichtung zum temporären Blockieren der Längsversschiebung des Schaltmittels während des Aufbaus einer Stellkraft am Linearaktuator aufweist. Eine derartige Einrichtung kann in der Art einer Sicherheitskupplung wirken, indem die Stellkraft im Aktuator zunächst aufgebaut und anschließend schalartig abgegeben wird. Dadurch können sehr kurze Schaltzeiten erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das langestreckte Schaltmittel aus mehreren einzelnen Schaltmittelteilen besteht, welche über eine ein- oder mehrteilige Einrichtung zum temporären Speichern der Stellkraft zum Verschieben des Schaltmittels miteinander gekoppelt sind.
Beispielsweise kann das langestreckte Schaltmittel einfach oder mehrfach längsgeteilt und/oder quergeteilt ausgebildet sein. Die einzelnen Schaltmittelteile können mit Federelementen, wie Druckfedern, miteinander gekoppelt sein. Dadurch kann die Zwischenspeicherung der Stellkraft in das Schaltmittel verlegt werden. Den Schaltmittelteilen können jeweils ein oder mehrere Schlepphebel zugeordnet sein. Die Zuordnung der einzelnen Schlepphebel kann auf mehrere Schaltmittelteile verteilt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest ein schaltbarer Schlepphebel mit einem flexiblen Verbindungselement in einem Ensemble von schaltbaren Schlepphebeln mit flexiblen und mit starren Verbindungselementen einen Ausgangszustand aufweist, in dem der Primärhebel und der Sekundärhebel ohne Beaufschlagung durch den Primärnocken oder den Sekundärnocken derart zueinander ausgerichtet sind, dass eine Verriegelung gesperrt ist, und dass ein zusätzliches externes Betätigungsmittel, wie ein zusätzliches Nockenprofil, an der Nockenwelle angeordnet oder ausgebildet ist, mittels dessen der Primärhebel und der Sekundärhebel in eine verriegelbare Position relativ zueinander verschwenkbar sind.
Der Primärhebel und der Sekundärhebel sind üblicherweise mittels einer sogenannten Lost-Motion-Feder so zueinander ausgerichtet, dass die Quer- und Koppelbohrungen der Hebel im entspannten Zustand der Feder fluchten, so dass der Schlepphebel sich ohne Nockenbeaufschlagung beziehungsweise beim Abgreifen im Nockengrundkreis, ungespannt in einem verriegelbaren Ausgangzustand und bereit zum Schalten befindet. Gemäß der Erfindung kann es jedoch vorteilhaft sein, einzelne Schlepphebel, die beispielsweise für einen Nachhub eines zugeordneten Gaswechselventils vorgesehen sind und denen flexible Verbindungselemente zugeordnet sind oder aus funktionalen Gründen zugeordnet werden müssen, beispielsweise für eine Abgasrückführung bei einem Dieselmotor, vor der Freigabe der Verriegelung für einen kurzen Zeitraum zu blockieren und erst das Umschalten an einem vorgegebenen Nockenwinkel beziehungsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt zu ermöglichen. Dies kann mechanisch durch einen zusätzlichen Nockenhub, mittels dem der Verriegelungsmechanismus zunächst freigeschaltet werden muss, ermöglicht werden. Der dadurch erzielbare Effekt erweitert die gegenseitige Schaltblockade von Schlepphebeln mit starren Verbindungelementen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Timing des Schaltvorgangs, also auf den exakten Beginn und die exakte Dauer des Schaltvorgangs zur Sicherstellung des zyklustreuen Schaltens der Schlepphebel aus.
Zur Lösung der verfahrensbezogenen Aufgabe wird ein Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors vorgeschlagen, welcher mit mindestens ein funktionsgleiches Gaswechselventil pro Zylinder aufweist, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Primärnocken und einen Sekundärnocken einer Nockenwelle erzeugbar sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels selektiv auf mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil übertragbar ist, wobei der jeweilige Schlepphebel einen mit dem zugeordneten Primärnocken zum Abgreifen eines Nockenprofils des Primärnockens und mit dem zugeordneten Gaswechselventil zu dessen Betätigung in Kontakt befindlichen Primärhebel sowie einen mit dem zugeordneten Sekundärnocken zum Abgreifen eines Nockenprofils des Sekundärnockens in Kontakt befindlichen und über eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten Schaltbolzens mit dem Primärhebel koppelbaren Sekundärhebel aufweist, wobei die jeweiligen Schaltbolzen der Schlepphebel über Verbindungselemente mit einem langgestreckten Schaltmittel gekoppelt sind, welches oberhalb der Schlepphebel parallel zu der Nockenwelle angeordnet und mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft eines Federelementes aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist, und bei dem die Verbindungselemente jeweils mit ihrem oberen Ende an dem Schaltmittel und mit ihrem unteren Ende an einem stirnseitigen Ende des Schaltbolzens des jeweiligen Schlepphebels anliegen, eingreifen oder befestigt sind.
Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, dass das langgestreckte Schaltmittel zu einem vorgegebenem Schaltzeitpunkt in die Schaltstellung längsverschoben wird, wobei dieser Schaltzeitpunkt innerhalb eines maximalen zeitlichen Verriegelungsfensters liegt, welches zum Verriegeln von solchen Schlepphebeln nutzbar ist, denen starre Verbindungselemente zugeordnet sind, wobei eine vorab bestimmte Zeitdauer berücksichtigt wird, in welcher der Linearaktuator zu dessen Betätigung angesteuert und dessen Stellkraft zum Verschieben des Schaltmittels aufgebaut wird.
Beim Einsatz von mehreren starren Verbindungselementen stehen die betreffenden Schlepphebel über das langestreckte Schaltmittel in fester Verbindung zueinander. Die betreffenden Schlepphebel können also nur gemeinsam umgeschaltet werden. Ein individuelles Umschalten einzelner der miteinander hinsichtlich der Schaltung in Verbindung stehenden Schlepphebel wird demnach blockiert. Dies ist ein Vorteil, da sich durch eine geeignete Anordnung von Schlepphebeln mit starren und flexiblen Verbindungselementen ein relativ großes sogenanntes zeitliches Zielfenster erzeugen lässt. Dieses zeitliche Zielfenster ergibt sich aus derjenigen Dauer, in der sich zwei oder mehr Schlepphebel mit starren Verbindungselementen gegenseitig hinsichtlich ihrer Schaltung blockieren, sowie dem zeitlichen Verriegelungsfenster, welches maximal für den eigentlichen Verriegelungsvorgang verfügbar ist. Das zeitliche Zielfenster steht für die Ansteuerung des Linearaktuators für den betreffenden Schaltvorgang zur Verfügung. Insbesondere kann ein größerer Spielraum zum exakten Ansteuern des Aktuators zu dessen Betätigung gewonnen werden. Die Ansteuerung des Aktuators mit einem diesbezüglichen Triggersignal wird vorteilhaft auf einen möglichst späten Zeitpunkt gelegt, so dass annähernd die maximal mögliche Blockadedauer der Schaltung ausgenutzt wird.
Innerhalb einer Nockenwellenumdrehung ergibt sich ein bestimmter Winkelbereich für den eigentlichen Verriegelungsvorgang am Schlepphebel, also eine bestimmte verfügbare Verriegelungsdauer, die für den jeweiligen Verriegelungsmechanismus der hinsichtlich ihre Schaltung miteinander verbundenen Schlepphebel zum zwangsweise zeitgleichen gemeinsamen Koppeln ihrer jeweiligen Primärhebel und Sekundärhebel zur Verfügung steht. Die zeitliche Größe des Verriegelungsfensters entspricht dem maximalen Zeitraum, der für die vollständige Verriegelung zur Verfügung steht. Der eigentliche Verriegelungsvorgang wird aber in der Regel nur einen kleineren Teil des verfügbaren zeitlichen Verriegelungsfensters in Anspruch nehmen, so dass ein Ansteuersignal zum Betätigen des Aktuators bzw. zum Umschalten der Schlepphebel vorteilhaft möglichst nahe am Ende dieses Zeitraums liegen kann. Dadurch wird die maximal mögliche Blockadedauer der Schlepphebel mit starren miteinander gekoppelten Verbindungselementen ausgeschöpft. Hierdurch ergibt sich aber ein größerer Winkelbereich, nämlich das zeitliche Zielfenster, welches für die Ansteuerung des Linearaktuators zur Verfügung steht. Das Zielfenster kann umso größer sein, je mehr starre Verbindungselemente genutzt werden. Grundsätzlich ist sogar ein Ventiltrieb mit ausschließlich starren Verbindungselementen möglich, wenn dafür das Schaltmittel selbst mit einem mechanischen Energiespeicher zum Speichern der Stellkraft an einzelnen Schlepphebeln versehen ist.
Bei der ausschließlichen Verwendung von Blattfedern als Verbindungselemente wäre das zeitliche Zielfenster relativ klein. Die Ansteuerung des Linearaktuators müsste also sehr genau zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgen, um das zyklustreue zeitliche Verriegelungsfenster zum unmittelbaren Schalten der betroffenen Schlepphebel zu treffen. Hingegen ist bei der Erfindung ein größeres zeitliches Zielfenster für das Timing des Schaltvorgangs verfügbar. Dadurch ist mehr Zeit nutzbar, in welcher der Linearaktuator seine Stellkraft allmählich aufbauen kann.
Der Linearaktuator kann bei Bedarf mit einem mechanischen Zwischenspeicher versehen sein, der die aufgebaute Stellkraft zunächst zwischenspeichert und dann schlagartig freigeben kann. Die schlagartig verfügbare Stellkraft verringert die Stelldauer des Schaltbolzens und die zeitliche Streuung des Beginns der Stellbewegung des Schaltbolzens.
Der Kraftaufbau an dem langestreckten Schaltmittel durch den Aktuator kann vorzugsweise elektromechanisch erfolgen. Alternativ dazu ist auch eine hydraulische oder pneumatische Betätigung möglich. Im Falle eines elektromagnetischen Linearaktuators toleriert das größere zeitliche Zielfenster einen langsameren Aufbau des Magnetfeldes. Gegebenenfalls kann auf eine aufwendige Pulsweitenmodulation der Steuerung des Aktuators verzichtet werden. Zudem kann ein hochohmiger Aktuator verwendet werden, wodurch sich der Stromverbrauch verringert. Dies wiederum erlaubt die Verwendung eines kleineren Aktuators, wodurch Bauraum eingespart werden kann. Das größere zeitliche Zielfenster kompensiert zudem temperaturbedingte Streuungen beim Schaltprozess, so dass längere Schaltzeiten bei sehr niedrigen Außentemperaturen das zyklustreue Schalten nicht beeinträchtigen.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug, beispielsweise ein Nutzfahrzeug oder ein Personenkraftwagen, mit einem variablen Ventiltrieb, welcher wie beschrieben und gemäß zumindest einem der Vorrichtungsansprüche aufgebaut sowie zur Durchführung eines Verfahrens gemäß dem Verfahrensanspruch betreibbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors in einer perspektivischen Ansicht,
2 einen vergrößerten Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß 1 mit dem nicht umgeschalteten langgestreckten Schaltmittel und einem nicht umgeschalteten Schlepphebel sowie einem zwischen dem Schaltmittel und dem Schlepphebel angeordneten flexiblen Verbindungselement in einer Seitenansicht,
3 einen vergrößerten Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß 1 mit dem nicht umgeschalteten langgestreckten Schaltmittel und einem nicht umgeschalteten Schlepphebel sowie einem zwischen dem Schaltmittel und dem Schlepphebel angeordneten starren Verbindungselement in einer Seitenansicht,
4 ein Ventilhubdiagramm eines Ventiltriebs gemäß 1,
5 eine schematisierte Darstellung eines schaltbaren Schlepphebels mit einer Verriegelungssperre in Ruhelage in fünf verschiedenen Schaltphasen (a) bis (e), und
6 ein Nockenprofildiagramm zum Entsperren des Schlepphebels gemäß 5.

Einige Bauelemente in den Figuren stimmen überein, so dass sie mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.
In der perspektivischen Darstellung von 1 ist ein Ventiltrieb 2 eines V6-Verbrennungskolbenmotors teilweise abgebildet. Dargestellt ist lediglich eine von zwei Zylinderbänken mit drei in Reihe angeordneten vierten bis sechsten Zylindern Z4, Z5, Z6 und hierbei lediglich die Auslassseite mit zwei Auslassventilen pro Zylinder, soweit es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist. Ein Nockenwellenträger 4 eines zweiteiligen Zylinderkopfes des Verbrennungskolbenmotors weist vier halbkreisförmige erste Gleitlagerabschnitte 6 zur Lagerung einer nicht abgebildeten Einlassnockenwelle sowie vier halbkreisförmige zweite Gleitlagerabschnitte 8 zur Lagerung einer Auslassnockenwelle 14 auf. Die restlichen Gleitlagerabschnitte zur Lagerung der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle 14 sind jeweils Bestandteil von Lagerdeckeln 10, die nach dem Einsetzen der Nockenwellen 14 auf den Nockenwellenträger 4 aufgesetzt und mit diesem verschraubt werden. In 1 sind nur die Lagerdeckel 10 der Auslassnockenwelle 14 abgebildet.
Die nicht abgebildeten ersten Auslassventile jedes Zylinders Z4, Z5, Z6 sind über zugeordnete schaltbare Schlepphebel 22 hinsichtlich ihres übertragbaren Hubverlaufs umschaltbar. Dagegen weisen die ebenfalls nicht abgebildeten zweiten Auslassventile jedes Zylinders Z4, Z5, Z6 über zugeordnete nicht schaltbare Schlepphebel, die ebenfalls nicht abgebildet sind, eine konstante Hubübertragung auf. Hierzu weist die Auslassnockenwelle 14 für die ersten Auslassventile jeweils einen mittig angeordneten Primärnocken 16 und zwei axial beidseitig des Primärnockens 16 angeordnete Sekundärnocken 18 auf. Für die zweiten Auslassventile weist die Auslassnockenwelle 14 dagegen jeweils nur einen einzigen Nocken 20 auf.
Wie insbesondere in den Seitenansichten der 2 und 3 erkennbar ist, umfassen die schaltbaren Schlepphebel 22 jeweils einen Primärhebel 24 und einen Sekundärhebel 26. Der Primärhebel 24 ist auf seiner Unterseite endseitig an einem gehäuseseitig gelagerten Abstützelement 34 mit integriertem hydraulischem Ventilspielausgleichselement und gegenüberliegend an dem Ventilschaft des zugeordneten ersten Auslassventils abgestützt. Auf seiner Oberseite befindet sich der Primärhebel 24 über ein nicht erkennbares Element, das vorliegend als eine drehbar gelagerte Rolle ausgebildet ist, mit dem zugeordneten Primärnocken 16 zum Abgreifen seines Nockenprofils in Kontakt. Der Sekundärhebel 26 weist eine den Primärhebel 24 umgreifende rahmenförmige Gestalt auf und ist über ein ventilseitig angeordnetes Gelenk schwenkbar an dem Primärhebel 24 gelagert. Aufgrund der Federkraft einer als Schenkelfeder ausgebildeten Anpressfeder 28 befindet sich der Sekundärhebel 26 über nicht erkennbare seitliche Elemente, die vorliegend als in Längsrichtung konvex gewölbte Gleitflächen ausgebildet sind, in Kontakt mit den zugeordneten Sekundärnocken 18 zum Abgreifen deren Nockenprofil.
Die Koppelelemente der schaltbaren Schlepphebel 22, über welche die Sekundärhebel 26 formschlüssig mit den Primärhebeln 24 verbunden werden können, sind jeweils als ein axialbeweglich in einer Querbohrung des Primärhebels 24 geführter Koppelbolzen ausgebildet, der über einen in einer Querbohrung des Sekundärhebels 26 axialbeweglich gelagerten Schaltbolzen 30 gegen die Rückstellkraft eines Federelementes in eine gegenüberliegende Koppelbohrung des Sekundärhebels 26 verschiebbar ist. Die Schaltbolzen 30 ragen jeweils mit einem äußeren Ende aus dem Sekundärhebel 26 des betreffenden Schlepphebels 22 heraus und stehen an diesem Ende über jeweils ein nach oben gerichtetes stabförmiges Verbindungselement 36, 37 mit einem langgestreckten Schaltmittel 46 einer Stellvorrichtung 44 in Stellverbindung. Dieses langgestreckte Schaltmittel 46 wird nachfolgend vereinfacht als Schaltstange 46 bezeichnet, es könnte aber gleichsinnig aber auch als Schaltblech oder Flachstab benannt sein. Weitere Details des Aufbaus der schaltbaren Schlepphebel 22 können der DE 10 2017 101 792.5 entnommen werden.
Der dem vierten Zylinder Z4 des Verbrennungskolbenmotors zugeordnete Schlepphebel 22 weist, wie in 2 näher veranschaulicht, ein flexibles Verbindungselement 36, vorliegend als Blattfeder ausgebildet, auf. Der vierte Zylinder Z4 ist hier lediglich zum besseren Verständnis des später erläuterten Ventilhubdiagramms in der Zylinderreihe mittig positioniert. Tatsächlich können die Zylinder in der üblichen Reihenfolge „4-5-6“ angeordnet sein.
Die flexiblen Verbindungselemente 36 werden nachfolgend vereinfacht als Blattfedern 36 bezeichnet. Die Blattfeder 36 ist an ihrem oberen Ende 38 starr an der Schaltstange 46 befestigt und liegt mit ihrem unteren Ende 40 spielbehaftet oder gleitbeweglich an der äußeren Stirnwand 32 des jeweiligen Schaltbolzens 30 der Schlepphebel 22 an.
Die dem fünften Zylinder Z5 und dem sechsten Zylinder Z6 des Verbrennungskolbenmotors zugeordneten Schlepphebel 22 weisen, wie aus 3 näher hervorgeht, jeweils ein starres Verbindungselement 37, vorliegend als Traverse ausgebildet, auf. Die starren Verbindungselemente 37 werden nachfolgend vereinfacht als Traversen 37 bezeichnet, könnten aber gleichsinnig auch als Querbalken oder Querträger benannt sein. Die Traverse 37 ist an ihrem oberen Ende 39 starr an der Schaltstange 46 befestigt und liegt mit ihrem unteren Ende 88 gleitbeweglich an der äußeren Stirnwand 32 des jeweiligen Schaltbolzens 30 der Schlepphebel 22 an.
Wie 1 zeigt, ist die Schaltstange 46 der Stellvorrichtung 44 oberhalb der Schlepphebel 22 parallel zu der Auslassnockenwelle 14 angeordnet und mittels eines Linearaktuators 72 gegen die Rückstellkraft eines Federelementes 76 aus einer Ruhestellung 78 gemäß 1 in eine nicht dargestellte Schaltstellung längsverschiebbar.
Der Linearaktuator 72 ist bevorzugt als ein Elektromagnet mit einem in einem Spulenkörper axialbeweglich geführten Anker ausgebildet, dessen Anker sich mit einem Stößel 74 in Stellverbindung befindet. Der Stößel 74 des Linearaktuators 72 liegt an einem abgewinkelten Ende 48 der Schaltstange 46 an, welches innen über das als eine Schraubenfeder ausgebildete Federelement 76 an der benachbarten Stirnwand des Nockenwellenträgers 4 abgestützt ist.
In der perspektivischen Gesamtansicht von 1 ist die Schaltstange 46 der Stellvorrichtung 44 in ihrer Ruhestellung 78 abgebildet, in der über die Verbindungselemente 36, 37 keine Stellkraft auf die Schaltbolzen 30 der schaltbaren Schlepphebel 22 übertragen wird, und somit die Sekundärhebel 26 von den Primärhebeln 24 der Schlepphebel 22 entkoppelt sind.
Die Schaltstange 46 der Stellvorrichtung 44 kann mittels des Stößels 74 des Linearaktuators 72 in der durch einen Richtungspfeil 80 angegebenen Schaltrichtung in ihre Schaltstellung verschoben werden. Bei der Bewegung in diese Schaltstellung wird durch die Verbindungselemente 36, 37 jeweils eine Stellkraft auf die Schaltbolzen 30 der schaltbaren Schlepphebel 22 übertragen.
Im Falle der Blattfeder 36 als Verbindungselement ist durch die Stellkraft der Sekundärhebel 26 des Schlepphebels 22 mit dem zugeordneten Primärhebel 24 gekoppelt oder der Schaltbolzen 30 des Schlepphebels 22 ist über die Blattfedern 36 zumindest in Schaltrichtung 80 vorgespannt.
Im Falle der Traverse 37 als Verbindungselement ist durch die Stellkraft der Sekundärhebel 26 des Schlepphebel 22 mit dem zugeordneten Primärhebel 24 gekoppelt. Das Verschieben der Schaltstange 46 der Stellvorrichtung 44 ist allerdings nur dann möglich, wenn die Querbohrung sowie die Koppelbohrungen des Primärhebels 24 und des Sekundärhebels 26 zueinander fluchten. Insbesondere ist ein Vorspannen des Schaltbolzens 30 mit der Traverse 37 als Verbindungselement nicht möglich.
Der nähere Aufbau der Stellverbindung zwischen der Schaltstange 46 der Stellvorrichtung 44 und den Schaltbolzen 30 der schaltbaren Schlepphebel 22 geht aus den in den 2 und 3 abgebildeten Ausschnitten des Ventiltriebs 2 hervor.
Die Schaltstange 46 ist hier als ein ausreichend biegesteifer Flachstab ausgebildet, der mit einer Außenwand 50' seiner breiteren Außenwände 50, 50' den Koppelbolzen 30 der schaltbaren Schlepphebel 22 zugewandt angeordnet sowie in mehreren gehäusefesten Führungsöffnungen 12 des Nockenwellenträgers 4 axialbeweglich geführt ist. Wie die 1 zeigt, sind die Führungsöffnungen 12 in den Lagerdeckeln 10 der Auslassnockenwelle 14 ausgebildet.
Gemäß 2 sind in der Schaltstange 46 für die Befestigung und Justierung des flexiblen Verbindungselements 36, hier als Blattfeder vorliegend, eine querschlitzförmige Durchtrittsöffnung 52 und axial beidseitig jeweils eine als Langloch ausgebildete Durchgangsöffnung 54, 56 ausgebildet. Das als Blattfeder ausgebildete flexible Verbindungselement 36 weist ein rechtwinklig abgewinkeltes oberes Ende 38 auf, in dem eine als ein endseitig offenes Langloch ausgebildete Durchgangsöffnung 42 ausgebildet ist.
Dem in 2 abgebildeten Ausschnitt des Ventiltriebs 2 ist zu entnehmen, dass das flexible Verbindungselement 36 spielbehaftet von oben in die Durchtrittsöffnung 52 der Schaltstange 46 eingesetzt ist sowie mit seinem abgewinkelten oberen Ende 38 an der oberen Außenwand 50 der Schaltstange 46 anliegt. Das flexible Verbindungselement 36 ist vorliegend beispielhaft derart angeordnet, dass sein abgewinkeltes oberes Ende 38 in die Schaltrichtung 80 der Schaltstange 46 zeigt. An der unteren Außenwand 50' der Schaltstange 46 ist axial beidseitig des flexible Verbindungselements 36 jeweils ein Abstützblock 58, 66 mit einem parallel zu der Schaltstange 46 ausgerichteten Stützsteg 60, 68 derart befestigt, dass die Blattfeder 36 zwischen den Stützstegen 60, 68 der beiden Abstützblöcke 58, 66 eingespannt ist. Die beiden Abstützblöcke 58, 66 sind baugleich ausgeführt.
Der gegenüber dem gewinkelten oberen Ende 38 der Blattfeder 36 angeordnete Abstützblock 58 ist zusammen mit der Blattfeder 36 mittels zwei Schrauben 64 derart an der Schaltstange 46 befestigt, dass die Schrauben 64 von oben durch die Durchgangsöffnung 42 in der Blattfeder 36 sowie durch die betreffende Durchgangsöffnung 54 in der Schaltstange 46 geführt und mit in dem Abstützblock 58 ausgebildeten Gewindebohrungen verschraubt sind. Der auf der dem abgewinkelten Ende 38 der Blattfeder 36 gegenüberliegenden Seite angeordnete zweite Abstützblock 66 ist auf ähnliche Weise mittels zwei Schrauben 70 derart an der Schaltstange 46 befestigt, dass die Schrauben 70 von oben durch die betreffende Durchgangsöffnung 56 in der Schaltstange 46 geführt und mit in dem Abstützblock 66 ausgebildeten Gewindebohrungen verschraubt sind. Mit ihrem unteren Ende 40 liegt die Blattfeder 36 spielbehaftet oder gleitbeweglich an der äußeren Stirnwand 32 des Schaltbolzens 30 an.
Gemäß 3 ist in der Schaltstange 46 für die Befestigung und Justierung des starren Verbindungselements 37, hier als Traverse vorliegend, eine als Langloch ausgebildete Durchgangsöffnung 84 ausgebildet. Das als Traverse ausgebildete starre Verbindungselement 37 weist ein T-förmig ausgebildetes oberes Ende 39 auf. Die Traverse 37 ist mittels zwei Schrauben 86 derart an der Schaltstange 46 befestigt, dass die Schrauben 86 von oben durch die betreffenden Durchgangsöffnung 84 in der Schaltstange 46 geführt und mit in dem T-förmigen Ende 39 ausgebildeten Gewindebohrungen verschraubt sind. Mit ihrem unteren Ende 88 liegt die Traverse 37 gleitbeweglich an der äußeren Stirnwand 32 des Schaltbolzens 30 an.
Durch die Ausbildung und Anordnung der Verbindungselemente 36, 37 beziehungsweise deren Befestigung an der Schaltstange 46 und deren Stellkontakt mit den Schaltbolzen 30 der zugeordneten Schlepphebel 22 werden die einzelnen Stellkräfte jeweils weitgehend querkraftfrei auf die Schaltbolzen 30 übertragen, welches aufgrund der reibungsarmen Axialverschiebung der Schaltbolzen 30 zu einer besonders kurzen Umschaltdauer der Schlepphebel 22 führt. Zudem ist die Montage und Justierung der Blattfedern 36 an der Schaltstange 46 relativ einfach zu bewerkstelligen.
In der in 2 und 3 dargestellten Stellung befindet sich die Schaltstange 46 in ihrer unbetätigten Ruhestellung 78, so dass das Verbindungselement 36, 37 keine Stellkraft auf den Schaltbolzen 30 des Schlepphebels 22 überträgt, und der Sekundärhebel 26 daher von dem Primärhebel 24 entkoppelt ist. Somit wird bei einer Drehung der Auslassnockenwelle 14 der Hubverlauf des Primärnockens 16 über den Primärhebel 24 auf das zugeordnete Auslassventil übertragen.
Ist die Schaltstange 46 durch den Linearaktuator 72 in Schaltrichtung 80 axial verschoben, befindet sie sich in ihrer Schaltstellung. Wenn der Sekundärnocken 18 durch den Sekundärhebel 26 aber gerade im Bereich einer größeren Hubhöhe abgegriffen wird als beim Abgriff des Primärnockens 16 durch den Primärhebel 24 und somit die Quer- und Koppelbohrungen in dem Primär- und Sekundärhebel 24, 26 nicht zueinander fluchten, kann der Schaltbolzen 30 nicht nach innen verschoben werden. Im Falle der Blattfeder 36 gemäß 2 wäre der Schaltbolzen 30 durch die Blattfeder 36 mit einer Kraft axial nach innen vorgespannt. Im Falle der Traverse 37 gemäß 3 kann die Schaltstange 46 erst gar nicht verschoben werden. Eine Ansteuerung der Schaltstange 46 würde somit blockiert sein.
In einem Ventiltrieb 2 mit einem oder mehreren starren Verbindungselementen 37 kann die Schaltstange 46 demnach nur dann in ihre Schaltstellung verfahren werden, wenn alle Quer- und Koppelbohrungen in den Primär- und Sekundärhebeln 24, 26 der betreffenden Schlepphebel 22 mit starren Verbindungselementen 37 zueinander fluchten. Die Axialverschiebung des Schaltbolzens 30 nach innen, durch die der Sekundärhebel 26 formschlüssig mit dem Primärhebel 24 verbunden wird, erfolgt auf ein Ansteuersignal hin, wenn die Stellkraft zur Verstellung der Schaltstange 46 des Linearaktuators abrufbar ist und zuvor der Primärnocken 16 bereits im Bereich einer größeren Hubhöhe als die Sekundärnocken 18 abgegriffen wird oder die Primär- und Sekundärnocken 16, 18 zugleich im Grundkreis abgegriffen werden, wodurch die Quer- und Koppelbohrungen in dem Primär- und Sekundärhebel 24, 26 zueinander fluchten.
Der Schaltzustand ist erreicht, wenn sich die Schaltstange 46 in ihrer Schaltstellung befindet und die Schlepphebel 22 umgeschaltet sind, also der jeweilige Sekundärhebel 26 mit dem Primärhebel 24 gekoppelt ist. Im umgeschalteten Zustand der Schlepphebel 22 wird die jeweils höhere Hubkurve des Primärnockens 16 und des Sekundärnockens 18 der Auslassnockenwelle 14 über den Sekundärhebel 26 und den Primärhebel 24 als Hubverlauf auf das zugeordnete Auslassventil übertragen.
Der Einsatz von starren und flexiblen Verbindungelementen 36, 37 wirkt sich auf das Timing bei Umschalten der Schlepphebel 22 aus. Dies wird an einem Beispiel gemäß 4 wie folgt erläutert. 4 zeigt ein Ventilhubdiagramm, in dem der Verlauf des Ventilhubs VH für die drei Zylinder Z4, Z5, Z6 des Ventiltriebs 2 des Verbrennungskolbenmotors gemäß 1 gegen den Nockenwinkel NW aufgetragen ist. Jedem Zylinder Z4, Z5, Z6 ist ein Nocken der Auslassnockenwelle 14 zugeordnet, der jeweils einen Winkelbereich von 120° überstreicht. Die Zündreihenfolge der sechs Zylinder des V6-Motors ist mit „1-4-2-5-3-6“ festgelegt. Den schaltbaren Schlepphebeln 22 des fünften Zylinders Z5 und des sechsten Zylinders Z6 ist jeweils ein starres Verbindungselement 37 zugeordnet. Dem schaltbaren Schlepphebel 22 des vierten Zylinders Z4 ist ein flexibles Verbindungselement 36 zugeordnet. Demnach befinden sich die Schlepphebel 22 des fünften Zylinders Z5 und des sechsten Zylinders Z6 über die Schaltstange 46 in einer starren Stellverbindung.
Dies bedeutet, dass eine Hubabschaltung oder eine Hubumschaltung an dem fünften Zylinder Z5 und sechsten Zylinder Z6 nur gleichzeitig erfolgen kann. Der Schaltbolzen 30 des Schlepphebels 22 des vierten Zylinders Z4 kann vorgespannt werden und schaltet automatisch, sobald dies möglich ist. Eine Bewegung der Schaltstange 46 ist daher weder beim Ventilhub des fünften Zylinders Z5 noch des sechsten Zylinders Z6 möglich, sondern nur während des Ventilhubs des vierten Zylinders Z4, wobei der Schaltbolzen 30 des Schlepphebels 22 des vierten Zylinders Z4 dann zunächst vorgespannt wird und der Schlepphebel 22 erst bei der Weiterdrehung des Nockens für den vierten Zylinder Z4 umschaltet. Berücksichtigt man noch einen Überschneidungswinkel der einzelnen Nocken, so ergibt sich ein maximales Verriegelungsfenster ΔV von etwa 90°NW und daraus ein von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Auslassnockenwelle 14, also von der Motordrehzahl abhängiges Verriegelungszeitfenster Δt_V. Somit verbleibt ein zeitliches Zielfenster Δ_Z von etwa 270°NW. Dieses zeitliche Zielfenster Δ_Z (bekannt als „target window“) steht zum zeitlich korrekten Beginnen und Durchführen (englisch: „Timen“) des Schaltvorgangs sowie zum Aufbauen der Stellkraft durch Bestromen des Linearaktuator 72 zur Verfügung. Zweckmäßigerweise erfolgt ein Ansteuersignal bzw. Triggersignal T_S zum Umschalten zu einem möglichst späten Zeitpunkt innerhalb des Verriegelungszeitfensters Δt_V, so dass sich das effektive zeitliche Zielfenster noch etwas vergrößert.
Die 5 zeigt ein schematisch stark vereinfachtes zweites Ausführungsbeispiel eines Ventiltriebs eines Vierzylinder-Reihenmotors. Dieser Verbrennungskolbenmotor kann beispielsweise als ein Dieselmotor ausgebildet sein, bei dem an ein oder zwei Zylindern auf der Auslassseite ein Ventilnachhub, beispielsweise zum Zwecke der Abgasrückführung erzeugt werden soll. Dies muss an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden. Für die Erfindung relevant ist bei diesem Ventilrieb lediglich, dass zwei oder drei von vier schaltbaren Schlepphebeln in der beschriebenen Bauweise als Schlepphebel 22 mit starren Verbindungelementen 37 ausgeführt sind, während die übrigen ein oder zwei der Schlepphebel, und zwar jene, die für die Nachhubanwendung vorgesehen sind, mit flexiblen Verbindungselementen 36 versehen sind. Diese Schlepphebel sind als Schlepphebel 90 mit einer Schaltblockade im Ausgangszustand ausgebildet. Demnach ist der Verriegelungsmechanismus von Primär- und Sekundärhebel 24, 26 konstruktiv so ausgelegt, dass er im Ausgangszustand nicht betätigt werden kann. Dies kann beispielsweise über eine Lost-Motion-Feder erreicht werden, welche die Quer- und Koppelbohrungen im entspannten Zustand so zueinander ausrichtet, dass diese im entspannten, also nicht verschwenkten Zustand nicht zueinander fluchten. Um den Schlepphebel 90 in einen verriegelbaren Ausgangszustand zu versetzen, muss zunächst ein in 6 dargestelltes zusätzliches Nockenprofil, welches in Betätigungsrichtung dem eigentlichen Nockenprofil vorgelagert ist, den Sekundärhebel 26 gegenüber dem Primärhebel 24 verschwenken. Um dies zu veranschaulichen, ist in 5 ein zeitlicher Ablauf von fünf Phasen (a) bis (e) eines solchen Schlepphebels 90 schematisiert dargestellt.
Demnach befindet sich der Schlepphebel 90 in einer ersten Phase (a) zunächst in einem nicht verriegelbaren Ausgangszustand. Das als Blattfeder ausgebildete flexible Verbindungselement 36 befindet sich im entspannten Zustand. Der Schaltbolzen 30 kann nicht in die Koppelbohrung des Sekundärhebels 26 einfahren. In einer zweiten Phase (b) wird der Sekundärhebel 26 durch einen in 6 dargestellten Nockenvorhub NH_vor bei der Drehung der Auslassnockenwelle 14 beaufschlagt und dadurch in Richtung einer Verriegelungsposition verschwenkt. Dieser Nockenvorhub NH ist Teil eines Nockenprofils NH_extra, welches gegenüber einem konventionellen Nockenprofil NH_konv etwas erhöht ausgebildet ist, um den Sekundärhebei 26 einerseits über die Blattfeder 36 vorzuspannen und andererseits das Verriegeln mit dem Primärhebel 24 zu ermöglichen. Der tatsächlich ausgeführte Ventilhub VH_real des zugeordneten Auslassventils bleibt davon unberührt.
In der zweiten Phase (b) wird gleichzeitig zu der Schwenkbewegung des Sekundärhebels 26 durch ein Ansteuersignal für den Aktuator 72 die Schaltstange 46 bereits in Bewegung gesetzt, wobei die Blattfeder 36 den Schaltbolzen 30 beaufschlagt und bei der weiteren Stellbewegung gespannt wird. In einer dritten Phase (c) ist die Schaltstange 46 in ihre Schaltstellung längsverschoben. Der Sekundärhebel 26 ist allerdings durch entsprechendes Auslösen des Ansteuersignal für den Aktuator 72 zu diesem Zeitpunkt schon über die Verriegelungsposition hinaus verschwenkt worden, so dass der Schaltbolzen 30 an dem Sekundärhebel 26 vorgespannt anliegt. Erst in einer vierten Phase (d) bei der Weiterdrehung der Auslassnockenwelle 14, nachdem das Nockenprofil NH_extra durchfahren, der Ventilhub ausgeführt ist und der Nocken im Grundkreis abgegriffen wird, schwenkt der Sekundärhebel 26 zurück in Richtung der Verriegelungsposition. Sobald diese erreicht ist, fährt der vorgespannte Schaltbolzen 30 in die Koppelbohrung ein. In einer abschließenden fünften Phase (e) hat der Schaltbolzen 30 seine Endlage erreicht. Dadurch sind die Primär- und Sekundärhebel 24, 26 miteinander gekoppelt.
Bezugszeichenliste

2: Ventiltrieb
4: Nockenwellenträger
6: Erste Gleitlagerabschnitte
8: Zweite Gleitlagerabschnitte
10: Lagerdeckel
12: Führungsöffnung
14: Nockenwelle, Auslassnockenwelle
16: Primärnocken
18: Sekundärnocken
20: Nocken
22: Schaltbarer Schlepphebel
24: Primärhebel
26: Sekundärhebel
28: Anpressfeder, Schenkelfeder
30: Schaltbolzen
32: Äußere Stirnwand
34: Abstützelement
36: Flexibles Verbindungelement, Blattfeder
37: Starres Verbindungselement, Traverse
38: Oberes Blattfederende
39: Oberes Traversenende
40: Unteres Blattfederende
42: Durchgangsöffnung, Langloch
44: Stellvorrichtung
46: Schaltmittel, Schaltstange
48: Abgewinkeltes Ende der Schaltstange
50: Obere Außenwand der Schaltstange
50': Untere Außenwand der Schaltstange
52: Durchtrittsöffnung in der Schaltstange
54: Erste Durchgangsöffnung, Langloch für Blattfederbefestigung
56: Zweite Durchgangsöffnung, Langloch für Blattfederbefestigung
58: Erster Abstützblock
60: Erster Stützsteg am ersten Abstützblock
64: Erste Schraube
66: Zweiter Abstützblock
68: Zweiter Stützsteg am zweiten Abstützblock
70: Zweite Schraube
72: Linearaktuator
74: Stößel
76: Federelement, Schraubenfeder
78: Ruhestellung des Schaltmittels
80: Richtungspfeil, Schaltrichtung
84: Durchgangsöffnung, Langloch für Traversenbefestigung
86: Dritte Schraube
88: Unteres Traversenende
90: Schaltbarer Schlepphebel mit gesperrtem Ausgangszustand
Z4: Vierter Zylinder
Z5: Fünfter Zylinder
Z6: Sechster Zylinder
NH: Nocken
NH_extra: Nockenprofil extra
NH_konv: Nockenprofil konventionell
NH_vor: Nockenprofil vorab, Nockenvorhub
NW: Nockenwinkel
t: Zeit
T_S: Triggersignal, Ansteuersignal
VH: Ventilhub
VH_real: Ausgeführter Ventilhub
Δt_V: Zeitliches Verriegelungsfenster
ΔV: Zeitliches Verriegelungsfenster, Winkelbereich
Δ_Z: Zeitliches Zielfenster, Winkelbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006057894 A1 [0006]
DE 102006023772 A1 [0006]
DE 10212327 A1 [0006]
DE 10330510 A1 [0006]
US 5544626 A [0006]
DE 102016220859 A1 [0006]
DE 102017101792 [0007, 0009, 0014, 0047]
DE 102017129422 [0009]
DE 102017129424 [0014]

Claims

Variabler Ventiltrieb (2) eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder (Z4, Z5, Z6), dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Primärnocken (16) und einen Sekundärnocken (18) einer Nockenwelle (14) erzeugbar sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels (22, 90) selektiv auf mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil übertragbar ist, wobei der jeweilige Schlepphebel (22, 90) einen mit dem zugeordneten Primärnocken (16) zum Abgreifen eines Nockenprofils des Primärnockens (16) und mit dem zugeordneten Gaswechselventil zu dessen Betätigung in Kontakt befindlichen Primärhebel (24) sowie einen mit dem zugeordneten Sekundärnocken (18) zum Abgreifen eines Nockenprofils des Sekundärnockens (18) in Kontakt befindlichen und über eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten Schaltbolzens (30) mit dem Primärhebel (24) koppelbaren Sekundärhebel (26) aufweist, wobei die jeweiligen Schaltbolzen (30) der Schlepphebel (22, 90) über Verbindungselemente (36, 37) mit einem langgestreckten Schaltmittel (46) gekoppelt sind, welches oberhalb der Schlepphebel (22, 90) parallel zu der Nockenwelle (14) angeordnet und mittels eines Linearaktuators (72) gegen die Rückstellkraft eines Federelementes (76) aus einer Ruhestellung (78) in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist, wobei die Verbindungselemente (36, 37) jeweils mit ihrem oberen Ende (38, 39) an dem langgestreckten Schaltmittel (46) und mit ihrem unteren Ende (40, 88) an einem stirnseitigen Ende (32) des Schaltbolzens (30) des jeweiligen Schlepphebels (22, 90) anliegen, eingreifen oder befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (36, 37) als ein starres Verbindungselement (37) ausgebildet ist, mittels dem der Schaltbolzen (30) des betreffenden Schlepphebels (22, 90) zum zeitlich optimalen Beginnen und Durchführen des Schaltvorgangs direkt betätigbar ist.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Verbindungselemente (36, 37) als starre Verbindungselemente (37) ausgebildet und über das langestreckte Schaltmittel (46) miteinander gekoppelt sind, so dass die Schaltbolzen (30) der betreffenden Schlepphebel (22) durch das Schaltmittel (46) nicht anders als gleichzeitig betätigt werden können.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungskolbenmotor ein V6-Motor ist, bei dem eine Zylinderbank, welche die vierten, fünften und sechsten Zylinder (Z4, Z5, Z6) umfasst, eine Auslassnockenwelle (14) aufweist, die mit jeweils einem je Zylinder (Z4, Z5, Z6) angeordneten schaltbaren Schlepphebel (22) zur Betätigung jeweils mindestens eines Auslassventils der vierten, fünften und sechsten Zylinder (Z4, Z5, Z6) zusammenwirkt, wobei diese Schlepphebel (22) dem langestreckten Schaltmittel (46) zugeordnet und mittels diesem Schaltmittel (46) schaltbar sind, und bei dem einer der Schlepphebel (22) über ein flexibles Verbindungselement (36), wie eine Blattfeder, sowie die beiden anderen der Schlepphebel (22) jeweils über ein starres Verbindungselement (37), wie eine Traverse, mit dem langestreckten Schaltmittel (46) verbunden sind.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (72) als ein elektrisches, hydraulisches oder pneumatisches Antriebsaggregat ausgebildet ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (72) eine Einrichtung zum temporären Blockieren der Längsversschiebung des langestreckten Schaltmittels (22) während des Aufbaus einer Stellkraft an dem Linearaktuator (72) aufweist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das langestreckte Schaltmittel (46) aus mehreren einzelnen Schaltmittelteilen besteht, welche über eine einteilige oder mehrteilige Einrichtung zum temporären Speichern der Stellkraft zum Verschieben des langestreckten Schaltmittels (46) miteinander gekoppelt sind.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein schaltbarer Schlepphebel (90) mit einem flexiblen Verbindungselement (36) in einem Ensemble von schaltbaren Schlepphebeln (22, 90) mit flexiblen und mit starren Verbindungselementen (36, 37) einen Ausgangszustand aufweist, in dem der Primärhebel (24) und der Sekundärhebel (26) ohne Beaufschlagung durch den Primärnocken (16) oder den Sekundärnocken (18) derart zueinander ausgerichtet sind, dass eine Verriegelung gesperrt ist, und dass ein zusätzliches externes Betätigungsmittel, wie ein zusätzliches Nockenprofil (NH_vor), an der Nockenwelle (14) angeordnet oder ausgebildet ist, mittels dessen der Primärhebel (24) und der Sekundärhebel (26) in eine verriegelbare Position relativ zueinander verschwenkbar sind.
Verfahren zur Steuerung eines variablen Ventiltriebs (2) eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder (Z4, Z5, Z6), dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Primärnocken (16) und einen Sekundärnocken (18) einer Nockenwelle (14) erzeugbar sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels (22, 90) selektiv auf mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil übertragbar ist, wobei der jeweilige Schlepphebel (22, 90) einen mit dem zugeordneten Primärnocken (16) zum Abgreifen eines Nockenprofils des Primärnockens (16) und mit dem zugeordneten Gaswechselventil zu dessen Betätigung in Kontakt befindlichen Primärhebel (24) sowie einen mit dem zugeordneten Sekundärnocken (18) zum Abgreifen eines Nockenprofils des Sekundärnockens (18) in Kontakt befindlichen und über eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten Schaltbolzens (30) mit dem Primärhebel (24) koppelbaren Sekundärhebel (26) aufweist, wobei die jeweiligen Schaltbolzen (30) der Schlepphebel (22, 90) über Verbindungselemente (36, 37) mit einem langgestreckten Schaltmittel (46) gekoppelt sind, welches oberhalb der Schlepphebel (22) parallel zu der Nockenwelle (14) angeordnet und mittels eines Linearaktuators (72) gegen die Rückstellkraft eines Federelementes (76) aus einer Ruhestellung (78) in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist, und bei dem die Verbindungselemente (36, 37) jeweils mit ihrem oberen Ende (38, 39) an dem Schaltmittel (46) und mit ihrem unteren Ende (40, 88) an einem stirnseitigen Ende (32) des Schaltbolzens (30) des jeweiligen Schlepphebels (22) anliegen, eingreifen oder befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das langgestreckte Schaltmittel (46) zu einem vorgegebenem Schaltzeitpunkt in die Schaltstellung längsverschoben wird, wobei dieser Schaltzeitpunkt innerhalb eines maximalen zeitlichen Verriegelungsfensters (Δt_V) liegt, welches zum Verriegeln von solchen Schlepphebeln (22) nutzbar ist, denen starre Verbindungselemente (37) zugeordnet sind, wobei eine vorab bestimmte Zeitdauer berücksichtigt wird, in welcher der Linearaktuator (72) zu dessen Betätigung angesteuert und dessen Stellkraft zum Verschieben des Schaltmittels (46) aufgebaut wird.
Fahrzeug, wie Nutzfahrzeug oder Personenkraftwagen, mit einem variablen Ventiltrieb (2), welcher gemäß einem der Vorrichtungsansprüche aufgebaut und zur Durchführung eines Verfahrens nach dem Verfahrensanspruch betreibbar ist.