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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Die
DE 10 2007 002 802 A1 offenbart ein Verfahren zum Umstellen eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine zwischen einem Zweitakt- und einem Viertaktbetrieb der Brennkraftmaschine. Außerdem ist aus der
US 2002/0117133 A1 ein Ventiltrieb bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine vorzugsweise als Hubkolbenmotor beziehungsweise Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Ventiltrieb weist wenigstens eine auch als Primärnockenwelle bezeichnete Primärwelle auf, die über einen Steuertrieb von einer als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine antreibbar und dadurch, insbesondere um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuse des Ventiltriebs, drehbar ist. Der Ventiltrieb weist außerdem wenigstens ein Nockenelement auf, welches drehbar auf der Primärwelle angeordnet ist. Somit ist beispielsweise das Nockenelement um die Drehachse relativ zu der Primärwelle drehbar. Das Nockenelement weist wenigstens einen Nocken auf, mittels welchem ein Gaswechselventil der Verbrennungskraftmaschine betätigt werden kann. Der Ventiltrieb umfasst außerdem ein Planetengetriebe, welches ein Sonnenrad aufweist. Das Sonnenrad ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Nockenelement verbunden. Insbesondere ist es denkbar, dass das Sonnenrad einstückig mit dem Nockenelement ausgebildet ist. Das Planetengetriebe umfasst außerdem ein Hohlrad. Des Weiteren weist das Planetengetriebe einen Planetenträger und wenigstens ein Planetenrad, insbesondere mehrere Planetenräder, auf. Das jeweilige Planetenrad kämmt gleichzeitig mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad. Mit anderen Worten steht das jeweilige Planetenrad einerseits direkt mit dem Sonnenrad und andererseits direkt mit dem Hohlrad in Eingriff. Des Weiteren ist eine Stelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher der Planetenträger, insbesondere um die Drehachse, relativ zu der Primärwelle und vorzugsweise auch relativ zu dem Nockenelement drehbar ist, insbesondere während das Hohlrad drehfest mit der Primärwelle verbunden ist, wobei durch mittels der Stelleinrichtung bewirktes beziehungsweise bewirkbares, relativ zu der Primärwelle erfolgendes Drehen des Planetenträgers, insbesondere um die Drehachse, eine Phasenlage des Nockenelements relativ zur Kurbelwelle einstellbar ist, mithin eine Phasenverstellung des Nockenelements relativ zu der Kurbelwelle bewirkbar ist. Hierdurch können Steuerzeiten des Nockenelements beziehungsweise des Gaswechselventils insbesondere relativ zur Kurbelwelle eingestellt, das heißt variiert werden.
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Der Ventiltrieb umfasst außerdem eine Koppeleinrichtung, welche zwischen einem ersten Koppelzustand, einem zweiten Koppelzustand und einem Entkoppelzustand verstellbar ist. In dem ersten Koppelzustand ist die Primärwelle mittels der Koppeleinrichtung drehfest mit dem Hohlrad verbunden, sodass dann, wenn die Primärwelle über den Steuertrieb von der Kurbelwelle angetrieben und dadurch um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse insbesondere mit einer Drehzahl gedreht wird, das Hohlrad um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse mit der gleichen Drehzahl gedreht, das heißt mit der Primärwelle mit gedreht wird. Daraus resultiert insbesondere eine Drehung des Nockenelements relativ zu der Primärwelle, insbesondere um die Drehachse, vorzugsweise mit dem Zweifachen der genannten Drehzahl. Vorzugsweise ist die genannte Drehzahl, mit welcher die Primärwelle gedreht wird, die Hälfte einer Kurbelwellendrehzahl, mit welcher sich die Kurbelwelle dreht beziehungsweise die Kurbelwelle gedreht wird. In dem zweiten Koppelzustand ist die Primärwelle mittels der Koppeleinrichtung drehfest mit dem Nockenelement verbunden, sodass dann, wenn die Primärwelle über den Steuertrieb von der Kurbelwelle angetrieben und dadurch mit der Drehzahl um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, das Nockenelement mit der gleichen Drehzahl um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, mithin mit der gleichen Drehzahl mit der Primärwelle mit gedreht wird. In dem Koppelzustand ist die Primärwelle sowohl von dem Nockenelement als auch von dem Hohlrad entkoppelt, sodass eine Drehmomentübertragung zwischen der Primärwelle und der Nockenwelle und zwischen der Primärwelle und dem Hohlrad unterbrochen ist beziehungsweise sodass die Primärwelle um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse und relativ zu dem Nockenelement und relativ zu dem Hohlrad drehbar ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Planetenträger insbesondere mittels der Stelleinrichtung gegen eine um die Drehachse erfolgende Drehung gesichert ist, mit Ausnahme von solchen insbesondere vorübergehenden Zuständen oder Situationen, in welchen der Planetenträger mittels der Stelleinrichtung angetrieben und dadurch insbesondere um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, um dadurch eine Phasenverstellung des Nockenelements relativ zu der Kurbelwelle zu bewirken.
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Der erfindungsgemäße Ventiltrieb ermöglicht auf besonders einfache und bauraumgünstige Weise eine besonders hohe Variabilität hinsichtlich eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine, das heißt einen besonders bedarfsgerechten und variablen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine insbesondere im Hinblick auf eine Betätigung des Gaswechselventils. Durch den oder in dem ersten Koppelzustand kann beispielsweise ein Zwei-Takt-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, das heißt die Verbrennungskraftmaschine als Zwei-Takt-Motor betrieben werden, da beispielsweise dann, wenn die Primärwelle über den Steuertrieb von der Kurbelwelle angetrieben wird, während sich die Koppeleinrichtung in dem ersten Koppelzustand befindet, die Primärwelle mit der zuvor genannten Drehzahl und das Nockenelement mit dem Doppelten der Drehzahl, mithin mit der Kurbelwellendrehzahl, gedreht wird. Wird beispielsweise die Primärwelle über den Steuertrieb von der Kurbelwelle angetrieben, während sich die Koppeleinrichtung in dem zweiten Koppelzustand befindet, so kann hierdurch beispielsweise ein Vier-Takt-Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert, das heißt die Verbrennungskraftmaschine als Vier-Takt-Motor betrieben werden, da beispielsweise dann die Primärwelle und mit dieser das Nockenelement mit der Drehzahl gedreht werden, die der Hälfte der Kurbelwellendrehzahl entspricht. Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Ventiltrieb die zuvor beschriebene Phasenverstellung, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb darstellbar ist. Des Weiteren ermöglicht der Ventiltrieb eine Zylinderabschaltung. Hierzu wird der Entkoppelzustand eingestellt. Wird die Primärwelle über den Steuertrieb von der Kurbelwelle angetrieben, während sich die Koppeleinrichtung in dem Entkoppelzustand befindet, so unterbleibt eine Drehung des Nockenelements und somit des Nockens, obwohl die Primärwelle angetrieben wird. Dadurch ist ein Zylinder, welchem das Gaswechselventil zugeordnet ist, abgeschaltet.
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Das Nockenelement ist beispielsweise ein Nockenwellenhohlsegment, das auf der beispielsweise gebauten, auch als Primärnockenwelle bezeichneten, Primärwelle drehbar angeordnet beziehungsweise aufgesetzt ist. Das Nockenelement wird entweder gar nicht (Entkoppelzustand und somit Zylinderabschaltung), direkt (zweiter Koppelzustand) oder indirekt über das Planetengetriebe (erster Koppelzustand) von der Primärwelle mitgenommen. In dem zweiten Koppelzustand kann somit der zuvor genannte Zylinder in oder mit dem gleichen Brennverfahren betrieben werden wie wenigstens ein oder mehrere, benachbarte Zylinder. In dem ersten Koppelzustand kann beispielsweise der Zylinder als zwei-taktender Zylinder, das heißt in einem Zwei-Takt-Betrieb, betrieben werden, während beispielsweise der zuvor genannte beziehungsweise die zuvor genannten benachbarten Zylinder vier-taktend, das heißt in einem Vier-Takt-Betrieb betrieben wird beziehungsweise werden. In der Folge kann die Verbrennungskraftmaschine mithilfe des erfindungsgemäßen Ventiltriebs als Drei-Zylinder-Motor, insbesondere als Reihen-Drei-Zylinder-Motor, mit einer besonders guten Laufruhe realisiert werden, wobei die Kurbelwelle als eben gekröpfte Kurbelwelle, das heißt nur mit 180-Grad-Kröpfungen, dargestellt werden kann. Dabei ist es beispielsweise möglich, den mittleren Zylinder zwei-taktend, das heißt in einem Zwei-Takt-Verfahren, zu betreiben oder abzuschalten, und die komplette, auch als Motor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine kann hierdurch sowohl massendynamisch als auch im Hinblick auf den Zündabstand ruhig wie ein Reihen-Vier-Zylinder-Motor laufen, insbesondere ohne für einen Reihen-Drei-Zylinder-Motor typische Taumelmomente durch dessen unsymmetrisch um 120 Grad gekröpfte oder verdrehte Kurbelwelle.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Ventiltriebs; und
- 3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht des Ventiltriebs.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht einen Ventiltrieb 10 für eine als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Verbrennungskraftmaschine weist in ihrem vollständig hergestellten Zustand eine in den Fig. nicht erkennbare Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben bereitstellen kann. Insbesondere während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine dreht sich die Kurbelwelle mit einer Kurbelwellendrehzahl um eine Kurbelwellendrehachse relativ zu einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine. Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine als Drei-Zylinder-Motor, insbesondere als Reihen-Drei-Zylinder-Motor, ausgebildet, sodass die Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise genau drei Zylinder aufweist, welche vorzugsweise in Reihe angeordnet sind. Insbesondere ist die Verbrennungskraftmaschine als Vier-Ventil-Motor ausgebildet, sodass vorzugsweise dem jeweiligen Zylinder genau vier Gaswechselventile zugeordnet sind. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass genau zwei der jeweiligen vier Gaswechselventile, die dem jeweiligen Zylinder zugeordnet sind, Einlassventile sind, sodass vorzugsweise genau zwei der genau vier Gaswechselventile, die den jeweiligen Zylindern zugeordnet sind, Auslassventile sind. Da die Zylinder vorzugsweise in Reihe angeordnet sind, ist einer der drei Zylinder ein sogenannter Mittenzylinder, welcher entlang einer gedachten Geraden zwischen den anderen beiden Zylindern angeordnet ist.
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Der Ventiltrieb 10 weist eine auch als Nockenwelle oder Primärnockenwelle bezeichnete Primärwelle 12 auf, welche um eine auch als Nockenwellendrehachse bezeichnete Drehachse 14 relativ zu dem zuvor genannten Kurbelgehäuse und relativ zu einem beispielsweise als Zylinderkopf ausgebildeten Gehäuse des Ventiltriebs 10 drehbar ist. Dabei ist ein beispielsweise als Zugmitteltrieb ausgebildeter Steuertrieb vorgesehen, über welchen die Primärwelle 12 drehmomentübertragend mit der Kurbelwelle koppelbar oder gekoppelt ist, sodass die Primärwelle 12 über den Steuertrieb von der Kurbelwelle antreibbar und dadurch um die Drehachse 14 relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Eine Übersetzung des Steuertriebs von der Kurbelwelle zu der Primärwelle 12 hin beträgt vorzugsweise 2:1, sodass dann, wenn sich die Kurbelwelle mit der Kurbelwellendrehzahl dreht, die Primärwelle 12 mit einer auch als Nockenwellendrehzahl bezeichneten Drehzahl um die Drehachse 14 relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, wobei die Nockenwellendrehzahl die halbe Kurbelwellendrehzahl ist, mithin die Hälfte der Kurbelwellendrehzahl ist.
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Der Ventiltrieb 10 weist wenigstens ein drehbar auf der Primärwelle 12 angeordnetes Nockenelement 16 auf, welches um die Drehachse 14 relativ zu der Primärwelle 12 drehbar ist. Das Nockenelement 16 ist ein Nockenwellenhohlsegment, welches auf der Primärwelle 12 angeordnet ist, insbesondere derart, dass zumindest ein Längenbereich der Primärwelle 12 in dem Nockenelement 16 angeordnet ist. Das Nockenelement 16 weist beispielsweise wenigstens oder genau zwei in 1 nicht dargestellte und in axialer Richtung der Primärwelle 12 und somit in axialer Richtung des Nockenelements 16 nebeneinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnete Nocken auf.
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Beispielsweise bilden die jeweiligen Einlassventile des jeweiligen Zylinders eine erste Ventilgruppe, die jeweiligen Auslassventile des jeweiligen Zylinders bilden eine zweite Ventilgruppe. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das Nockenelement 16 einer der Ventilgruppen zugeordnet ist, die dem Mittenzylinder zugeordnet sind. Somit ist es beispielsweise denkbar, dass mittels des Nockenelements 16 beziehungsweise mittels der Nocken des Nockenelements 16 die dem Mittenzylinder zugeordneten Einlassventile betätigbar sind. Den Auslassventilen des Mittenzylinders ist beispielsweise ein weiteres Nockenelement eines weiteren Ventiltriebs zugeordnet, sodass die Auslassventile mittels Nocken des weiteren Nockenelements des weiteren Ventiltriebs betätigbar sind. Dabei können die vorigen und folgenden Ausführungen zum Ventiltrieb 10 ohne weiteres auch auf den weiteren Ventiltrieb übertragen werden und umgekehrt. Insbesondere ist es denkbar, dass das Nockenelement 16, insbesondere drehbar, auf der Primärwelle 12 gelagert ist. Diese Lagerung zwischen dem Nockenelement 16 und der Primärwelle 12 ist in 1 nicht detailliert dargestellt. Denkbar ist wenigstens ein Gleitlager, über welches das Nockenelement 16 drehbar an beziehungsweise auf der Primärwelle 12 gelagert sein kann. Auch nicht dargestellt ist eine Ölzufuhr, mittels welcher beispielsweise das Gleitlager mit einem Schmiermittel wie insbesondere Öl versorgbar ist. Es ist denkbar, mittels einer Durchmesserabsetzung nur Teilbereiche des Nockenelements 16 und/oder der Primärwelle 12 zur Lagerung, insbesondere Gleitlagerung, des Nockenelements 16 auf beziehungsweise an der Primärwelle 12 zu verwenden und/oder andere, insbesondere separate, Lagerelemente wie beispielsweise Wälzlager, insbesondere Nadelrollenlager, zu verwenden, um das Nockenelement 16 drehbar an beziehungsweise auf der Primärwelle 12 zu lagern.
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Der Ventiltrieb 10 weist darüber hinaus ein Planetengetriebe 18 auf, welches ein, insbesondere permanent, drehfest mit dem Nockenelement 16 verbundenes Sonnenrad 20 mit einem Sonnenraddurchmesser D1 aufweist. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Sonnenrad 20 einstückig mit dem Nockenelement 16 ausgebildet. Das Planetengetriebe 18 umfasst außerdem ein Hohlrad 22, welches vorliegend auf der Primärwelle 12 angeordnet ist. Dabei ist eine Gleitlagerung denkbar, mittels welcher das Hohlrad 22 drehbar an beziehungsweise auf der Primärwelle 12 gelagert, insbesondere gleitgelagert, sein kann. Das Planetengetriebe 18 umfasst ferner einen auch als Steg bezeichneten Planetenträger 24 sowie mehrere Planetenräder, von denen ein in 1 mit 26 bezeichnetes Planetenrad erkennbar ist. Am Beispiel des Planetenrads 26 ist erkennbar, dass das Planetenrad 26 drehbar an dem Planetenträger 24 gehalten, insbesondere gelagert, ist, sodass das Planetenrad 26 um eine Planetenachse 28 relativ zu dem Planetenträger 24 drehbar ist. Außerdem ist aus 1 erkennbar, dass das Hohlrad 22 einen Hohlraddurchmesser D2 aufweist. Insbesondere ist es denkbar, dass das Planetenrad 26 in dem Planetenträger 24 drehbar gelagert ist, beispielsweise über wenigstens ein Lagerelement. Der Planetenträger 24 kann drehbar an beziehungsweise auf dem Nockenelement 16 gelagert sein, insbesondere mittels einer Gleitlagerung, oder aber der Planetenträger 24 ist nach außen befestigt oder gelagert, insbesondere an dem zuvor genannten Gehäuse des Ventiltriebs 10. Das jeweilige Planetenrad 26 kämmt einerseits mit dem Hohlrad 22 und andererseits mit dem Sonnenrad 20, sodass das Planetenrad 26 gleichzeitig mit dem Sonnenrad 20 und mit dem Hohlrad 22 kämmt, das heißt in Eingriff steht.
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Der Ventiltrieb 10 umfasst außerdem eine in 1 besonders schematisch dargestellte Stelleinrichtung 30, mittels welcher der Planetenträger 24 um die Drehachse 14 relativ zu dem Gehäuse und relativ zu der Primärwelle 12 drehbar ist, wodurch eine Phasenlage des Nockenelements 16 relativ zu der Kurbelwelle einstellbar ist, mithin eine Phasenverstellung des Nockenelements 16 relativ zu der Kurbelwelle bewirkbar ist. Mit anderen Worten kann das Nockenelement 16 relativ zu der Kurbelwelle verdreht werden, indem mittels der Stelleinrichtung 30 der Planetenträger 24 um die Drehachse 14 relativ zu dem Gehäuse gedreht wird. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Planetenträger 24 stillsteht, das heißt dass eine um die Drehachse 14 relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung des Planetenträgers 24 unterbleibt, mit Ausnahme von Phasenverstellvorgängen, bei denen der Planetenträger 24 mittels der Stelleinrichtung 30 um die Drehachse 14 relativ zu dem Gehäuse gedreht wird, um dadurch die Phasenlage des Nockenelements 16 relativ zu der Kurbelwelle einzustellen. Mit anderen Worten, vorzugsweise ist vorgesehen, dass nur zur Phasenverstellung der Nockenelements 16, welches auch als Hohlsegment bezeichnet wird, der Planetenträger 24 mittels der Stelleinrichtung 30 vorübergehend um kleinere Winkelbeträge um die Drehachse 14 relativ zu dem Gehäuse verdreht wird. Hierzu umfasst beispielsweise die Stelleinrichtung 30 einen in 1 nicht dargestellten und beispielsweise angelenkten Hebel und einen Stellmechanismus zum Betätigen des Hebels, über welchen durch Betätigen des Hebels der Planetenträger 24 um die Drehachse 14 verdrehbar ist.
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Des Weiteren umfasst der Ventiltrieb 10 eine Koppeleinrichtung 32, welche zwischen einem ersten Koppelzustand, einem zweiten Koppelzustand und einem in 1 gezeigten Entkoppelzustand verstellbar ist. In dem ersten Koppelzustand ist die Primärwelle 12 mittels der Koppeleinrichtung 32 drehfest mit dem Hohlrad 22 verbunden. In dem zweiten Koppelzustand ist die Primärwelle 12 mittels der Koppeleinrichtung 32 drehfest mit dem Nockenelement 16 verbunden. In dem Entkoppelzustand ist die Primärwelle 12 sowohl von dem Nockenelement 16 als auch von dem Hohlrad 22 und auch von dem Planetenträger 24 entkoppelt. Hierfür umfasst die Koppeleinrichtung 32 ein teilweise in der Primärwelle 12 angeordnetes und in radialer Richtung der Primärwelle 12 nach außen hin teilweise aus der Primärwelle 12 herausragendes und mit der Primärwelle 12 mitdrehbares Koppelelement vorliegend in Form eines Nutensteins 34, welcher - wie in 1 durch einen Doppelpfeil 36 veranschaulicht ist - in axialer Richtung der Primärwelle 12 relativ zu der Primärwelle 12 zwischen wenigstens einer ersten Koppelstellung, wenigstens einer zweiten Koppelstellung und wenigstens einer in 1 gezeigten Entkoppelstellung verschiebbar ist. Die erste Koppelstellung bewirkt den ersten Koppelzustand, in welchem die Primärwelle 12 mittels des Nutensteins 34 drehfest mit dem Hohlrad 22 verbunden ist. Die zweite Koppelstellung bewirkt den zweiten Koppelzustand, in welchem die Primärwelle 12 mittels des Nutensteins 34 drehfest mit dem Nockenelement 16 verbunden ist. Die Entkoppelstellung bewirkt den Entkoppelzustand. Um den Nutenstein 34 aus der Entkoppelstellung in die erste Koppelstellung zu verschieben, wird der Nutenstein 34 bezogen auf die Bildebene von 1 nach rechts verschoben. Um den Nutenstein 34 aus der Entkoppelstellung in die zweite Koppelstellung zu verschieben, wird der Nutenstein 34 bezogen auf die Bildebene von 1 nach links verschoben. Da der Nutenstein 34 teilweise in der Primärwelle 12, insbesondere in einer Nut 38 der Primärwelle 12, angeordnet ist und somit in die Nut 38 eingreift, ist der Nutenstein 34 mit der Primärwelle 12 um die Drehachse 14 mitdrehbar. Mit anderen Worten nimmt die Primärwelle 12 den Nutenstein 34 mit. In der ersten Koppelstellung greift der Nutenstein 34 auch in eine korrespondierende Nut 40 des Hohlrads 22 ein, wodurch das Hohlrad 22 über den Nutenstein 34 drehfest mit der Primärwelle 12 verbunden ist. In der zweiten Koppelstellung greift der Nutenstein 34 auch in eine Nut 42 des Nockenelements 16 ein, wodurch das Nockenelement 16 über den Nutenstein 34 drehfest mit der Primärwelle 12 verbunden ist. Es ist erkennbar, dass der Nutenstein 34 in axialer Richtung der Primärwelle 12 relativ zu der Primärwelle 12 in der Nut 38 verschiebbar ist. Dies kann beispielsweise über ein vorliegend als zentraler Stab 44 ausgebildetes Betätigungselement erfolgen, welches beispielsweise aus der Primärwelle 12 teilweise herausragt. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, den Nutenstein 34 mittels eines Fluids, insbesondere mittels einer Flüssigkeit wie beispielsweise Öl und somit Öldruck gesteuert zu verschieben. Die Entkoppelstellung ist eine Mittelstellung des Nutensteins 34, welcher auch als Mitnehmer bezeichnet wird. In der Mittelstellung stehen das Nockenelement 16 und das komplette Planetengetriebe 18 still, wodurch der Mittenzylinder abgeschaltet ist. Rückt der Mitnehmer (Nutenstein 34) nach links in die Nut 42 und somit in die zweite Koppelstellung, so dreht sich das auch als Mittensegment bezeichnete Nockenelement 16 synchron zur Primärwelle 12, wodurch der Mittenzylinder wie auch die anderen, auch als Randzylinder bezeichneten Zylinder vier-taktend betrieben wird. Rückt der Mitnehmer (Nutenstein 34) ausgehend von der Mittelstellung nach rechts in die Nut 40 und somit in die erste Koppelstellung, so dreht sich das Nockenelement 16 doppelt so schnell wie die Primärwelle 12, das heißt mit der doppelten Drehzahl der Primärwelle 12, was insbesondere dadurch realisiert werden kann, dass der auch als Teilkreisdurchmesser bezeichnete Durchmesser D2 des Hohlrads 22 genau doppelt so groß ist wie der auch als Teilkreisdurchmesser bezeichnete Durchmesser D1 des Sonnenrads 20. Eine kompaktere Anordnung beispielsweise durch Versetzen des Planetenträgers 24 in einen in 1 mit 45 bezeichneten Zwischenraum zwischen dem Hohlrad 22 beziehungsweise dessen Hohlradscheibe und dem Planetenrad 26 wäre denkbar. Ferner denkbar wäre eine kompaktere Anordnung durch Minimierung des Zwischenraums 45, Ausdrehen des Sonnenrads 20 und/oder des Hohlrads 22 insbesondere für den Nutenstein 34 in der auch als Neutralstellung bezeichneten Mittenstellung und/oder entsprechend tieferes Einstechen der Nuten 40 und 42. Ferner wäre es denkbar, anstelle des Nutensteins 34 für die Mitnahme des auch als Sonne bezeichneten Sonnenrads 20 beziehungsweise des Hohlrads 22 unabhängige, hydraulisch betätigte oder betätigbare und aus der Primärwelle 12 ausfahrende Bolzen, welche beispielsweise in korrespondierende Bohrungen des jeweils mitzunehmenden Bauelements, das heißt des Nockenelements 16 beziehungsweise des Hohlrads 22, eingreifen oder einfahren. Es ist erkennbar, dass die Primärwelle 12 und das Nockenelement 16 eine zweiteilige und somit gebaute Nockenwelle bilden, durch welche ein besonders vorteilhafter Betrieb des Mittenzylinders und somit der Verbrennungskraftmaschine insgesamt darstellbar ist.
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2 zeigt den Ventiltrieb 10 ausschnittsweise in einer schematischen Perspektivansicht. In 2 erkennbar sind die in 2 mit 46 und 48 bezeichneten Nocken des Nockenelements 16. Auch erkennbar ist, dass mit der Primärwelle 12 Nocken 50a, b und Nocken 52a, b drehfest verbunden sind. Beispielsweise können mittels der Nocken 50a, b zwei der vier Gaswechselventile betätigt werden, die einem ersten der Randzylinder zugeordnet sind, und mittels der Nocken 52a, b können zwei der Gaswechselventile betätigt werden, die dem zweiten Randzylinder zugeordnet sind. Beispielhaft sind in 2 Lagerstellen mit 54 und 56 bezeichnet, an welchen beispielsweise die Primärwelle 12 drehbar an dem Gehäuse gelagert, insbesondere gleitgelagert, werden kann. Ein Bereich, in welchem gegebenenfalls ein weiteres Lager zur drehbaren Lagerung der Primärwelle 12 angeordnet sein kann, ist in 2 mit 58 bezeichnet. Außerdem ist eine optionale Lagerstelle in 2 mit 60 bezeichnet. An der Lagerstelle 60 kann beispielsweise das Nockenelement 16 drehbar gelagert werden, insbesondere durch eine Wälzlagerung und insbesondere durch einen aufgeklippsten Nadelkranz.
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Der zuvor genannte Hebel, über welchen der Planetenträger 24 um die Drehachse 14 relativ zu der Primärwelle 12 verdreht werden kann, um dadurch die zuvor beschriebene Phasenverstellung durchzuführen, ist in 2 mit 62 bezeichnet. Beispielsweise ist der Hebel 62 gelenkig mit dem Planetenträger 24 gekoppelt. Die Stelleinrichtung 30 kann einen auch als Steller bezeichneten Aktor umfassen, welcher in 2 nicht dargestellt ist. Mittels des Stellers kann beispielsweise der Hebel 62 betätigt, insbesondere bewegt, werden, um dadurch über den Hebel 62 den Planetenträger 24 zu betätigen, das heißt um die Drehachse 14 relativ zur Primärwelle 12 zu verdrehen. Aufpressregionen für die Nocken und die Lagerbereiche können bezüglich des Durchmessers von der restlichen Welle beziehungsweise dem restlichen Wellenzylinder abgesetzt werden.
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3 zeigt detaillierter den Ventiltrieb 10. Erkennbar ist ein Außenring 64 eines Rillenkugellagers, mittels welchem der Planetenträger 24 drehbar an dem Hohlrad 22 gelagert ist. Vorzugsweise ist der Außenring 64 einstückig mit dem Planetenträger 24 ausgebildet. Außerdem in 3 erkennbar ist ein Außenring 66 eines weiteren Rillenkugellagers, mittels welchem das Planetenrad 26 drehbar an dem Planetenträger 24 gelagert ist. Vorzugsweise ist der Außenring 66 einstückig mit dem Planetenrad 26, insbesondere mit dessen Planetenzahnkranz, ausgebildet. Außerdem erkennbar ist in 3 ein Sicherungsring 68, mittels welchem der Planetenträger 24 beziehungsweise der Außenring 64 axial an dem Hohlrad 22 gesichert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventiltrieb
- 12
- Primärwelle
- 14
- Drehachse
- 16
- Nockenelement
- 18
- Planetengetriebe
- 20
- Sonnenrad
- 22
- Hohlrad
- 24
- Planetenträger
- 26
- Planetenrad
- 28
- Planetenachse
- 30
- Stelleinrichtung
- 32
- Koppeleinrichtung
- 34
- Nutenstein
- 36
- Doppelpfeil
- 38
- Nut
- 40
- Nut
- 42
- Nut
- 44
- Stab
- 45
- Zwischenraum
- 46
- Nocken
- 48
- Nocken
- 50a, b
- Nocken
- 52a, b
- Nocken
- 54
- Lagerstelle
- 56
- Lagerstelle
- 58
- Bereich
- 60
- Lagerstelle
- 62
- Hebel
- 64
- Außenring
- 66
- Außenring
- 68
- Sicherungsring
- D1
- Durchmesser
- D2
- Durchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007002802 A1 [0002]
- US 2002/0117133 A1 [0002]
