EP2906789A1 - Variabler ventiltrieb zur betätigung eines ventils eines verbrennungsmotors - Google Patents

Abstract

Ein variabler Ventiltrieb (2) zur Betätigung eines Ventils (70) eines Verbrennungsmotors umfasst ein Betätigungssystem zum periodischen Öffnen und Schließen des Ventils (70); und ein Ansteuersystem (90, 100). Das Ansteuersystem umfasst ein Gasstellungs-Bedienelement (92, 102), dessen Stellung in Abhängigkeit eines Gasbefehls veränderbar ist; ein bewegliches Verstellelement (95, 105), welches derart an den Lagerungskörper (80) gekoppelt ist, dass durch eine Bewegung des Verstellelements die Position der ersten Rotationsachse (14) verändert und somit der Ventilhub verstellt wird; und ein Kraftschluss-Element (94, 104), das das Gasstellungs-Bedienelement (92, 102) kraftschlüssig mit dem Verstellelement (95, 105) verbindet.

Description

Variabler Ventiltrieb zur Betätigung eines Ventils eines Verbrennungsmotors

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, insbesondere auf einen Verbrennungsmotor mit Ventiltrieb. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen variablen Ventiltrieb zur Betätigung eines Ventils eines Verbrennungsmotors.

Variable Ventiltriebe sind im Stand der Technik bekannt. Solche variablen Ventiltriebe erlauben die Einstellung (Veränderung) eines Ventilhubs, d.h. einer den Ventilhubverlauf kennzeichnenden Größe wie z.B. der Hubhöhe (maximale Höhe der Ventilöffnung innerhalb eines Motorzyklus), Dauer und / oder Phase der Ventilöffnung relativ zum Motorzyklus. Ein variabler Ventiltrieb erlaubt es, die Hubhöhe etwa in Abhängigkeit einer Anzahl von Fahrparametern (z.B. Drehzahl) und eines Gasbefehls (z.B. Stellung eines Gashebels bzw. -pedals) einzustellen.

Ein besonders vorteilhafter variabler Ventiltrieb ist aus der DE 10 2005 057 127 AI (im Folgenden: DE' 127) bekannt, in welcher auch weitere Ventiltriebe zitiert sind. Insbesondere zeigt die DE' 127 den in Fig. 1-3 der vorliegenden Anmeldung dargestellten Ventiltrieb. Darin kann eine Position der Ventilkurbelachse 14 durch Schwenken eines Schwenkrahmens 80 verändert werden, um den Ventilhub zu verstellen. Dies geschieht mittels des in Fig. 2 und 3 dargestellten Schwenktriebs 84 bzw. 84a-84d.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventiltrieb und einen Verbrennungsmotor mit zumindest einigen der Vorteile der in DE' 127 dargestellten Lösung bereitzustellen, der darüber hinaus ein besonders vorteilhaftes Ansteuersystem zum Verstellen des Ventilhubs aufweist. So wird eine Ansteuerung angestrebt, die zu einem hohen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors beiträgt, besonders im Mischbetrieb, also bei sich häufig abwechselnder Teil- und Volllast des Verbrennungsmotors.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Ventiltrieb gemäß Anspruch 1 und durch den Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 9.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein variabler Ventiltrieb zur Betätigung eines (d.h. mindestens eines) Ventils eines Verbrennungsmotors bereitgestellt. Ein Betätigungssystem des Ventiltriebs zum periodischen Öffnen und Schließen des Ventils umfasst ein erstes Antriebsmittel, das derart um eine erste Rotationsachse drehbar in einem Lagerungskörper gelagert ist, dass eine Position der ersten Rotationsachse zum Verstellen eines Ventilhubs, z.B. der Hubhöhe, des Ventils veränderlich ist, z.B. durch Bewegen des Lagerung skörper s . Ein Ansteuersystem des Ventiltriebs umfasst ein Gasstellungs-Bedienelement, dessen Stellung in Abhängigkeit des Gasbefehls (und möglicherweise weiterer Einflussgrößen) veränderbar ist; ein bewegliches Verstellelement, welches derart an den Lagerungskörper gekoppelt ist, dass durch eine Bewegung des Verstellelements die Position der ersten Rotationsachse verändert und somit der Ventilhub (insbesondere die Hubhöhe und / oder Phase des Ventilhubsverlaufs) verstellt wird; und ein Kraftschluss-Element, das das Gasstellungs-Bedienelement kraftschlüssig mit dem Verstellelement verbindet.

Ausführungsformen dieses Ventiltriebs können beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Vorteile aufweisen: Gerade im Mischbetrieb, also bei häufigen Wechseln zwischen Teillast (oder„Teilgas") und Volllast (oder„Vollgas") des Verbrennungsmotors, oder bei plötzlicher Beschleunigung können durch das Kraftschluss-Element abrupte Übergänge vom Teillast- in den Volllastbetrieb vermieden werden. Daher wird die weit verbreitete Neigung der Fahrer, bei Beschleunigungsphasen sofort in den„Vollgas-Modus" überzugehen, geeignet kompensiert. Dabei wird sichergestellt, dass der Befehl des Fahrers, soweit sinnvoll, umgesetzt wird, jedoch mit einer durch das Kraftschluss-Element (etwa eine Zwischenfeder) und durch das Verstellelement erreichbaren Anpassung des zeitlichen Verlaufs und / oder des Ausmaßes. Das Kraftschluss-Element gibt einen Gasbefehl indirekt an das Verstellelement bzw. den Lagerungskörper weiter, indem eine Bewegung des Gasstellungs-Bedienelements zunächst in einer - mit zunehmender Bewegung des Gasstellungs-Bedienelements wachsenden - Vorspannung resultiert und / oder gedämpft wird. Die Vorspannung des Kraftschluss-Elements treibt sodann (erst) in einem zweiten Schritt und mit einer gewissen Verzögerung und / oder Dämpfung das Verstellelement an, wobei die aus dieser Vorspannung resultierende Bewegung des Verstellelements bzw. die Verzögerung / Dämpfung von einer Reihe weiterer, konstruktiv oder apparativ vorgebbarer Randbedingungen wie beispielsweise Rückhaltekräften oder dergleichen abhängig gemacht werden kann. Auf diese Weise kann durch die kraftschlüssige Kopplung von Gasstellungs- Bedienelement und Verstellelement und die Gestaltung der weiteren konstruktiven Rahmenbedingungen die gewünschte bedarfsweise Optimierung bzw. Korrektur von Bedienfehlern des Fahrers erreicht werden.

Weiter wird eine Erhöhung des Fahrkomforts und / oder eine Verringerung des Verschleißes ermöglicht, da eine durch die Bewegung der Ventile und andere Motorvorgänge verursachte Vibration des Gasstellungs-Bedienelement verringert wird. Diese Vorteile werden unter anderem durch die indirekte Kopplung des Gasstellungs- Bedienelements an das Verstellelement bzw. den Lagerungskörper mittels des Kraftschluss- Elements (z.B. Zwischenfeder) ermöglicht. Weiter erlauben Ausführungsformen des Ventiltriebs eine mechanisch einfache, preisgünstige, zuverlässige und/oder langlebige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs.

Weiter kann gemäß Ausführungsformen erreicht werden, dass die Lagerung des ersten Antriebsmittels trotz der darauf wirkenden Kräfte stabil in einer ausreichend festen Position relativ zum Zylinderkopf gehalten werden kann. Weiter können die in DE' 127 genannten weiteren Vorteile zumindest teilweise erreicht werden.

Der erfindungsgemäße Ventiltrieb kann besonders vorteilhaft in Verbrennungsmotoren von Geräten oder Fahrzeugen mit hohen Motordrehzahlen, beispielsweise in Motorrädern, eingesetzt werden. Er kann weiterhin auch z.B. in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Flugzeugen oder Wasserfahrzeugen eingesetzt werden.

Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung sowie bevorzugte Ausführungen und besondere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1-3 zeigen Ansichten eines aus der DE' 127 bekannten Ventiltriebs, der zusätzlich mit einem erfindungs gemäßen Ansteuersystem (nicht dargestellt) ausgestattet ist;

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ventiltriebs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung des Ventiltriebs von Fig. 4;

Fig. 6a zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ventiltriebs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6b zeigt eine Schnittdarstellung von Teilen des Ventiltriebs von Fig. 6a;

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teiles des Ventiltriebs gemäß Fig. 6a;

Fig. 8a zeigt eine Schnittdarstellung eines Ventiltriebs gemäß einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 8a; und

Fig. 9a und 9b zeigen jeweils eine perspektivische Darstellung des Ventiltriebs gemäß Fig. 8a. Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 1-3 ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb 2 beschrieben. Die Fig. 1-3 sind identisch auch in DE' 127 enthalten und die dargestellten Teile sind auch dort beschrieben. Der Ventiltrieb 2 ist darüber hinaus mit einem erfindungsgemäßen Ansteuersystem (nicht dargestellt) ausgestattet.

Der in Fig. 1-3 dargestellte Ventiltrieb 2 umfasst ein Antriebssystem 10 und ein Getriebe 4. Das Antriebssystem 10 stellt eine Rotationsbewegung zur Verfügung. Die Rotationsbewegung verläuft bevorzugt synchron zum Motorzyklus des Verbrennungsmotors, so dass eine volle Rotation einem ganzen Motorzyklus entspricht, und besonders bevorzugt wird sie von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 angetrieben. Das Getriebe 4 überträgt die Rotationsbewegung des Antriebssystems in eine Hubbewegung zur Betätigung des Ventils 70. Unter einer Betätigung des Ventils ist hierbei eine Hubbewegung des Ventils 70 zu verstehen, die das Ventil 70 öffnet bzw. schließt, und zwar vorzugsweise synchron zum Motorzyklus.

Das Antriebssystem 10 umfasst ein Antriebszahnrad 22, ein Ventilkurbelzahnrad 12, und eine Ventilkurbel 16 (auch als erstes Antriebsmittel bezeichnet). Das Antriebszahnrad 22 ist ortsfest im Zylinderkopf drehbar um eine Antriebsachse 24 gelagert. Das Ventilkurbelzahnrad 12 ist starr mit der Ventilkurbel 16 verbunden. Die Ventilkurbel 16 und das Ventilkurbelzahnrad 12 sind drehbar um eine Ventilkurbelachse 14 (auch als erste Rotationsachse bezeichnet) gelagert. Hier und im Folgenden ist unter dem Begriff„Achse" eine geometrische Achse bzw. eine Rotationsachse zu verstehen. Die Lagerung der Ventilkurbel 16 ist in Fig. 1 nicht dargestellt.

Das Antriebszahnrad 22 wird von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 angetrieben. Der Antrieb erfolgt synchron zum Motorzyklus, d.h. eine volle Umdrehung des Antriebszahnrads 22 entspricht einem Motorzyklus. Bei einem Viertaktmotor ist das der Fall, wenn die Übersetzung zwischen Kurbelwelle und Antriebszahnrad 2: 1 beträgt.

Das Antriebszahnrad 22 steht mit dem Ventilkurbelzahnrad 12 in Eingriff. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebszahnrad 22 und Ventilkurbelzahnrad 12 beträgt hierbei 1: 1. Somit wird auch das Ventilkurbelzahnrad synchron zum Motorzyklus angetrieben.

Erfindungsgemäß kann in dem in Fig. 1 dargestellten Ventiltrieb die Position der Ventilkurbelachse 14 verändert werden. Der Mechanismus hierfür ist in Fig. 2-3 genauer dargestellt. Darin ist zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Elementen ein Schwenkrahmen 80 (auch als Lagerungskörper bezeichnet) sichtbar. Der Schwenkrahmen 80 ist starr, besteht in diesem Beispiel aus mehreren starr miteinander verbundenen Teilen. Er ist am Zylinderkopf 3 schwenkbar um die Schwenkachse gelagert, die identisch mit der in Fig. 1 gezeigten Antriebsachse 24 ist. Weiterhin ist die Ventilkurbel 16 in dem Schwenkrahmen 80 gelagert, so dass ein Schwenken des Schwenkrahmens 80 ein Schwenken der Ventilkurbelachse 14, d.h. eine Veränderung der Position der Ventilkurbelachse 14 entlang einer Kreisbahn um die Schwenkachse 24 bewirkt.

Dadurch, dass die Schwenkachse 24 und die Antriebsachse identisch sind, wird gewährleistet, dass die Position der Ventilkurbelachse 14 in jeder Schwenkposition des Schwenkrahmens 80 auf einem Kreissegment um die Antriebsachse 24 bleibt. Dadurch ist sichergestellt, dass das um die Ventilkurbelachse 14 drehbar gelagerte Ventilkurbelzahnrad 12 und das Antriebszahnrad 22 in jeder Schwenkposition des Schwenkrahmens 80 in Eingriff bleiben.

Der Schwenkrahmen 80 kann mittels eines Schwenktriebs 84 in einer festen Position gehalten oder geschwenkt werden. Der Schwenktrieb 84 umfasst ein mit dem Schwenkrahmen 80 starr verbundenes Zahnsegment 84a, in das ein Zahnrad 84b eingreift. Der Schwenkrahmen 80 kann geschwenkt werden, indem durch Drehen des Zahnrads 84b das Zahnsegment 84a auf und ab bewegt wird. Entsprechend dieser Funktion ist das Zahnsegment 84a entlang eines Kreissegments um die Schwenkachse 24 gekrümmt.

Ein weiteres Detail des Schwenktriebs 84 sind in Fig. 3 dargestellt: In dieser Variante steht ein Schneckengetriebe 84c mit dem Zahnrad 84b in Eingriff und dient dazu, dieses zu drehen. Alternativ zum Schneckengetriebe 84c kann das Zahnrad 84b auch z.B. über eine Kupplung, einen Kettenantrieb, ein Kegelzahradpaar, oder auf eine andere Weise angetrieben werden.

Unabhängig von solchen Details ist das Zahnrad 84b (auch als Verstellelement bezeichnet) letztlich auf in Fig. 1-3 nicht dargestellte Weise an ein Gasstellungs-Bedienelement gekoppelt, dessen Stellung in Abhängigkeit eines Gasbefehls veränderbar ist. Diese Kopplung erfolgt erfindungs gemäß über eine Zwischenfeder als Kraftschluss-Element, die das Gasstellungs-Bedienelement kraftschlüssig mit dem Zahnrad 84b verbindet.

Der Schwenktrieb 84 und die zum Antrieb des Schwenktriebs 84 dienenden Komponenten werden hierin auch als Ansteuersystem bezeichnet. Allgemeiner werden als Ansteuersystem alle Teile verstanden, die zum Einstellen und Halten der Position der ersten Ventilkurbelachse 14, und somit in dieser Ausführungsform der Position des Schwenkrahmens 80, dienen. Weitere Teile des Ventiltriebs, die zum periodischen Öffnen und Schließen des Ventils dienen, werden auch als Betätigungssystem bezeichnet. Im Folgenden werden einige allgemeine (aber nicht zwingende) Aspekte der Erfindung beschrieben, die in Fig. 1-3 illustriert und mit den dort angegebenen Bezugszeichen erläutert sind, die jedoch auch unabhängig von der Ausführungsform von Fig. 1-3 im Zusammenhang mit jedweden anderen Aspekten der Erfindung realisiert werden können. Gemäß einem Aspekt ist der Ventiltrieb im Bereich des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors angeordnet. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Ventiltrieb (insbesondere das Betätigungs System) weiter ein Pleuel 30 mit einem ersten Pleuelgelenk 34 und einem zweiten Pleuelgelenk 36, und ein Führungselement 60 zum Führen des Pleuels, wobei das Führungselement um eine Führungsachse 66 schwenkbar ist. Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Pleuel 30 mit seinem ersten Pleuelgelenk 34 am ersten Antriebsmittel 16 angelenkt. Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Pleuel 30 mit seinem zweiten Pleuelgelenk 36 am Führungselement 60 angelenkt.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein zweites Antriebsmittel 22 des Ventiltriebs vorgesehen, zum Antrieb des ersten Antriebsmittels 16. Das zweite Antriebsmittel 22 um eine zweite Rotationsachse 24 drehbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist das zweite Antriebsmittel 22 ein zweites Antriebszahnrad ist. Der Ventiltrieb umfasst ein erstes Antriebszahnrad 12 zum Antreiben des ersten Antriebsmittels 16, wobei das erste Antriebszahnrad 12 um die erste Rotationsachse 14 drehbar ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist am Führungselement 60 ein Drückelement 40 befestigt. Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Drückelement 40 eine Rolle. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Ventiltrieb 1 ein Übertragungselement 50 in lösbarem mechanischem Kontakt mit den Drückelement 40. Gemäß einem weiteren Aspekt wird das Übertragungselement 50 von einem Kraftelement 58 in Richtung Ventil 70 vorgespannt. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Verbrennungsmotor 1 einen festen Anschlag 57 zur Definition einer maximalen Auslenkung des Übertragungselements 50.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Übertragungselement 50 ein Hebel, der um eine Hebelachse 52 schwenkbar ist. Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Hebel 50 einarmig. Gemäß einem weiteren Aspekt bewirkt eine Bewegung des Drückelements 40 in Richtung der Hebelachse 52 ein Öffnen des Ventils.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Ventil 70 ein Einlas sventil. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Verbrennungsmotor weiter ein zweites Einlassventil 70', welches bevorzugt ebenfalls durch den Ventiltrieb betrieben wird. Gemäß einem weiteren Aspekt ist durch die Veränderung der Position der ersten Rotationsachse 14 ein Ventilhub (eine den Ventilhubverlauf kennzeichnende Größe) veränderbar. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die den Ventilhubverlauf 90 kennzeichnende Größe eine Hubhöhe und/oder eine Öffnungsdauer des Ventils. Gemäß einem weiteren Aspekt ist durch die Veränderung der Position der ersten Rotationsachse 14 eine Phasenbeziehung zwischen dem Drehwinkel des ersten Antriebsmittels 16 und dem Motorzyklus veränderbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird das Drückelement 40 auf einer Führungsbahn 68 geführt wird, und die Führungsbahn 68 des Drückelements 40 ist durch die Veränderung der Position der ersten Rotationsachse 14 veränderbar.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Veränderung der Position der ersten Rotationsachse 14 ein Schwenken der ersten Rotationsachse 14 um eine Schwenkachse 24. Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Verbrennungsmotor einen Schwenktrieb 84 zum Schwenken der ersten Rotationsachse 14, der ein um eine dritte Rotationsachse 86 drehbares Schwenktriebzahnrad 84b und ein mit dem Schwenktriebzahnrad 84b in Eingriff stehendes Schwenktriebzahnsegment 84a umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt bildet die dritte Rotationsachse 86 gleichzeitig die Hebelachse 52 des Hebels 50.

Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst der Ventiltrieb bzw. das Ansteuersystem ein mit dem Schwenktriebszahnrad 84b in Eingriff stehendes Schneckengetriebe 84c zum Antrieb des Schwenktriebszahnrads 84b.

Gemäß einem weiteren Aspekt sind das Pleuel 30 und das Führungselement 60 Glieder einer ebenen Drehgelenkkette.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Ventil 70 ein Einlassventil, und das zweite Antriebsmittel betätigt auch ein Auslassventil 78.

Gemäß einem weiteren Aspekt beträgt eine maximale Hubhöhe des Ventils 70 mindestens 5mm.

Es stellt einen allgemeinen Aspekt der Erfindung das, dass der Ventiltrieb 2 ein ebenes Koppelgetriebe mit vier Gliedern bzw. eine viergliedrige Drehgelenkkette umfasst. Die Gelenke umfassen hierbei vorzugsweise die Antriebsachse 24, die Führungsachse 66, das erste Pleuelgelenk 34, und das zweite Pleuelgelenk 36. Alle Elemente der oben beschriebenen Drehgelenkkette sind formschlüssig miteinander verbunden. Es stellt einen allgemeinen Aspekt der Erfindung dar, dass der Ventiltrieb 2 im Bereich des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Unter einer Anordnung im Bereich des Zylinderkopfes ist zu verstehen, dass die Ventilkurbel 16 grundsätzlich (d.h. in mindestens einer möglichen Position der Rotationsachse 14 bzw. in mindestens einer Schwenkposition eines Schwenkrahmens 80, wie er z.B. in Fig. 3 dargestellt ist) auf der Zylinderkopfseite bezüglich der Trennfläche zwischen Motorblock und Zylinderkopf gelagert ist. Selbst wenn im Verbrennungsmotor ein Zylinderkopf und ein Motorblock nicht klar abgrenzbar sein sollte, kann eine solche Trennfläche beispielsweise durch eine Fläche definiert werden, die durch den Kolbenboden des Hubkolbens definiert wird, wobei der Hubkolben im Oberen Kolbentotpunkt liegt. Gemäß dieser Charakterisierung entspricht der Ventiltrieb 2 einem Ventiltrieb mit obenliegender Nockenwelle („overhead camshaft"), wobei die Ventilkurbel 16 der Nockenwelle entspricht.

Durch diese Anordnung wird auch eine gekapselte Bauweise des Ventiltriebs ermöglicht, bei der die Teile des Ventiltriebs innerhalb einer Kapselung angeordnet sind.

Der Ventiltrieb 2 lässt sich gemäß einem Aspekt in ein aktives Teilsystem und ein passives Teilsystem einteilen. Das aktive Teilsystem lässt sich dadurch charakterisieren, dass der Bewegungszustand des aktiven Teilsystems im Wesentlichen durch den Bewegungszustand der Ventilkurbel 16, d.h. durch einen Drehwinkel der Ventilkurbel 16 und durch die Position der Ventilkurbelachse 14, festgelegt ist bzw. durch Formschluss mit der Ventilkurbel 16 verbunden ist. Das passive Teilsystem ist durch Kraftschluss, insbesondere mittels der Ventilfeder 72, mit dem aktiven Teilsystem verbunden.

Für weitere Details zu Fig. 1-3 wird auf die DE' 127 verwiesen, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Verweis in die vorliegende Beschreibung einbezogen ist. Insbesondere wird auf die Absätze [0144] - [0159] sowie die dort zitierten übrigen Passagen der DE'127 verwiesen, die hiermit durch Verweis einbezogen sind. Insbesondere werden sämtliche in DE'127 beschriebenen Aspekte eines Ventiltriebs oder Verbrennungsmotors, soweit diese zusätzlich mit dem hierin beschriebenen Ansteuersystem ausgestattet sind, als zur vorliegenden Erfindung gehörig betrachtet.

Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 4-5 ein Ventiltrieb gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Darin sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1-3 bezeichnet, auch wenn einige geometrische Details verändert sind. Die Beschreibung der Fig. 1-3, sowie die Beschreibung in DE'127, gilt entsprechend auch für diese Ausführungsform, soweit nicht in den Figuren oder im Folgenden abweichend dargestellt. Das gilt insbesondere für das Betätigungs System. Anstelle des in Fig. 1-3 gezeigten Schwenktriebs 84 bzw. 84a-84d (und dessen Antriebs) zum Schwenken des Schwenkrahmens (Lagerungskörpers) 80 umfasst der in Fig. 4-5 gezeigte Ventiltrieb ein im Folgenden beschriebenes Ansteuersystem 90.

Dieses Ansteuersystem 90 beinhaltet einen Seilzug 92a, der in einer Fixierhülse 91 in einer Längsrichtung (entlang der Achse 96 der Fixierhülse 91) verschiebbar geführt ist. Der Seilzug 92a ist mechanisch an einen Gasbefehlsgeber (z.B. Gaspedal oder Gasgriff) gekoppelt, so dass die Stellung des Seilzugs 92a gemeinsam mit der weiter unten beschriebenen Seilzugaufnahme 92 in Abhängigkeit eines an den Gasbefehlsgeber gegebenen Gasbefehls verändert wird. Der Seilzug 92a ist weiter an eine Seilzugaufnahme (Gasstellungs-Bedienelement) 92 gekoppelt, die als ein in der Führungshülse 91 längs verschiebbar angeordneter Stopfen ausgeführt ist. Genauer ist das freie Ende des Seilzugs 92a über eine Verdickung derart in die Seilzugaufnahme 92 eingehakt, dass ein Zug des Seilzugs (nach rechts in Fig. 5) auf die Seilzugaufnahme 92 übertragen wird. Sobald der Zug am Seilzug 92a wieder nachlässt, erfolgt eine Rückstellung der Seilzugaufnahme 92 in Richtung seiner Ruheposition (nach links in Fig. 5) über eine weiter unten genauer beschriebene Rückholfeder 96. Somit resultiert eine Betätigung (Zug oder Nachlassen) des Seilzugs 92a in einer Längsverschiebung des Seilzugs 92a gemeinsam mit der Seilzugaufnahme 92.

Links von der Seilzugaufnahme 92 ist in Fig. 5 weiter eine Anschlags schraube (allgemeiner: Anschlagselement für das Gasstellungs-Bedienelement 92) dargestellt, die eine Bewegung der Seilzugaufnahme 92 nach links (in Richtung verringerten Ventilhubs) begrenzt. Der Anschlag ist einstellbar, in diesem Beispiel durch Verdrehen der Anschlagsschraube. Dieser Anschlag verhindert, dass die Bewegung durch Anschläge an anderen, mechanisch stärker strapazierten und/oder weniger belastbaren Teilsystemen eingeschränkt wird, und trägt somit zu einer Schonung des mechanischen Systems bei.

Die Seilzugaufnahme 92 ist über eine Zwischenfeder 94 kraftschlüssig mit einem Mitnehmer 95 verbunden. Die Zwischenfeder 94 drückt den Mitnehmer 95 an einen Anschlag 92b der Seilzugaufnahme 92. Der Mitnehmer 95 ist ebenfalls längs verschiebbar gelagert, nämlich längs verschiebbar in einer Verstellschiene 91b der Führungshülse 91 geführt. Durch die kraftschlüssige Kopplung folgt der Mitnehmer 95 der Bewegung der Seilzugaufnahme 92 mit einer durch die Härte der Zwischenfeder 94 einstellbaren Verzögerung, soweit die Randbedingungen für die Bewegung des Mitnehmers 95 dies zulassen. Der Mitnehmer 95 ist weiter über eine Kulissenführung 85 formschlüssig an den Lagerungskörper (Schwenkrahmen) 80 gekoppelt. Genauer weist der Mitnehmer 95 ein Kulissenelement mit einem relativ zur Längsrichtung geneigt angeordneten Steuerschlitz 85b auf. In den Steuerschlitz 85b greift ein mit dem Schwenkrahmen 80 verbundener Steuernocken 85a ein.

Der Steuerschlitz in Fig. 4 ist als gerader Schlitz ausgeführt. In Fig. 5 ist eine Variante dargestellt, in der der Steuerschlitz derart gekrümmt ist, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Mitnehmer 95 und dem Lagerungskörper 80 nichtkonstant ist, und sich insbesondere bei größerem Ventilhub (maximale Hubhöhe) verringert, so dass einer gegebenen Bewegung des Mitnehmer 95 eine geringere Bewegung des Lagerungskörpers 80 zugeordnet wird.

Die Kopplung des Mitnehmers 95 an den Lagerungskörper 80 erfolgt derart, dass durch eine Bewegung des Mitnehmers 95 der Lagerungskörper 80 um die Achse 24 geschwenkt wird. Dadurch wird die Position der ersten Rotationsachse 14 verändert und somit der Ventilhub verstellt.

Der Mitnehmer 95 wird daher auch als Verstellelement bezeichnet. Allgemeiner wird als Verstellelement hierin eine gemeinsam bewegbare Antriebskomponente für den Schwenkrahmen 80 ab der Zwischenfeder 94 (diese nicht eingeschlossen) bezeichnet. Einzelne Teile des Verstellelements müssen hierbei nicht formschlüssig verbunden sein, solange sie nur gemeinsam bewegbar sind. Als Gasstellungs-Bedienelement wird eine gemeinsam bewegbare Antriebskomponente bis zu der Zwischenfeder 94 (diese nicht eingeschlossen) bezeichnet, hier also zumindest die Seilzugaufnahme 92 und optional auch der Seilzug 92a.

Die Rückholfeder 96 ist an die Seilzugaufnahme 92 indirekt über den Mitnehmer 95 gekoppelt. Die Rückholfeder 96 drückt den Mitnehmer 95 in Fig. 5 nach links, d.h. in eine die Hubhöhe des Ventils verringernde Richtung. Wenn der Seilzugs 92a somit nachgibt (eine Bewegung gegenüber der Führungshülse 91 in Freigaberichtung - nach links - freigegeben wird), bewirkt die durch die Rückholfeder 96 und die Zwischenfeder 94 auf die Seilzugaufnahme 92 ausgeübte Vorspannung gegenüber der Führungshülse 91, dass die Seilzugaufnahme 92 und der Seilzug 92a tatsächlich in die Freigaberichtung bewegt werden.

An dem Mitnehmer 95 sind weiter, wie in Fig. 4 dargestellt, ein Maximai- Anschlagselement 124 und ein Minimal- Anschlagselement 126 fest angebracht und mit diesem mitbewegbar. Gemeinsam mit einem Anschlagzapfen 122, der nicht mit dem Mitnehmer 95 mitbewegt wird, stellen diese Anschlagselemente 124 und 126 jeweils einen Maximal-Anschlag bzw. einen Minimal-Anschlag her, der die Bewegung (Bereich für Längsbewegung) des Mitnehmers 95 einschränkt. Infolgedessen werden auch mögliche Bereiche für die Position der ersten Rotationsachse 14 und somit für den Ventilhub eingeschränkt.

Hierbei begrenzt der Maximal-Anschlag (Anschlag, der durch Zusammenwirken des Maximal- Anschlagselements 124 mit dem Anschlagzapfen 122 hergestellt wird) eine Bewegung des Verstellelements 95 in eine die Hubhöhe des Ventils vergrößernde Richtung (in Fig. 4 nach rechts). Der Maximal-Anschlag begrenzt somit eine maximale Hubhöhe des Ventilhubs.

Entsprechend begrenzt der Minimal-Anschlag (Anschlag, der durch Zusammenwirken des Minimal-Anschlagselements 126 mit dem Anschlagzapfen 122 hergestellt wird) eine Bewegung des Verstellelements 95 in eine die Hubhöhe des Ventils verringernde Richtung (in Fig. 4 nach links). Der Minimal-Anschlag begrenzt somit eine minimale Hubhöhe des Ventilhubs.

Die Position des Anschlagzapfens 122 ist durch einen Stellantrieb 122a verstellbar, indem der Anschlagzapfen 122 durch den Stellantrieb 122a ein- und ausgefahren wird. Durch Verstellen der Position des Anschlagzapfens 122 wird der Maximal-Anschlag bzw. die Position des Verstellelements 95 am Maximal-Anschlag verändert. Somit ist die maximale Hubhöhe durch Verstellen der Position des Anschlagzapfens 122 einstellbar. Das Gleiche gilt auch für den Minimal-Anschlag bzw. die minimale Hubhöhe. Durch geeignete Konturgebung der Anschlagsflächen der Anschlagselemente 124, 126 und des Anschlagzapfens 122 sowie durch geeignete Ausrichtung des Anschlagzapfens 122 können zu jeder Position des Anschlagzapfens 122 beliebige Maximal- und Minimalwerte für die Hubhöhe des Ventilhubs vorgegeben werden.

Der Stellantrieb 122a kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (optional auch in Abhängigkeit zusätzlicher Parameter) angesteuert werden. Somit können beispielsweise durch den Maximal-Anschlag ungünstige, etwa zu plötzlich den Ventilhub erhöhende Gasbefehle ausgeschlossen werden. Auch kann durch den Minimal-Anschlag ein für die jeweilige Motorendrehzahl (und/oder sonstige Parameter) angemessener Leerlauf- Ventilhub vorgegeben werden. Die Ansteuerung des Stellantriebs 122a erfolgt gemäß einem allgemeinen Aspekt derart, dass eine Position des Anschlagzapfen 122 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl angesteuert wird. Diese Ansteuerung kann so erfolgen, dass für Motordrehzahlen unterhalb einer vorgebbaren Grenzdrehzahl auf eine erste Position und für Drehzahlen oberhalb der Grenzdrehzahl auf eine zweite Position gestellt wird. Im Allgemeinen erfolgt die Ansteuerung jedoch stufenlos, so dass jeweils für die Motordrehzahl (und optional weitere Parameter) angemessene Maximal- und Minimalwerte für die Hubhöhe des Ventilhubs vorgegeben werden.

Zusätzlich können noch feste Anschläge für eine Bewegung des Mitnehmers 95 zur Verfügung gestellt werden, die unabhängig von dem Stellantrieb 122a eine absolute Minimal- bzw. Maximalposition des Mitnehmers 95 definieren, die unter keinen Umständen über- bzw. unterschritten werden können.

Dadurch, dass das Verstellelement 95 lediglich indirekt über die Zwischenfeder 94 mit dem Seilzug 92a verbunden ist, werden diese Einschränkungen nicht als harte Anschläge am Gasstellungs-Bedienelement spürbar, sondern äußern sich in einer graduellen steigenden Gegenkraft, mit der die Zwischenfeder 94 der Bedienung entgegenwirkt und dem Benutzer eine sanfte Grenze signalisiert. Sobald ein Ventilhubbereich durch Bewegung des Anschlagszapfens 122 dann freigegeben wird (etwa weil die Motordrehzahl sich ausreichend erhöht hat), wird er sodann eingenommen, ohne dass der Bediener die Stellung des Gasstellungs-Bedienelements noch verändern muss.

Im Folgenden wird mit Bezug auf Fig. 6a, 6b und 7 ein Ventiltrieb gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Darin sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1-5 bezeichnet, und die Beschreibung der Fig. 1-5 gilt entsprechend auch für diese Ausführungsform, soweit nicht in den Figuren oder im Folgenden abweichend dargestellt. Gegenüber Fig. 4 und 5 ist lediglich das Ansteuersystem verändert, so dass im Folgenden nur dieses beschrieben wird.

Das Ansteuersystem 100 von Fig. 6a-7 beinhaltet eine Seilzugaufnahme 102 (Gasstellungs- Bedienelement), die drehbar um eine Achse 86 auf einem ortsfesten Schaft 101 (ggf. indirekt über weitere zwischengelagerte Teile wie etwa den weiter unten beschriebenen Mitnehmer 103) gelagert ist. Ein Seilzug (nicht dargestellt) ist an einem Ende an die Seilzugaufnahme 102 und an einem anderen Ende mechanisch an einen Gasbefehlsgeber (z.B. Gaspedal oder Gasgriff) gekoppelt, so dass die Stellung (Drehwinkel) der Seilzugaufnahme 102 in Abhängigkeit eines an den Gasbefehlsgeber gegebenen Gasbefehls verändert wird. Sobald der Zug am Seilzug 102a wieder nachlässt, erfolgt eine Rückstellung der Seilzugaufnahme 102 in Richtung ihrer Ruheposition (Richtung verringerter Huhöhe) über eine weiter unten genauer beschriebene Rückholfeder 106. Zusätzlich kann auch ein umgekehrt an die Seilzugaufnahme 102 angreifender Rückholzug die Seilzugaufnahme 102 rückholen. Somit resultiert eine Betätigung (Zug oder Nachlassen) des Seilzugs in einer entsprechenden Drehung der Seilzugaufnahme 102.

Die Seilzugaufnahme 102 ist über eine Zwischenfeder 104 kraftschlüssig mit einem Verstellelement 105 verbunden. Das Verstellelement 105 umfasst einen Mitnehmer 103, einen Übertragungskörper 110, und eine Verstell welle 105a mit Verstellkurbel 105b, sowie weitere Komponenten wie z.B. Zwischenfedern, wie weiter unten beschrieben. Der Mitnehmer 103, der Übertragungskörper 110, und die Verstellwelle 105a sind um die Verstellachse 86 drehbar auf dem Schaft 101 gelagert. Die Zwischenfeder 104 übt ein Drehmoment auf den Mitnehmer 103 derart aus, dass der Mitnehmer 103 an einen Anschlag (nicht dargestellt) der Seilzugaufnahme 102 gedrückt wird, welcher die Drehung des Mitnehmers 103 relativ zu einer Drehung der Seilzugaufnahme 102 in eine Drehrichtung (Richtung hin zu größerem Ventilhub) begrenzt. Durch die kraftschlüssige Kopplung folgt der Mitnehmer 103 der Drehbewegung der Seilzugaufnahme 102 mit einer durch die Härte der Zwischenfeder 104 einstellbaren Verzögerung, soweit die Randbedingungen für die Drehbewegung des Mitnehmers 103 dies zulassen. Der Mitnehmer 103 umfasst weiter einen Anschlag 103d (s. Fig. 7), der mit einem weiteren Anschlag 105d des Verstellelements 105 zusammenwirkt, um eine Drehung des Mitnehmers 103 (in Richtung hin zu größerem Ventilhub, d.h. beim Gasgeben) auf die Verstellwelle 105a zu übertragen. Eine Rückholfeder 106 koppelt eine Drehung in entgegengesetzter Richtung (bei Gaswegnahme) zwischen Verstellwelle 105a und Mitnehmer 103 mittels Vorspannung in Richtung eines Anschlags der Anschläge 103d, 105d gegeneinander.

In dier hier dargestellten Ausführungsform ist der weitere Anschlag 105d sowie ein Ende der Rückholfeder 106 an dem Übertragungskörper 110 befestigt. Der Übertragungskörper 110 ist in Bezug auf Drehungen formschlüssig mit der Verstellwelle 105a verbunden und überträgt daher jegliche Drehung weiter auf die oder von der Verstellwelle 105a. Alternativ kann der weitere Anschlag 105d und/oder ein Ende der Rückholfeder 106 auch direkt an der Verstellwelle 105a oder einem anderen mit der Verstellwelle 105a mitdrehbaren Teil angebracht sein. In jedem dieser Fälle ist der Mitnehmer 103 über die Verstellwelle 105a und ein Kurbel gelenk 105b, 87 an den Lagerungskörper (Schwenkrahmen) 80 gekoppelt. Eine Verstellkurbel 105b des Kurbelgelenks ist nämlich gemeinsam mit der Verstellwelle 105a drehbar und setzt eine Drehbewegung der Verstellwelle 105a in eine Bewegung des Lagerungskörpers um: Der Lagerungskörper 80 wird um die Achse 24 geschwenkt, und dadurch wird die Position der ersten Rotationsachse 14 verändert und somit der Ventilhub verstellt. Die Kopplung zwischen Verstellwelle 105a und Lagerungskörper 80 ist formschlüssig.

Das Kurbelgelenk 105b, 87 ist derart dimensioniert bzw. die Verstellkurbel 105b ist derart ausgerichtet, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Mitnehmer 103 und dem Lagerungskörper 80 nichtkonstant ist, und sich insbesondere bei größerem Ventilhub (maximale Hubhöhe) verringert, so dass einer gegebenen Drehbewegung des Mitnehmer 103 eine geringere Bewegung des Lagerungskörpers 80 zugeordnet wird.

Die Rückholfeder 106 ist an die Seilzugaufnahme 102 indirekt über den Mitnehmer 103 gekoppelt. Die Rückholfeder 106 übt eine Vorspannung auf den Mitnehmer 103 in eine die Hubhöhe des Ventils verringernde Richtung aus. Wenn der Seilzug 102a somit nachgibt, bewirkt die durch die Rückholfeder 106 und die Zwischenfeder 104 auf die Seilzugaufnahme 102 ausgeübte Vorspannung, dass die Seilzugaufnahme 102 tatsächlich in die Freigaberichtung gedreht wird.

Das Ansteuersystem 100 weist weiter einen Rücklaufsperr-Mechanismus 112 für das Verstellelement 105 auf. Der Rücklaufsperr-Mechanismus 112 umfasst ein mit dem Verstellelement 105 mitdrehbares (d.h. in Bezug auf die Drehung von dem Verstellelement 105 zwangsweise mitgeführtes) Rücklaufsperr- Element 112a und ein (in Bezug auf Drehung) ortsfestes, z.B. am Zylinderkopf fest angebrachtes Gegenelement 112b auf. Das Rücklauf sperr-Element 112a ist an dem Übertragungskörper 110 angebracht, kann in alternativen Ausführungsformen aber auch an einem anderen mit der Verstellwelle 105a mitdrehbaren Teil angebracht sein.

In einem Eingriffszustand wird das Rücklauf sperr- Element 112a durch eine auf den Übertragungskörper 110 einwirkende Axialfeder 114 axial an das ortsfeste Gegenelement 112b gekoppelt (gepresst). Die sich berührenden Oberflächen der Elemente 112a, 112b weisen jeweils eine Sägezahnform oder Ratschen-Form auf, durch die eine Freilaufrichtung und eine Sperrrichtung für die Bewegung (Drehung) des Verstellelements 105 definiert wird. Die Sperrrichtung ist so gerichtet, dass eine Bewegung des Verstellelements 105 in eine die Hubhöhe der Ventile verringernde Richtung gesperrt wird. Die Sperrrichtung kann alternativ auch wie folgt definiert werden: Die Sperrrichtung ist entgegen einer Druckrichtung gerichtet, in welche eine Federkraft der Ventilfeder das Verstellelement drückt.

Mit dem Rücklaufsperr-Mechanismus wird somit sichergestellt, dass die Federkraft der Ventilfeder zumindest im Eingriffszustand des Rücklaufsperr-Mechanismus von einer ortsfesten Komponente wie dem Zylinderkopf aufgenommen wird.

Der Rücklaufsperr-Mechanismus ist lösbar, d.h. der Eingriffszustand kann durch einen Nicht-Eingriffszustand ersetzt werden, in dem der Rücklaufsperr-Mechanismus einen Freilauf des Verstellelements 105 in beide Richtungen erlaubt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird der Nicht-Eingriffszustand erreicht, indem das Rücklauf sperr- Element 112a in axialer Richtung vom Gegenelement 112b wegbewegt wird, entgegen der Federkraft der Axialfeder 114.

Zu diesem Zweck weist das Ansteuersystem 100 einen Lösemechanismus zum Lösen des Rücklaufsperr-Mechanismus auf, der im Folgenden mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben wird. Der Lösemechanismus umfasst eine an dem Rücklauf sperr-Element 112a angebrachte erste Konturfläche 116a und eine an dem Mitnehmer 103 angebrachte Mitnehmer- Konturfläche 116b. Die Konturflächen sind derart geformt, dass bei einer Drehung des Mitnehmers 103 in eine den Ventilhub verringernde Richtung das Rücklauf sperr-Element 112a entgegen der Federkraft der Axialfeder 114 in axialer Richtung vom Gegenelement 112b wegbewegt wird und somit der Nicht-Eingriffszustand erreicht wird. Damit wird der Rücklaufsperr- Mechanismus bei Gaswegnahme gelöst, so dass eine Verringerung des Ventilhubs möglich wird. Das Lösen erfolgt, indem das Rücklaufsperr-Element 112a durch einen mechanischen Anschlag der Konturflächen 116a, 116b vom Gegenelement 112b wegbewegt wird. Daher ist ein zuverlässiges Lösen jederzeit gewährleistet.

An dem Mitnehmer 103 sind weiter, wie in Fig. 6a und 7 dargestellt, ein Maximal- Anschlagselement 124 und ein Minimal- Anschlagselement 126 fest angebracht, so dass sie mit diesem mitgedreht werden. Gemeinsam mit einem Anschlagzapfen 122, der nicht mit dem Mitnehmer 103 mitbewegt wird, stellen diese Anschlagselemente 124 und 126 jeweils einen Maximal- Anschlag bzw. einen Minimal- Anschlag her, der die Bewegung (Bereich für Drehbewegung) des Mitnehmers 103 einschränkt. Die Anschläge wirken analog wie oben zu Fig. 4-5 beschrieben und sind auf analoge Weise durch den Stellantrieb 122a verstellbar.

Anders als in Fig. 4-5 sind die in Fig. 6a dargestellten Anschlagselemente 124 und 126 so angeordnet, dass sie an einer (in Ausfahrrichtunng) vorderseitigen Fläche bzw. mit einer rückseitigen Schulterfläche des Anschlagzapfens 122 anschlagen, um den Maximai- Anschlag bzw. einen Minimal-Anschlag herzustellen.

Weiter ist das Minimal-Anschlagselement 126 in Rotationsrichtung starr, jedoch in Axialrichtung flexibel gestaltet. Weiter ist die (in Ausfahrrichtung) vorderseitige Fläche des Anschlagzapfens 122 derart gekrümmt oder geneigt, dass das Minimal-Anschlagselement 126, wenn es sich vorderseitig des Anschlagzapfens 122 befindet, an der vorderseitigen Fläche vorbei nach hinten (d.h. in Fig. 6a nach links) gedreht werden kann, indem es in Axialrichtung gedrückt wird. Umgekehrt ist die Schulterfläche des Anschlagzapfens 122 derart gestaltet, dass eine umgekehrte Bewegung (Drehung an der Schulterfläche vorbei nach vorne, d.h. in Fig. 6a nach rechts) durch den Anschlag zwischen Minimal- Anschlagselement 126 und rückseitiger Schulterfläche des Anschlagzapfens 122 verhindert wird, da ein Drücken des Minimal- Anschlagselements 126 in Axialrichtung vermieden wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Minimal- Anschlagselements 126 einerseits, wenn es an eine nicht funktionsgemäße Position vor (in Fig. 6a rechts von) dem Anschlagzapfen 122 geraten ist, wieder an seinen funktionsgemäßen Ort zurückkehren kann, und dass das Minimal- Anschlagselements 126 andererseits zuverlässig seine Funktion erfüllt, einen Minimal-Anschlag herzustellen.

Wie in Fig. 4 können auch in der Ausführungsform von Fig. 6a-7 der Maximal- und der Minimal-Anschlag durch den Stellantrieb 122a verändert werden, wobei der Stellantrieb (122a) etwa in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors und / oder anderer Parameter angesteuert werden kann. Insbesondere durch eine Veränderung des Minimal-Anschlags kann somit eine an die jeweiligen Bedingungen angepasste Steuerung des Leerlauf-Ventilhubs erreicht werden.

Fig. 6a zeigt weiter ein zweites Minimal-Anschlagselement 126'. Das zweite Minimal- Anschlagselement 126' ist ebenfalls mit dem Mitnehmer 103 so verbunden, dass es mit diesem mitgedreht werden kann. Das Minimal-Anschlagselement 126' wirkt mit einem zweiten Anschlags-Gegenelement 122' zusammen, das mit dem Zylinderkopf (genauer dem Gegenelement 112b) verbunden ist, um einen weiteren Minimal-Anschlag herzustellen. Das Anschlags-Gegenelement 122' umfasst ein Einstellelement (Einstellschraube), das ein- und ausgefahren (gedreht) werden kann, um die Position des weiteren Minimal-Anschlags zu verändern.

Somit stellt das Minimal-Anschlagselement 126 einen variabel steuerbaren ersten Minimal- Anschlag und das Minimal-Anschlagselement 126' einen fest vorgebbaren zweiten Minimal- Anschlag her, der unabhängig von dem Stellantrieb 122a unter keinen Umständen unterschritten werden kann. In einer Variation der Ausführungsform kann auch einer der beiden Minimalanschläge weggelassen werden.

Das zweite Minimal- Anschlagselement 126' illustriert einige allgemeine Aspekte. Gemäß einem Aspekt muss ein Anschlagselement nicht zwingend am Mitnehmer 95 bzw. 105 fixiert sein, sondern es braucht nur derart mit dem Mitnehmer gekoppelt sein, dass es mit ihm auf eine definierte Weise mitbewegt wird. So ist in diesem Beispiel das Minimai- Anschlagselement 126' an dem Rücklaufsperr- Element 112a fixiert. Da das Rücklauf sperr- Element 112a immer mit dem Mitnehmer 103 mitgedreht wird (auch wenn beide Elemente in Axialrichtung gegeneinander verschiebbar sind), wird dadurch ein Anschlag auch für den Mitnehmer 103 hergestellt.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Stellantrieb 122a auch durch eine starre oder bis vorjustierbare aber ansonsten starre Verbindung mit einem ortsfesten Element ersetzt werden. Die Figuren 8a- 9b zeigen ein Ansteuersystem 100 eines Ventiltriebes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Darin sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1-7 bezeichnet, und die Beschreibung der Fig. 1-7 gilt entsprechend auch für diese Ausführungsform, soweit nicht in den Figuren oder im Folgenden abweichend dargestellt.

Gegenüber der in Fig. 6a-7 dargestellten Ausführungsform ist in erster Linie der Rücklaufsperr-Mechanismus 112 verändert, so dass im Folgenden nur dieser beschrieben wird.

Der Rücklaufsperr-Mechanismus 112 umfasst eine Einwegkupplung 113b, die mit dem Verstellelement 105 (genauer: mit der Verstellwelle 105a) derart zusammenwirkt, dass eine Freilaufrichtung und eine Sperrrichtung für die Bewegung (Drehung) der Verstellwelle 105a analog wie oben beschrieben definiert werden: Wenn der Rücklaufsperren-Körper 113a ortsfest arretiert ist, ist die Verstellwelle 105a nur in Freilaufrichtung, jedoch nicht in Sperrichtung (die Hubhöhe der Ventile verringernde Richtung) drehbar. Die Einwegkupplung koppelt zu diesem Zweck die Verstell welle 105a an einen (bezüglich der Drehung) arretierbaren Rücklauf sperren- Körper 113a.

Die Einwegkupplung 113b ist gemäß der dargestellten Ausführungsform als Hülsenkupplung ausgebildet. Die Hülsenkupplung 113b ist um einen Bereich (Rücklaufsperren-Element 112a) der Verstellwelle 105a des Verstellelements 105 herum angeordnet ist und koppelt somit das Verstellelement 105 an den Rücklaufsperren-Körper 113a.

Die Freilaufrichtung und Sperrichtung der Verstellwelle 105a haben die gleiche Wirkung wie zu Fig. 6a-7 beschrieben: Die Sperrrichtung ist so gerichtet, dass eine Bewegung des Verstellelements 105 in eine die Hubhöhe der Ventile verringernde Richtung gesperrt wird. In Fig. 9a ist die Freilaufrichtung der Verstellwelle 105a gegen den Uhrzeigersinn, die Sperrichtung im Uhrzeigersinn gerichtet.

Die Arretierung des Rücklaufsperren-Körper 113a erfolgt durch einen Arretierkörper 112b (Rücklauf sperren-Gegenelement), der durch eine Feder 115 gegen eine Arretierfläche 100c des Rücklaufsperren-Körpers 113a drückt und damit die Arretierfläche 100c festhält. Das Festhalten erfolgt, wie in Fig. 9a und 9b dargestellt, durch Eingriff des Arretierkörpers 112b in ein Profil der Arretierfläche 100c. Das Profil ist derart, dass es zumindest eine Drehung in Sperrichtung arretiert. Als„arretiert" ist eine Arretierung des Rücklaufsperren-Körpers 113a in Sperrichtung aufzufassen, selbst wenn eine Drehung in Freilaufrichtung noch möglich sein sollte, wie hier durch das Zahnradprofil der Arretierfläche 100c angedeutet.

Der Rücklaufsperr-Mechanismus ist lösbar, d.h. die Arretierung kann aufgehoben werden, so dass eine Bewegung der Verstellwelle 105a in beide Richtungen erlaubt wird. Der Rücklaufsperr-Mechanismus ist so ausgebildet, dass er bei Gaswegnahme gelöst wird, so dass eine Verringerung des Ventilhubs möglich wird. Zu diesem Zweck weist das Ansteuersystem 100 der Fig. 8a-9b einen Lösemechanismus zum Lösen des Rücklaufsperr- Mechanismus 112 auf, der im Folgenden beschrieben wird.

Der Lösemechanismus bewirkt, dass bei gelöstem Rücklaufsperr-Mechanismus der Eingriff zwischen Arretierkörper 112b und Arretierfläche 100c aufgehoben wird. Die Verstell welle 105a kann dann gemeinsam mit dem nicht mehr arretierten Rücklauf sperren-Körper 113a auch in Sperrichtung gedreht werden.

Der Lösemechanismus umfasst einen Lösehebel 117 mit einer ersten Konturfläche 117a und eine an dem Mitnehmer 103 angebrachte Mitnehmer- Konturfläche 117b. Der Lösehebel 117 ist um eine Hebelachse 117d schwenkbar. Der Lösehebel 117 ist als Schlepphebel zwischen der Mitnehmer-Konturfläche 117b und einem Lösebereich 117c des Arretierkörpers 112b angeordnet.

Die Konturflächen 117a, 117b sind derart geformt, dass bei einer Drehung des Mitnehmers 103 in eine den Ventilhub verringernde Richtung die Mitnehmer- Konturfläche 117b den Lösehebel 117 gegen den Lösebereich 117c des Arretierkörpers 112b anhebt, und somit den Arretierkörper 112b entgegen der Federkraft der Feder 115 von der Arretierfläche 113c wegbewegt. Daduch wird der Eingriff zwischen dem Arretierkörper 112b und der Arretierfläche 113c aufgehoben, und die Arretierung des Rücklaufsperren-Körper 113a wird gelöst.

Weitere alternative Ausgestaltungen des in Fig. 8a-9b dargestellten Rücklaufsperr- Mechanismus und des Lösemechanismus sind denkbar. Beispielsweise kann die Einwegkupplung 113b als lösbare Einwegkupplung ausgestaltet werden, wobei eine Lösebedingung bei Gaswegnahme erfüllt wird. In diesem Fall kann, anders als in Fig. 8a-9b dargestellt, die Einwegkupplung die Verstellwelle 105a direkt an ein ortsfestes Teil koppeln.

Ferner kann, anders als in Fig. 8a-9b dargestellt, der Rücklaufsperr-Körper 113a starr mit der Verstellwelle 105a verbunden sein (d.h. die Kupplung 113b wird durch eine starre Verbindung ersetzt). In diesem Fall wird die lösbare Einwegkupplung durch einen Ratschenmechanismus gebildet, der die als Sägezahnfläche ausgebildete Arretierfläche (Rücklauf sperren-Element) 112d und den Arretierkörper (Rücklauf sperren-Gegenelement) 112b umfasst (siehe Fig. 9a).

Ferner kann der Rücklaufsperr-Mechanismus 112 an einen beliebigen Teil des Verstellmechanismus 105 gekoppelt sein. Anders als in Fig. 8a- 9b dargestellt muss der Rücklaufsperr-Mechanismus 112 somit nicht unbedingt direkt an die Verstellwelle 105a gekoppelt sein, sondern er kann auch über ein weiteres Zwischenteil, vorzugsweise ein in Bezug auf Drehung formschlüssiges Zwischenteil, an die Verstellwelle 105a gekoppelt sein.

Der Rücklaufsperr-Mechanismus 112 in Fig. 8a- 9b arbeitet somit grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip wie in Fig. 6a-7: Das Verstellelement 105 (insbesondere die Verstellwelle 105a) ist mittels des lösbaren Rücklaufsperr-Mechanismus 112 an ein (in Bezug auf die Drehung) ortsfestes Element 112b gekoppelt, wobei eine Sperrrichtung des Rücklaufsperr- Mechanismus gerichtet ist, um eine Bewegung des Verstellelements in eine die Hubhöhe verringernde Richtung zu sperren. Zu diesem Zweck umfasst der Rücklaufsperr- Mechanismus 112 ein mit der Verstellwelle 105a mitdrehbares (d.h. in Bezug auf die Drehrichtung von der Verstellwelle 105a zwangsweise mitgeführtes) Rücklaufsperr- Element 112a und ein (in Bezug auf Drehung) ortsfestes, z.B. am Zylinderkopf fest angebrachtes Gegenelement 112b. Das Rücklaufsperr-Element 112a ist ein Teil des Verstellelements 105, da es mit ihm gemeinsam mitdrehbar ist. Weiter ist in beiden Ausführungsformen ein Lösemechanismus 116a, 116b bzw. 117 zum Lösen des Rücklaufsperr-Mechanismus 112 bei Gaswegnahme an dem Gasstellungs-Bedienelement 102 vorgesehen.

Mit den hierin beschriebenen Rücklaufsperr-Mechanismen wird sichergestellt, dass die Federkraft der Ventilfeder zumindest im Eingriffszustand des Rücklaufsperr-Mechanismus von einer ortsfesten Komponente wie dem Zylinderkopf aufgenommen wird, und gleichzeitig der Zylinderhub bei Gaswegnahme zuverlässig verringert wird.

Weitere in Fig. 9a und 9b dargestellte Details sind ein Anschlag 102d der Seilzugaufnahme 102 und ein Anschlag 105d des Mitnehmers. Die Anschläge 102d und 105d begrenzen die Drehung des Mitnehmers 105 relativ zu einer Drehung der Seilzugaufnahme 102 in eine Drehrichtung (Richtung hin zu größerem Ventilhub).

Mittels der Zwischenfeder 104 wird der Mitnehmer 103 über den Anschlag 105d an den Anschlag 102d der Seilzugaufnahme 102 gedrückt und somit die oben bereits beschriebene kraftschlüssige Kopplung zwischen Mitnehmer 103 und Seilzugaufnahme 102 erreicht. Weiter ist in Fig. 9b ein Gehäuse 130 für den Ansteuermechanismus 100 dargestellt. An dem Gehäuse ist auch das zweite Anschlags-Gegenelement 122' (hier ohne Einstellschraube dargestellt) befestigt.

Die hierhin beschriebenen Ausführungsformen können auch auf andere Weise variiert und angepasst werden. Insbesondere können einzelne Aspekte jeder Ausführungsform auch in anderen Ausführungsformen eingesetzt werden und/oder mit anderer Aspekten kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu erhalten. Auch können die Ausführungsformen in verschiedener Weise modifiziert und variiert werden. Einige allgemeine Aspekte, die mit jeder Ausführungsform und jedem anderen Aspekt kombiniert werden können, sind im Folgenden beschrieben. Beispielsweise kann auch ein anderes Kraftschluss-Element statt oder zusätlich zu der in den Ausführungsformen dargestellten Zwischenfeder eingesetzt werden. Gemäß einem Aspekt umfasst ein solches Kraftschluss-Element ein Dämpfungselement (z.B Öl- oder hydraulisches Dämpfungselement), welches eine zumindest leichte Federwirkung aufweisen kann, oder durch eine Kombination von Feder und Dämpfung. Gemäß einem allgemein bevorzugten Aspekt umfasst das Kraftschluss-Element mindestens eins von einer Zwischenfeder und einer Dämpfung. Hierin ist eine Zwischenfeder als jegliches Element mit Federwirkung (also z.B. Schraubenfeder, Gasfeder, Torsionsfeder usw.) und eine Dämpfung als jegliches Element mit nicht-vernachlässigbarer Dämpfungswirkung aufzufassen. Die Zwischenfeder und die Dämpfung kann auch durch ein gemeinsames Bauelement (gedämpfte Zwischenfeder) realisiert werden.

Gemäß einem Aspekt ist das Gasstellungs-Bedienelement (Seilzug oder anderes Element) kann mechanisch an einen Gasbefehlsgeber gekoppelt. Besonders bevorzugt ist eine Kopplung an einen von einem Benutzer direkt (mechanisch) bedienbaren Gasbefehlsgeber wie etwa einen Gasgriff oder ein Pedal. Alternativ ist aber auch eine Kopplung an einen Gasbefehlsgeber möglich, der durch ein elektronisch gesteuertes Element gebildet ist. Die elektronische Steuerung kann in Abhängigkeit verschiedener relevanter Daten erfolgen, beispielsweise eines Weges am Gasgriff oder -pedal bzw. einer Gasgriff oder Gaspedalstellung, einer Motordrehzahl, einer Fahrgeschwindigkeit, Daten eines Traktionskontrollsystems, einer akustischen Steuerung oder dergleichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt hat das Verstellelement hat die gleichen Freiheits grade der Bewegung wie das Gasstellungs-Bedienelement. Beispielsweise können beide drehbar, längs verschiebbar oder gemäß einer anderen gemeinsamen Bewegungsart bewegbar sein. Gemäß einem weiteren Aspekt übt die Zwischenfeder eine Kraft bzw. Vorspannung auf das Verstellelement derart aus, dass das Verstellelement an einen Anschlag des Gasstellungs- Bedienelements gedrückt wird, welcher die Bewegung des Verstellelements relativ zu einer Bewegung der Seilzugaufnahme 102 in eine Richtung hin zu größerem Ventilhub begrenzt.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Verstellelement formschlüssig an den Lagerungskörper gekoppelt. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Kopplung derart, dass ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Verstellelement und dem Lagerungskörper nichtkonstant ist, und sich das Übersetzungsverhältnis insbesondere bei größerem Ventilhub verringert, so dass einer gegebenen Bewegung des Verstellelements eine geringere Bewegung des Lagerungskörpers zugeordnet wird als bei geringerem Ventilhub. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Rückholfeder an das Gasstellungs-Bedienelement über das Verstellelement gekoppelt. Gemäß einem weiteren Aspekt übt die Rückholfeder eine Vorspannung auf das Verstellelement in eine die Hubhöhe des Ventils verringernde Richtung aus.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zum Ansteuern des erfindungsgemäßen Ventiltriebs bzw. eines Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst das Bewegen eines Gasstellungs-Bedienelements aufgrund eines Gasbefehls; (zumindest teilweise) Übertragung der Bewegung des Gasstellungs- Bedienelements durch das Kraftschluss-Element auf das Verstellelement, so dass das Verstellelement bewegt wird; Übertragung der Bewegung des Verstellelements durch Kopplung auf den Lagerungskörper, so dass die Position der ersten Rotationsachse verändert wird und somit der Ventilhub verstellt wird. Das Verfahren operiert vorzugsweise gemäß irgendeinem der optionalen hierin beschriebenen Aspekte, z.B. wird vorzugsweise der zur Positionsverstellung des Anschlagzapfens eingerichteter Stellantrieb in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors angesteuert.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Ventiltrieb für einen Motorradmotor konfiguriert bzw. ist der Verbrennungsmotor ein Motorradmotor. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Motorrad mit einem solchen Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt.

Claims

Ansprüche:

1. Variabler Ventiltrieb (2) zur Betätigung eines Ventils (70) eines Verbrennungsmotors, umfassend: ein Betätigungssystem zum periodischen Öffnen und Schließen des Ventils (70), das Betätigungssystem umfassend ein erstes Antriebsmittel (16), das derart um eine erste Rotationsachse (14) drehbar in einem Lagerungskörper (80) gelagert ist, dass eine Position der ersten Rotationsachse (14) zum Verstellen eines Ventilhubs des Ventils veränderlich ist; und ein Ansteuersystem (90, 100) umfassend: ein Gasstellungs-Bedienelement (92, 102), dessen Stellung in Abhängigkeit eines Gasbefehls veränderbar ist; ein bewegliches Verstellelement (95, 105), welches derart an den Lagerungskörper (80) gekoppelt ist, dass durch eine Bewegung des Verstellelements die Position der ersten Rotationsachse (14) verändert und somit der Ventilhub verstellt wird; und ein Kraftschluss-Element (94, 104), das das Gasstellungs-Bedienelement (92, 102) kraftschlüssig mit dem Verstellelement (95, 105) verbindet.

2. Variabler Ventiltrieb (2) nach Anspruch 1, wobei das Verstellelement (95, 105) ein Maximal- Anschlagselement (124) aufweist, welches angeordnet ist, um einen Maximal- Anschlag zur Begrenzung einer maximalen Hubhöhe des Ventilhubs bereitzustellen, wobei der Maximal-Anschlag zum Verstellen der maximalen Hubhöhe veränderbar ist, wobei vorzugsweise der Ventiltrieb weiter einen in seiner Position verstellbaren Anschlagzapfen (122) aufweist, wobei der Maximal-Anschlag durch Zusammenwirken des Maximal-Anschlagselements (124) mit dem Anschlagzapfen (122) bereitgestellt wird und durch Verstellen der Position des Anschlagzapfens (122) veränderbar ist.

3. Variabler Ventiltrieb (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verstellelement (95, 105) ein Minimal-Anschlagselement (126) aufweist, welches angeordnet ist, um einen Minimal-Anschlag zur Begrenzung einer minimalen Hubhöhe des Ventilhubs bereitzustellen, wobei der Minimal-Anschlag zum Verstellen der minimalen Hubhöhe veränderbar ist, wobei vorzugsweise der Ventiltrieb weiter einen in seiner Position verstellbaren Anschlagzapfen (122) aufweist, wobei der Minimal-Anschlag durch Zusammenwirken des Minimal-Anschlagselements (124) mit dem Anschlagzapfen (122) bereitgestellt wird und durch Verstellen der Position des Anschlagzapfens (122) veränderbar ist.

4. Variabler Ventiltrieb (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verstellelement (95, 105) mittels einer Rückholfeder (96, 106) in eine die Hubhöhe verringernde Richtung vorgespannt ist.

5. Variabler Ventiltrieb (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verstellelement (95, 105) mittels eines lösbaren Rücklaufsperr-Mechanismus (112a) an ein ortsfestes Element (112b) gekoppelt ist, wobei eine Sperrrichtung des Rücklaufsperr- Mechanismus gerichtet ist, um eine Bewegung des Verstellelements in eine die Hubhöhe verringernde Richtung zu sperren.

6. Variabler Ventiltrieb (2) nach Anspruch 5, wobei der Rücklaufsperr-Mechanismus eine die Freilaufrichtung und die Sperrrichtung definierende Einwegkupplung (113b) umfasst, wobei die Einwegkuppling (113b) das Verstellelement (105) an einen arretierbaren oder ortsfesten Rücklaufsperren-Körper (113a) koppelt.

7. Variabler Ventiltrieb (2) nach Anspruch 6, wobei die Einwegkupplung (113b) als Hülsenkupplung ausgebildet ist, welche eine Verstellwelle (105a) des Verstellelements (105) umgibt.

8. Variabler Ventiltrieb (2) einem beliebigen der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Ventiltrieb weiter einen Lösemechanismus (116a, 116b) zum Lösen des Rücklaufsperr-Mechanismus (112a) bei Gaswegnahme an dem Gasstellungs-Bedienelement (92, 102) umfasst.

9. Variabler Ventiltrieb (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verstellelement (95) längs bewegbar in einer Verstellschiene (91b) geführt ist, und wobei das Verstellelement (95) vorzugsweise über eine Kulissenführung (85a, 85b) an den Lagerungskörper (80) gekoppelt ist, oder wobei das Verstellelement (105) drehbar um eine Verstellachse gelagert ist, und wobei das Verstellelement (105) vorzugsweise über eine Verstellkurbel (105b) an den Lagerungskörper (80) gekoppelt ist.

10. Variabler Ventiltrieb (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kraftschluss-Element (94, 104) eine Zwischenfeder umfasst.

11. Variabler Ventiltrieb (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei der Lagerungskörper (80) um eine Schwenkachse (24) schwenkbar ist, wobei ein Schwenken des Lagerungskörpers (80) eine Veränderung der Position der ersten Rotationsachse (14) entlang eines Kreissegments um die Schwenkachse (24) zum Verstellen des Ventilhubs bewirkt, wobei vorzugsweise der Lagerungskörper (80) in einer Schwenkrahmen-Lagerung eines Zylinderkopfs des Verbrennungsmotors um die Schwenkachse (24) schwenkbar gelagert ist, und wobei der Lagerungskörper (80) mittels eines Gelenks (85) an das Verstellelement (95, 105) gekoppelt ist, derart, dass ein größerer Teil einer von dem Ventil (70) auf den Lagerungskörper (80) ausgeübten Kraft von der Schwenkrahmen-Lagerung aufgenommen wird, und ein geringerer Teil dieser Kraft von dem Verstellelement aufgenommen wird.

12. Verwendung des Ventiltriebs (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche in einem Verbrennungsmotor (1), wobei der Ventiltrieb (2) im Bereich des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors (1) angeordnet ist.

13. Verbrennungsmotor (1) mit einem Ventil (70) und einem Ventiltrieb (2) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ventiltrieb (2) im Bereich des Zylinderkopfes angeordnet ist.

14. Verbrennungsmotor (50) nach Anspruch 13, soweit der sich direkt oder indirekt auf mindestens einen der Ansprüche 2 und 3 rückbezieht, weiter umfassend einen zur Positionsverstellung des Anschlagzapfens (122) eingerichteten Stellantrieb (122a), wobei der Stellantrieb (122a) vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl des Verbrennungsmotors angesteuert ist.