EP2906789B1 - Variabler ventiltrieb zur betätigung eines ventils eines verbrennungsmotors - Google Patents

Variabler ventiltrieb zur betätigung eines ventils eines verbrennungsmotors Download PDF

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EP2906789B1
EP2906789B1 EP14702594.4A EP14702594A EP2906789B1 EP 2906789 B1 EP2906789 B1 EP 2906789B1 EP 14702594 A EP14702594 A EP 14702594A EP 2906789 B1 EP2906789 B1 EP 2906789B1
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valve
valvetrain
variable
stop
adjustment
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Uwe Eisenbeis
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Eisenbeis Uwe
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    • F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
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    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
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    • F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
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    • F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
    • F01L2013/0068—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot with an oscillating cam acting on the valve of the "BMW-Valvetronic" type

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine, in particular to an internal combustion engine with valve train. Furthermore, the invention relates to a variable valve train for actuating a valve of an internal combustion engine.
  • Variable valve trains are known in the art. Such variable valve trains allow the adjustment (variation) of a valve lift, i. a characteristic of the Ventilhubverlauf size such. the lift height (maximum height of the valve opening within one engine cycle), duration and / or phase of the valve opening relative to the engine cycle.
  • a variable valve train makes it possible to set the lift amount approximately in accordance with a number of driving parameters (e.g., engine speed) and a throttle command (e.g., position of a throttle lever).
  • a particularly advantageous variable valve train is from the DE 10 2005 057 127 A1 (hereinafter: DE'127), in which also other valve trains are cited.
  • DE'127 shows the in Fig. 1-3
  • the valve gear shown in the present application a position of the valve crank shaft 14 can be changed by pivoting a swing frame 80 to adjust the valve lift. This is done by means of in Fig. 2 and 3 shown swivel drive 84 and 84a-84d.
  • the object of the present invention is to provide a valve train and an internal combustion engine with at least some of the advantages of the solution shown in DE'127, which moreover has a particularly advantageous drive system for adjusting the valve lift.
  • a drive is sought, which contributes to a high efficiency of the internal combustion engine, especially in mixed operation, ie at often alternating partial and full load of the engine.
  • valve drive according to claim 1 and by the internal combustion engine according to claim 9.
  • a variable valve train for actuating a (ie at least one) valve of an internal combustion engine.
  • An actuation system of the valvetrain for periodically opening and closing the valve comprises a first drive means which is rotatably mounted about a first axis of rotation in a bearing body, that a position of the first axis of rotation for adjusting a valve lift, eg the lift height, of the valve is variable, eg by moving the bearing body.
  • a drive system of the valve drive comprises a gas position control element, the position of which can be changed as a function of the gas command (and possibly further influencing variables); a movable adjusting element, which is coupled to the bearing body in such a way that the position of the first rotation axis is changed by a movement of the adjusting element and thus the valve lift (in particular the lifting height and / or phase of the valve lift profile) is adjusted; and a traction element that connects the throttle position control frictionally with the adjustment.
  • Embodiments of this valve train may, for example, have one or more of the following advantages: Especially in mixed operation, ie frequent changes between part load (or “partial gas") and full load (or “full throttle”) of the engine, or sudden acceleration can by the traction element Abrupt transitions from partial load to full load operation can be avoided. Therefore, the widespread tendency of the driver to immediately go into the "full throttle" mode during acceleration phases is suitably compensated. This ensures that the command of the driver, as far as appropriate, is implemented, however, with an achievable by the traction element (such as an intermediate spring) and by the adjustment element adjustment of the time course and / or the extent.
  • the traction element such as an intermediate spring
  • the traction element gives a gas command indirectly to the adjustment or the bearing body by a movement of the gas position control initially in a - growing with increasing movement of the gas position control - bias results and / or attenuated.
  • the bias of the traction element then (only) drives in a second step and with a certain delay and / or damping the adjustment, wherein the resulting from this bias movement of the adjustment or the delay / damping of a number of other, constructive or can be made dependent on equipment specifiable boundary conditions such as retention forces or the like. In this way, the desired as needed optimization or correction of operating errors of the driver can be achieved by the non-positive coupling of gas position control element and adjustment and the design of the other structural conditions.
  • valve gear drive a mechanically simple, inexpensive, reliable and / or durable embodiment of the valve gear according to the invention.
  • the bearing of the first drive means can be stably held in a sufficiently fixed position relative to the cylinder head despite the forces acting on it. Furthermore, the further advantages mentioned in DE'127 can be achieved at least in part.
  • valve train according to the invention can be used particularly advantageously in internal combustion engines of devices or vehicles with high engine speeds, for example in motorcycles. It can also be used e.g. be used in passenger cars, trucks, aircraft or watercraft.
  • Fig. 1-3 an inventive valve train 2 described.
  • the Fig. 1-3 are identical in DE'127 included and the parts shown are also described there.
  • the valve drive 2 is also equipped with a drive system according to the invention (not shown).
  • the in Fig. 1-3 illustrated valve train 2 includes a drive system 10 and a transmission 4.
  • the drive system 10 provides a rotational movement.
  • the rotational movement preferably runs synchronously with the engine cycle of the internal combustion engine, so that a full rotation corresponds to a whole engine cycle, and particularly preferably it is driven by the crankshaft of the internal combustion engine 1.
  • the transmission 4 transmits the rotational movement of the drive system in a lifting movement for actuating the valve 70.
  • Actuation of the valve here is to be understood as a stroke movement of the valve 70 which opens or closes the valve 70, preferably in synchronism with the engine cycle.
  • the drive system 10 includes a drive gear 22, a valve crank gear 12, and a valve crank 16 (also referred to as first drive means).
  • the drive gear 22 is fixedly mounted in the cylinder head rotatably about a drive axis 24.
  • the valve crank gear 12 is rigidly connected to the valve crank 16.
  • the valve crank 16 and the valve crank gear 12 are rotatably supported about a valve crank axis 14 (also referred to as a first axis of rotation).
  • axis is to be understood as meaning a geometric axis or a rotation axis.
  • the storage of the valve crank 16 is in Fig. 1 not shown.
  • the drive gear 22 is driven by a crankshaft of the internal combustion engine 1.
  • the drive is synchronous with the engine cycle, i. One complete revolution of the drive gear 22 corresponds to one engine cycle. In a four-stroke engine this is the case when the ratio between crankshaft and drive gear is 2: 1.
  • the drive gear 22 is engaged with the valve crank gear 12.
  • the transmission ratio between the drive gear 22 and valve crank gear 12 is 1: 1.
  • the valve crank gear is driven in synchronism with the engine cycle.
  • a pivot frame 80 also referred to as bearing body
  • the swing frame 80 is rigid, in this example consists of several rigidly interconnected parts. He is at Cylinder head 3 pivotally mounted around the pivot axis, identical to the in Fig. 1 shown drive axle 24 is.
  • the valve crank 16 is mounted in the pivot frame 80, so that pivoting of the pivot frame 80 causes pivoting of the valve crank axle 14, ie a change in the position of the valve crank axle 14 along a circular path about the pivot axis 24.
  • the swing frame 80 can be held or pivoted by means of a pivot drive 84 in a fixed position.
  • the swivel drive 84 comprises a toothed segment 84a, which is rigidly connected to the swivel frame 80 and into which a toothed wheel 84b engages.
  • the swing frame 80 can be pivoted by moving the gear segment 84a up and down by rotating the gear 84b.
  • the toothed segment 84a is curved along a circle segment about the pivot axis 24.
  • a worm gear 84c is engaged with the gear 84b and serves to rotate it.
  • the gear 84b can also be driven, for example, via a clutch, a chain drive, a pair of bevel gear wheels, or in another way.
  • the gear 84b (also referred to as the adjustment element) is ultimately in Fig. 1-3 not shown manner coupled to a gas position control element whose position is variable in response to a throttle command.
  • This coupling is carried out according to the invention via an intermediate spring as a traction element that connects the throttle position control non-positively with the gear 84b.
  • the swivel drive 84 and the components used to drive the swivel drive 84 are also referred to herein as the drive system. More generally, the drive system is understood as meaning all parts which serve to set and maintain the position of the first valve crank axle 14, and thus in this embodiment the position of the swing frame 80. Other parts of the valvetrain that serve to periodically open and close the valve are also referred to as an actuation system.
  • the valve train is arranged in the region of the cylinder head of the internal combustion engine.
  • the valve train (in particular the actuating system) further comprises a connecting rod 30 with a first connecting rod joint 34 and a second connecting rod joint 36, and a guide element 60 for guiding the connecting rod, wherein the guide element is pivotable about a guide axis 66.
  • the connecting rod 30 is articulated with its first connecting rod joint 34 on the first drive means 16.
  • the connecting rod 30 is articulated with its second Pleuelgelenk 36 on the guide member 60.
  • a second drive means 22 of the valve drive is provided for driving the first drive means 16.
  • the second drive means 22 is rotatable about a second rotation axis 24.
  • the second drive means 22 is a second drive gear.
  • the valve train includes a first drive gear 12 for driving the first drive means 16, wherein the first drive gear 12 is rotatable about the first rotation axis 14.
  • a pressing element 40 is attached to the guide element 60.
  • the push member 40 is a roller.
  • the valvetrain 1 includes a transfer member 50 in releasable mechanical contact with the pusher member 40.
  • the transfer member 50 is biased by a force member 58 toward the valve 70.
  • the internal combustion engine 1 comprises a fixed stop 57 for defining a maximum deflection of the transmission element 50.
  • the transmission element 50 is a lever which is pivotable about a lever axis 52.
  • the lever 50 is one armed.
  • movement of the push member 40 in the direction of the lever axis 52 causes the valve to open.
  • valve 70 is an inlet valve.
  • the internal combustion engine further includes a second intake valve 70 ', which is also preferably operated by the valve train.
  • a valve lift (a variable characterizing the valve lift curve) can be changed.
  • the variable characterizing the valve lift profile 90 is a lift height and / or an opening duration of the valve.
  • a phase relationship between the rotation angle of the first drive means 16 and the engine cycle is changeable.
  • the pressing element 40 is guided on a guide track 68, and the guide track 68 of the pressing element 40 is changeable by changing the position of the first rotational axis 14.
  • changing the position of the first axis of rotation 14 is pivoting the first axis of rotation 14 about a pivot axis 24.
  • the internal combustion engine includes a pivot drive 84 for pivoting the first axis of rotation 14 which includes a rotary axis gear rotatable about a third axis of rotation 86 84b and a swivel drive gear segment 84a engaged with the swivel drive gear 84b.
  • the third axis of rotation 86 simultaneously forms the lever axis 52 of the lever 50.
  • valvetrain or drive system includes a worm gear 84c engaged with the slew drive gear 84b for driving the slew drive gear 84b.
  • the connecting rod 30 and the guide member 60 are members of a planar hinge chain.
  • valve 70 is an inlet valve
  • second drive means also actuates an outlet valve 78.
  • a maximum lift height of the valve 70 is at least 5mm.
  • the valve train 2 comprises a four-link planar coupling mechanism or a four-link rotary link chain.
  • the joints preferably comprise the drive axle 24, the guide axle 66, the first connecting rod joint 34, and the second connecting rod joint 36. All elements of the swivel joint chain described above are connected to one another in a form-fitting manner.
  • the valve train 2 is arranged in the region of the cylinder head of the internal combustion engine.
  • the valve crank 16 in principle (ie in at least one possible position of the axis of rotation 14 and in at least one pivotal position of a swing frame 80, as in eg Fig. 3 is shown) is mounted on the cylinder head side with respect to the interface between the engine block and the cylinder head.
  • a separation surface can be defined, for example, by an area defined by the piston crown of the reciprocating piston, with the reciprocating piston at the top of the piston.
  • the valvetrain 2 corresponds to an overhead camshaft valvetrain, with the valve crank 16 corresponding to the camshaft.
  • the valve train 2 can be divided according to one aspect into an active subsystem and a passive subsystem.
  • the active subsystem can be characterized by the fact that the state of motion of the active subsystem is essentially determined by the state of movement of the valve crank 16, i. is determined by a rotation angle of the valve crank 16 and by the position of the valve crank axle 14, or is connected by positive engagement with the valve crank 16.
  • the passive subsystem is connected by adhesion, in particular by means of the valve spring 72, with the active subsystem.
  • pivot drive 84 and 84a-84d (and its drive) for pivoting the pivot frame (support body) 80 includes the in Fig. 4-5 shown valve drive a drive system 90 described below.
  • This drive system 90 includes a cable 92a, which is slidably guided in a fixing sleeve 91 in a longitudinal direction (along the axis 96 of the fixing sleeve 91).
  • the cable 92a is mechanically coupled to a gas command transmitter (e.g., accelerator pedal or throttle) so that the position of the cable 92a is varied along with the cable retainer 92 described below in response to a throttle command given to the gas command generator.
  • a gas command transmitter e.g., accelerator pedal or throttle
  • the cable 92a is further coupled to a cable receiver (gas position control element) 92, which is designed as a longitudinally displaceably arranged in the guide sleeve 91 plug. More precisely, the free end of the cable 92a is hooked over a thickening in the cable receiver 92 such that a train of the cable (to the right in Fig. 5 ) is transmitted to the Seilzug technique 92. As soon as the train on the cable 92a subsides again, the cable receiver 92 is returned to its rest position (to the left in FIG Fig. 5 ) via a return spring 96 described in more detail below. Thus, an actuation (pull or release) of the cable pull 92a results in a longitudinal displacement of the cable pull 92a together with the cable pull receiver 92.
  • a cable receiver gas position control element
  • a stopper screw (more generally: stop element for the gas position control element 92) shown, which limits a movement of the cable receiver 92 to the left (in the direction of reduced valve lift).
  • the stop is adjustable, in this example by turning the stop screw. This stop prevents the movement is limited by attacks on other, more mechanically strained and / or less resilient subsystems, and thus contributes to a conservation of the mechanical system.
  • the Seilzugness 92 is connected via an intermediate spring 94 frictionally connected to a driver 95.
  • the intermediate spring 94 presses the driver 95 against a stop 92b of the cable housing 92.
  • the driver 95 is also mounted longitudinally displaceable, namely guided longitudinally displaceable in an adjustment rail 91b of the guide sleeve 91. Due to the frictional coupling of the follower 95 follows the movement of the cable housing 92 with an adjustable by the hardness of the intermediate spring 94 delay, as far as the boundary conditions for the movement of the driver 95 allow this.
  • the driver 95 is further coupled via a sliding guide 85 form-fitting manner to the bearing body (swing frame) 80. More specifically, the cam 95 has a gate element with a control slot 85b inclined relative to the longitudinal direction. In the control slot 85b engages a connected to the pivot frame 80 control cam 85a.
  • the control slot in Fig. 4 is designed as a straight slot.
  • Fig. 5 a variant is shown in which the control slot is curved such that the transmission ratio between the driver 95 and the bearing body 80 is non-constant, and in particular decreases with a larger valve lift (maximum lift height), so that a given movement of the driver 95 a smaller movement the storage body 80 is assigned.
  • the coupling of the driver 95 to the bearing body 80 is carried out such that by a movement of the driver 95 of the bearing body 80 is pivoted about the axis 24. As a result, the position of the first rotation axis 14 is changed and thus the valve lift is adjusted.
  • the driver 95 is therefore also referred to as adjustment. More generally, as the adjustment member herein, a commonly movable drive component for the swing frame 80 from the intermediate spring 94 (not included) is referred to. Individual parts of the adjustment need not be positively connected, as long as they are only moved together. As a throttle position control element, a jointly movable drive component is referred to the intermediate spring 94 (not included), here so at least the cable draw 92 and optionally also the cable 92a.
  • the return spring 96 is coupled to the cable receiver 92 indirectly via the driver 95.
  • the return spring 96 presses the driver 95 in Fig. 5 to the left, ie in a direction of the lift of the valve reducing direction. If the cable 92a thus yields (a movement relative to the guide sleeve 91 in the release direction - to the left - is released) causes the force exerted by the return spring 96 and the intermediate spring 94 on the cable retainer 92 bias relative to the guide sleeve 91 that the cable retainer 92 and the Cable 92a are actually moved in the release direction.
  • a maximum stop member 124 and a minimum stop member 126 fixedly mounted and with this mitbewegbar. Together with a stop pin 122, which is not moved with the driver 95, these stop members 124 and 126 respectively produce a maximum stop and a minimum stop ago, which restricts the movement (range for longitudinal movement) of the driver 95. As a result, possible ranges for the position of the first rotation axis 14 and thus for the valve lift are also limited.
  • the minimum stop (stop, which is produced by interaction of the minimum stop member 126 with the stop pin 122) limits movement of the adjusting member 95 in a stroke height of the valve reducing direction (in Fig. 4 to the left).
  • the minimum stop thus limits a minimum lift height of the valve lift.
  • the position of the stop pin 122 is adjustable by an actuator 122a by the stop pin 122 is retracted and extended by the actuator 122a.
  • the maximum stop or the position of the adjusting element 95 is changed at the maximum stop.
  • the maximum lifting height by adjusting the position of the stop pin 122 is adjustable.
  • the actuator 122a can be controlled, for example, as a function of an engine speed of the internal combustion engine (optionally also as a function of additional parameters). Thus, for example, can be excluded by the maximum stop unfavorable, about too suddenly the valve lift increasing gas commands. Also, the minimum stop can be used to specify an appropriate idling valve lift for the respective engine rotational speed (and / or other parameters).
  • the actuation of the actuator 122 a is carried out according to a general aspect such that a position of the stop pin 122 is driven in dependence on the engine speed.
  • This control can be carried out so that is set for engine speeds below a predetermined limit speed to a first position and for speeds above the limit speed to a second position.
  • the control is infinitely variable, so that in each case for the engine speed (and optionally other parameters) appropriate maximum and minimum values for the lifting height of the valve lift are specified.
  • solid stops for a movement of the driver 95 can still be provided, which define, independently of the actuator 122a, an absolute minimum or maximum position of the driver 95, which under no circumstances can be exceeded or undershot.
  • the drive system 100 of Fig. 6a-7 includes a Seilzugmaking 102 (throttle position control element), which is rotatably mounted about an axis 86 on a stationary shaft 101 (possibly indirectly via other intermediately mounted parts such as the driver 103 described below).
  • a cable (not shown) is mechanically coupled at one end to the cable housing 102 and at another end to a gas sensor (eg accelerator or throttle) so that the position (angle of rotation) of the cable housing 102 varies in response to a throttle command given to the gas sensor becomes.
  • a gas sensor eg accelerator or throttle
  • the cable receiver 102 is returned in the direction of its rest position (direction of reduced height) via a return spring 106 described in more detail below.
  • a return cable attacking the cable pull receiver 102 can also retrieve the cable pull receiver 102.
  • an operation (pull or release) of the cable results in a corresponding rotation of the cable pull receptacle 102nd
  • the cable pull receptacle 102 is frictionally connected to an adjusting element 105 via an intermediate spring 104.
  • the adjusting element 105 comprises a driver 103, a transmission body 110, and an adjusting shaft 105a with adjusting crank 105b, as well as further components such as e.g. Intermediate springs as described below.
  • the driver 103, the transmission body 110, and the adjusting shaft 105a are rotatably mounted on the shaft 101 about the adjustment axis 86.
  • the intermediate spring 104 exerts a torque on the driver 103 such that the driver 103 is pressed against a stop (not shown) of the cable housing 102, which rotates the driver 103 relative to a rotation of the cable housing 102 in a direction of rotation (towards larger valve lift) limited. Due to the frictional coupling of the follower 103 follows the rotational movement of the cable housing 102 with an adjustable by the hardness of the intermediate spring 104 delay, as far as the boundary conditions for the rotational movement of the driver 103 allow
  • the driver 103 further comprises a stop 103d (s. Fig. 7 ), which cooperates with a further stop 105d of the adjusting element 105 in order to transmit a rotation of the driver 103 (in the direction towards greater valve lift, ie when accelerating) to the adjusting shaft 105a.
  • a return spring 106 couples a rotation in the opposite direction (with gas removal) between the adjusting shaft 105a and driver 103 by means of bias in the direction of a stop of the stops 103d, 105d against each other.
  • the further stop 105d and one end of the return spring 106 are fastened to the transfer body 110.
  • the transmission body 110 is positively connected with the adjusting shaft 105a with respect to rotations and therefore transmits any further rotation to or from the adjusting shaft 105a.
  • the further stop 105d and / or one end of the return spring 106 can also be attached directly to the adjusting shaft 105a or another part which can be rotated with the adjusting shaft 105a.
  • the cam 103 is coupled via the adjusting shaft 105a and a crank joint 105b, 87 to the bearing body (swing frame) 80.
  • an adjusting crank 105b of the crank joint is rotatable together with the adjusting shaft 105a and converts a rotational movement of the adjusting shaft 105a into a movement of the supporting body:
  • the supporting body 80 is pivoted about the axis 24, and thereby the position of the first rotating shaft 14 is changed, and thus the Valve lift adjusted.
  • the coupling between the adjusting shaft 105a and bearing body 80 is positively.
  • crank joint 105b, 87 is dimensioned or the adjustment crank 105b is oriented such that the gear ratio between the driver 103 and the bearing body 80 is non-constant, and decreases in particular at a larger valve lift (maximum lift height), so that a given rotational movement of the driver 103 is associated with a smaller movement of the bearing body 80.
  • the return spring 106 is coupled to the cable pull receiver 102 indirectly via the driver 103.
  • the return spring 106 exerts a bias on the driver 103 in a direction reducing the lift of the valve.
  • the bias applied to the cable retainer 102 by the return spring 106 and the intermediate spring 104 causes the cable retainer 102 to actually rotate in the release direction.
  • the drive system 100 further includes a backstop mechanism 112 for the adjustment member 105.
  • the backstop mechanism 112 includes a backstop member 112a which is co-rotatable with the adjustment member 105 (i.e., forcibly entrained with respect to rotation by the adjustment member 105) and a fixed (in rotation), e.g. on the cylinder head fixedly mounted counter element 112b.
  • the backstop element 112a is attached to the transmission body 110, but in alternative embodiments it can also be attached to another part which can be rotated by the adjustment shaft 105a.
  • the backstop element 112a In an engaged state, the backstop element 112a is axially coupled (pressed) to the stationary mating element 112b by an axial spring 114 acting on the transmission body 110.
  • the contacting surfaces of the elements 112a, 112b each have a sawtooth or ratchet shape, by which a freewheeling direction and a locking direction for the movement (rotation) of the adjusting element 105 is defined.
  • the locking direction is directed so that a movement of the adjusting element 105 is blocked in a stroke height of the valves reducing direction.
  • the reverse direction can alternatively also be defined as follows: The reverse direction is opposite to one Direction of pressure directed, in which a spring force of the valve spring pushes the adjusting element.
  • the backstop mechanism is detachable, i. the engagement state can be replaced by a non-engagement state in which the backstop mechanism allows freewheeling of the adjustment element 105 in both directions.
  • the disengaged state is achieved by moving the backstop element 112a in the axial direction away from the counterpart element 112b, against the spring force of the axial spring 114.
  • the drive system 100 has a release mechanism for releasing the backstop mechanism, which will be described below with reference to FIGS Fig. 7 is described.
  • the release mechanism comprises a first contour surface 116a attached to the backstop element 112a and a driver contour surface 116b mounted on the carrier 103.
  • the contoured surfaces are shaped such that upon rotation of the follower 103 in a valve lift reducing direction, the backstop element 112a is moved against the spring force of the axial spring 114 in the axial direction away from the counterpart element 112b and thus the disengaged state is achieved.
  • the return-lock mechanism is released when the gas is removed, so that a reduction of the valve lift is possible.
  • the release takes place by the return-blocking element 112a being moved away from the counter-element 112b by a mechanical stop of the contour surfaces 116a, 116b. Therefore, a reliable release is guaranteed at all times.
  • a maximum stop member 124 and a minimum stop member 126 firmly attached so that they are rotated with this. Together with a stop pin 122, which is not moved with the driver 103, these stop members 124 and 126 each produce a maximum stop or a minimum stop ago, which limits the movement (range for rotational movement) of the driver 103.
  • the attacks have the same effect as above Fig. 4-5 described and are adjustable in an analogous manner by the actuator 122a.
  • Fig. 6a Unlike in Fig. 4-5 are the in Fig. 6a shown stop members 124 and 126 arranged so that they at a (in Ausfahrrichtunng) front surface or with a strike the rear shoulder surface of the stop pin 122 to produce the maximum stop or a minimum stop.
  • the minimal stop element 126 is rigid in the direction of rotation but flexible in the axial direction.
  • the front surface (in the extension direction) of the stopper pin 122 is curved or inclined such that the minimum stopper member 126, when located on the front side of the stopper pin 122, extends rearward past the front surface (ie, in FIG Fig. 6a to the left) can be turned by pushing in the axial direction.
  • the shoulder surface of the stopper pin 122 is designed such that a reverse movement (rotation past the shoulder surface forward, ie in Fig. 6a to the right) is prevented by the stop between the minimum stop member 126 and the rear shoulder surface of the stop pin 122, since a pressing of the minimum stop member 126 is avoided in the axial direction.
  • Fig. 4 can also in the embodiment of Fig. 6a-7 the maximum and the minimum stop are changed by the actuator 122a, wherein the actuator (122a) can be controlled as a function of an engine speed of the internal combustion engine and / or other parameters.
  • the actuator (122a) can be controlled as a function of an engine speed of the internal combustion engine and / or other parameters.
  • a change in the minimum stop can thus be adapted to the respective conditions control of the idle valve lift can be achieved.
  • Fig. 6a further shows a second minimum stop member 126 '.
  • the second minimum stop member 126 ' is also connected to the driver 103 so that it can be rotated with this.
  • the minimum stop element 126 ' cooperates with a second stop counter element 122' which is connected to the cylinder head (more precisely the counter element 112b) to produce a further minimum stop.
  • the abutment mating member 122 ' includes an adjustment member (adjustment screw) that can be extended and retracted (rotated) to change the position of the further minimum abutment.
  • the minimum stop element 126 provides a variably controllable first minimum stop and the minimum stop element 126 'a fixed predetermined second Minimal stop ago, which can be exceeded independently of the actuator 122 a under any circumstances.
  • one of the two minimum stops may also be omitted.
  • the second minimal stop element 126 illustrates some general aspects. According to one aspect, a stop element need not necessarily be fixed to the driver 95 or 105, but it only needs to be coupled to the driver in such a way that it is moved with it in a defined manner. Thus, in this example, the minimum stopper member 126 'is fixed to the backstop member 112a. Since the backstop element 112a is always rotated with the driver 103 (even if both elements in the axial direction against each other are displaced), thereby a stop for the driver 103 is made.
  • the actuator 122a may also be replaced by a rigid or pre-adjustable but otherwise rigid connection to a stationary member.
  • FIGS. 8a-9b show a drive system 100 of a valve train according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 1-7 show a drive system 100 of a valve train according to another embodiment of the invention.
  • the description of the Fig. 1-7 applies accordingly also for this embodiment, unless shown differently in the figures or in the following.
  • the non-return mechanism 112 includes a one-way clutch 113b that cooperates with the adjusting member 105 (more specifically, with the adjusting shaft 105a) so as to define a freewheeling direction and a reverse direction for the movement (rotation) of the adjusting shaft 105a in the same manner as described above
  • Backstop body 113a is fixedly locked, the adjusting shaft 105a only in the freewheeling direction, but not in the blocking direction (the lifting height of the valves decreasing direction) is rotatable.
  • the one-way clutch couples the adjusting shaft 105a to a (with respect to the rotation) lockable backstop body 113a.
  • the one-way clutch 113b is formed according to the illustrated embodiment as a sleeve coupling.
  • the sleeve clutch 113b is around a portion (backstop member 112a) of the adjusting shaft 105a of the adjusting member 105 around is arranged and thus couples the adjusting element 105 to the backstop body 113 a.
  • the freewheeling direction and blocking direction of the adjusting shaft 105a have the same effect as for Fig. 6a-7 described:
  • the locking direction is directed so that a movement of the adjusting element 105 is blocked in a lifting height of the valves reducing direction.
  • Fig. 9a is the freewheeling direction of the adjusting shaft 105a counterclockwise, the blocking direction directed clockwise.
  • the locking of the backstop body 113a by a locking body 112b (backstop counter element), which presses by a spring 115 against a locking surface 100c of the backstop body 113a and thus holds the locking surface 100c.
  • the clinging takes place as in Fig. 9a and 9b represented by engagement of the locking body 112b in a profile of the locking surface 100c.
  • the profile is such that it locks at least one rotation in the reverse direction.
  • a "locked" a locking of the backstop body 113a is to be understood in the reverse direction, even if a rotation in the freewheeling direction should still be possible, as indicated here by the gear profile of the locking surface 100c.
  • the backstop mechanism is releasable, ie, the lock can be canceled, so that a movement of the adjusting shaft 105a is allowed in both directions.
  • the back-lock mechanism is designed to be released when the gas is removed, thus allowing a reduction in the valve lift.
  • the drive system 100 of the Fig. 8a-9b a release mechanism for releasing the backstop mechanism 112, which will be described below.
  • the release mechanism has the effect that, when the backstop mechanism is released, the engagement between the locking body 112b and the locking surface 100c is released.
  • the adjusting shaft 105a can then also be rotated in the blocking direction together with the non-locked backstop body 113a.
  • the release mechanism comprises a release lever 117 having a first contour surface 117a and a driver contour surface 117b attached to the carrier 103.
  • the release lever 117 is pivotable about a lever axis 117d.
  • the release lever 117 is arranged as a drag lever between the driver contour surface 117b and a release region 117c of the locking body 112b.
  • the contour surfaces 117a, 117b are shaped such that upon rotation of the driver 103 in a direction that reduces the valve lift, the cam contour surface 117b engages Release lever 117 lifts against the release portion 117c of the locking body 112b, and thus the locking body 112b against the spring force of the spring 115 moves away from the locking surface 113c. Thus, the engagement between the lock body 112b and the lock surface 113c is released, and the lock of the backstop body 113a is released.
  • the one-way clutch 113b may be configured as a detachable one-way clutch, with a release condition being met when the throttle is removed.
  • the one-way clutch couple the adjusting shaft 105a directly to a stationary part.
  • the backstop body 113a may be rigidly connected to the adjustment shaft 105a (ie, the clutch 113b is replaced by a rigid connection).
  • the releasable one-way clutch is constituted by a ratchet mechanism including the saw-toothed surface (backstop member) 112d and the detent body (backstroke counterpart member) 112b (see FIG Fig. 9a ).
  • the backstop mechanism 112 may be coupled to any part of the adjustment mechanism 105. Unlike in Fig. 8a-9b thus, the backstop mechanism 112 does not necessarily have to be coupled directly to the adjusting shaft 105a, but it can also be coupled to the adjusting shaft 105a via a further intermediate part, preferably an intermediate part that is positive in relation to rotation.
  • the backstop mechanism 112 in FIG Fig. 8a-9b works basically according to the same principle as in Fig. 6a-7
  • the adjusting element 105 (in particular the adjusting shaft 105a) is coupled by means of the releasable backstop mechanism 112 to a (with respect to the rotation) stationary element 112b, wherein a locking direction of the backstop mechanism is directed to a movement of the adjusting element in a Lifting height decreasing direction to lock.
  • the backstop mechanism 112 includes a backstop member 112a which is co-rotatable with the adjustment shaft 105a (ie, forcibly moved with respect to the direction of rotation of the adjustment shaft 105a) and a fixed member (fixed with respect to rotation), eg, fixed to the cylinder head 112b ,
  • the backstop element 112a is a part of the adjusting element 105, since it is co-rotatable with it.
  • a release mechanism 116a, 116b and 117 respectively, for releasing the backstop mechanism 112 when the gas is removed from the throttle position control element 102 is provided.
  • the backstop mechanisms described herein ensure that the spring force of the valve spring is received, at least in the engaged state of the backstop mechanism, by a stationary component such as the cylinder head, and at the same time the cylinder stroke is reliably reduced when the gas is removed.
  • a stop 102d of the cable retainer 102 and a stop 105d of the driver Details shown are a stop 102d of the cable retainer 102 and a stop 105d of the driver.
  • the stops 102d and 105d limit the rotation of the follower 105 relative to a rotation of the cable take-up 102 in a rotational direction (direction toward a larger valve lift).
  • the driver 103 is pressed over the stop 105d to the stop 102d of the cable pull receptacle 102 and thus reaches the above-described frictional coupling between the driver 103 and cable retainer 102.
  • a housing 130 for the drive mechanism 100 is shown. On the housing and the second stop counter-element 122 '(shown here without adjusting screw) is attached.
  • a traction element can be used instead of or in addition to the intermediate spring shown in the embodiments.
  • a traction element comprises a damping element (eg oil or hydraulic damping element), which may have at least a slight spring action, or by a combination of spring and damping.
  • the traction element comprises at least one of an intermediate spring and a damper.
  • an intermediate spring as any element with spring action (ie, for example, coil spring, gas spring, torsion spring, etc.) and a damping as any element with non-negligible damping effect specific.
  • the intermediate spring and the damping can also be realized by a common component (damped intermediate spring).
  • the gas position control (cable or other element) may be mechanically coupled to a gas command generator.
  • a gas command generator particularly preferred is a coupling to a user directly (mechanically) operable gas command generator such as a throttle or a pedal.
  • a coupling to a Gasbetationsgeber is possible, which is formed by an electronically controlled element.
  • the electronic control may be in response to various relevant data, such as a throttle or pedal stroke, throttle or accelerator pedal position, engine speed, vehicle speed, traction control system data, acoustic control, or the like.
  • the adjustment member has the same degrees of freedom of movement as the gas position control.
  • both may be rotatable, longitudinally displaceable or movable according to another common movement.
  • the intermediate spring exerts a force or prestress on the adjusting element in such a way that the adjusting element is pressed against a stop of the gas position control element which controls the movement of the adjusting element relative to a movement of the cable pull receptacle 102 in one direction towards a larger valve lift limited.
  • the adjusting element is positively coupled to the bearing body.
  • the coupling is such that a transmission ratio between the adjusting element and the bearing body is non-constant, and the transmission ratio is reduced, in particular with a larger valve lift, so that a given movement of the adjusting element is associated with a smaller movement of the bearing body than with a smaller valve lift.
  • the return spring is coupled to the gas position control element via the adjusting element. According to a further aspect, the return spring exerts a bias on the adjusting element in a direction reducing the lifting height of the valve.
  • a method for controlling the valve train or an internal combustion engine includes moving a throttle position control element based on a throttle command; (at least in part) transmitting the movement of the gas position control element by the traction element on the adjusting element, so that the adjusting element is moved; Transmission of the movement of the adjusting element by coupling to the bearing body, so that the position of the first axis of rotation is changed and thus the valve lift is adjusted.
  • the method preferably operates in accordance with any of the optional aspects described herein, eg, preferably, the actuator arranged for positional adjustment of the stopper pin is driven in response to an engine speed of the internal combustion engine.
  • valvetrain is configured for a motorcycle engine, or the engine is a motorcycle engine. In another aspect, a motorcycle is provided with such an internal combustion engine.

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Description

  • 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 A1 (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 Lagerungskörpers.
  • 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 Motomorgänge 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 erfindungsgemäßen 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 erfindungsgemäß 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 Betätigungssystem) 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 Einlassventil. 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 Betätigungssystem.
  • 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 Anschlagsschraube (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 Maximal-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 Verstellwelle 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 Kurbelgelenk 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 Rücklaufsperr-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 Rücklaufsperr-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 Rücklaufsperr-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 Rücklaufsperr-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 Rücklaufsperr-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 Maximal-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 Minimal-Anschlagselement 126' an dem Rücklaufsperr-Element 112a fixiert. Da das Rücklaufsperr-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 Verstellwelle 105a an einen (bezüglich der Drehung) arretierbaren Rücklaufsperren-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 (Rücklaufsperren-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 Verstellwelle 105a kann dann gemeinsam mit dem nicht mehr arretierten Rücklaufsperren-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 (Rücklaufsperren-Element) 112d und den Arretierkörper (Rücklaufsperren-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 Freiheitsgrade 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 GasstellungsBedienelements 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 (14)

  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.
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