EP3523513B1 - Nockenwelle für verbrennungsmotor - Google Patents

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EP3523513B1
EP3523513B1 EP17780420.0A EP17780420A EP3523513B1 EP 3523513 B1 EP3523513 B1 EP 3523513B1 EP 17780420 A EP17780420 A EP 17780420A EP 3523513 B1 EP3523513 B1 EP 3523513B1
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EP
European Patent Office
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cam contour
cam
camshaft
centrifugal
axis
Prior art date
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EP17780420.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3523513A1 (de
EP3523513C0 (de
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Uwe Eisenbeis
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Individual
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Publication of EP3523513B1 publication Critical patent/EP3523513B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/08—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for decompression, e.g. during starting; for changing compression ratio
    • F01L13/085—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for decompression, e.g. during starting; for changing compression ratio the valve-gear having an auxiliary cam protruding from the main cam profile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts

Definitions

  • One aspect of the invention relates to a camshaft for an exhaust valve of an internal combustion engine.
  • the camshaft has a movable cam contour element, by means of which a speed-dependent cam contour shape is obtained.
  • valve trains are usually used that use a camshaft to generate a valve lift of the intake and exhaust valves with a fixed lift height and lift duration.
  • a valve train has disadvantages in terms of optimal adaptation to different load ranges of the internal combustion engine.
  • the camshaft actuates the valve train when the engine is started during the starting phase;
  • the energy to compress the gas in the combustion chamber must be applied by the starter motor, which can lead to disadvantages during starting.
  • a particularly simple but effective design is based on a camshaft, which comprises several cam tracks arranged laterally next to one another to actuate a valve and which can be moved laterally by means of an adjusting unit. A cam track adapted to the respective requirements can then be selected by moving the camshaft laterally.
  • a camshaft for an exhaust valve one cam can be provided for the starting phase and another cam for normal operation, with the cam for the starting phase providing an additional valve opening to reduce the pressure of the gas in the combustion chamber.
  • the JP 2008-82188 describes a camshaft with a decompression function that depends on the rotation speed of the camshaft and a phase shift function.
  • a control shaft 57 is rotated relative to the cam 36 by means of a centrifugal mechanism 50 in order to raise pins 65a and 65b (see Fig. 6 , 7 of JP 2008-82188 ).
  • This mechanism requires a tension spring 53 attached to the centrifugal mechanism and a transmission member 59, and therefore requires increased space.
  • at least one shaft end of the camshaft must be accessible, which results in restrictions on the storage and placement of the camshaft.
  • the aim of the present invention is to provide a camshaft which, on the one hand, is adjustable but, on the other hand, reduces at least some of the disadvantages mentioned above.
  • a camshaft specifically for an exhaust valve of an internal combustion engine.
  • the camshaft includes a cam and a trigger mechanism for its cam contour element.
  • the cam defines a cam contour for cyclically actuating the exhaust valve by rotating the camshaft.
  • the cam includes a cam body and the cam contour element.
  • the cam contour element is movable relative to the cam body into a first cam contour position and into a second cam contour position, such that the cam contour has a first cam contour shape when the cam contour element is in the first cam contour position, and has a second cam contour shape different from the first cam contour shape when the cam contour element is in the second cam contour position.
  • the triggering mechanism is configured to hold the cam contour element in the first cam contour position at a first, lower speed of the camshaft (in particular at a first speed range), and to hold the cam contour element at a second, higher speed of the camshaft (in particular at a second speed range that is opposite to the first speed or the first speed range is higher) in the second cam contour position.
  • the camshaft is mounted on both sides, that is, it has a first bearing and a second bearing for rotatably supporting the camshaft about its camshaft axis, the cam being arranged axially between these bearings.
  • the trigger mechanism is also arranged between these bearings.
  • the cam contour element is designed as a pin that can be inserted and extended into the cam body.
  • the trigger mechanism comprises a centrifugal element. The centrifugal element is arranged directly adjacent to the cams.
  • the cam contour element protrudes in the first cam contour position for actuating (opening) the exhaust valve (relative to the surrounding cam contour), and does not protrude or protrudes less in the second cam contour position, so that the exhaust valve does not require any - that is, no significant - additional actuation (opening). experienced, so not is opened significantly further than by means of the cam contour surrounding the cam contour element.
  • the second speed range can essentially adjoin the first speed range, wherein the transition between the first and second speed ranges can be defined either with a threshold value or with a certain transition (transition range).
  • the triggering mechanism is configured to hold the cam contour element in the first cam contour position when the speed falls below a predetermined threshold or transition range, and to maintain the cam contour element in the second cam contour position when the speed exceeds the predetermined threshold or transition range.
  • the triggering mechanism is configured to bring the cam contour element from the first cam contour position to the second cam contour position during the transition from the first speed to the second speed range (or from the first speed range to the second speed range).
  • the first speed can, for example, be in a speed range typical for starting.
  • the first speed - also depending on the engine type - is between 0 rpm and 1000 rpm, preferably between 0 rpm and 500 rpm.
  • the second speed can be in a normal operating range of the engine, for example above 500 rpm, preferably above 700 rpm or 1000 rpm, in each case based on the speed of the camshaft.
  • the threshold value can therefore be, for example, in a speed range between 500 rpm and 1000 rpm.
  • the camshaft according to the invention thus allows a speed-dependent cam contour shape and consequently a speed-dependent valve lift curve of the exhaust valve.
  • the cam contour element protrudes (in the first cam contour position), so that an additional valve opening (compared to higher speeds or the second cam contour position) is achieved, so that the starter does less work against the Pressure must be applied in the combustion chamber.
  • this speed-dependent cam contour shape can be achieved without a lateral displacement of the cam.
  • This enables the camshaft to be mounted on both sides in particular.
  • the storage on both sides allows particularly favorable power transmission between the cam and valve, as undesirable Bending vibrations of the camshaft are avoided and a flexible control of the valve train.
  • the first cam contour shape can differ from the second cam contour shape in particular in that the first cam contour shape has a highlight in order to open the exhaust valve (70) during a compression stroke of the internal combustion engine.
  • the highlighting preferably occupies a rotation angle range of the camshaft between 1° and 30°.
  • a center of the highlight is preferably offset by an angle of between 90° and 270°, particularly preferably between 90° and 180°, in the direction of rotation of the cam relative to a point or angle of maximum eccentricity of the cam contour (projection of the cam body).
  • the cam contour element is preferably mounted (in the axial direction) centrally in the cam.
  • the first speed range can include standstill (speed 0).
  • Fig. 1 and 2 show a valve train for an exhaust valve 70 of an internal combustion engine with the camshaft 10 according to an embodiment of the invention.
  • the camshaft 10 includes a cam 11 arranged to actuate the exhaust valve 70.
  • the camshaft 10 can be rotated about its axis.
  • the camshaft 10 is mounted on the cylinder head by bearings 8a, 8b - i.e. on both sides. It is therefore an overhead camshaft.
  • the camshaft 10 further comprises a centrifugal element 21, which is described below in relation to Figures 3 and 4 is described in more detail.
  • the storage on both sides by the bearings 8a, 8b allows a favorable power transmission between the cam and the valve, since undesirable bending vibrations of the camshaft are avoided.
  • the storage on both sides also allows flexible control of the valve train:
  • a drive gear or sprocket connected to a crankshaft of the internal combustion engine is located on the side 7a of the camshaft, and an output gear connected to an intake valve drive shaft is located on the other side 7b the camshaft 10.
  • the camshaft can, for example, in the DE 102005057127
  • the valve train described can be used.
  • the valve train further includes a mechanism for actuating the exhaust valve 70 through the cam 11.
  • this mechanism includes a rocker arm 60 and a shim (valve adjustment plate) 72, which are arranged between the cam 11 and the exhaust valve 70, so that the exhaust valve is actuated by the cam 11 via the rocker arm 60 and the tappet 72.
  • a valve spring 74 is shown, which biases the valve 70 (at least in phases, for example when the valve is actuated) against the cam 11 and thus creates a frictional connection between the valve 70 and the cam 11. In a phase in which the valve is not actuated, the valve spring presses the valve into the valve seat, which applies the corresponding counterforce.
  • the cam 11 includes a cam body 12 and a cam contour element 40 (see Fig. 3b , 4b ; in Fig. 2 only one end of the cam contour element acting as a decompression surface 44 can be seen), which together define the cam contour 16 of the cam 11. More specifically, the cam contour 16 is formed by the decompression surface 44 of the cam contour element 40 (also referred to as the cam contour surface of the cam contour element) and by a remaining cam contour surface 14 of the cam body 12.
  • the cam contour 16 is the cross-sectional profile of the cam 11, which actuates the exhaust valve 70 when the camshaft 10 rotates and which therefore significantly influences the valve lift curve of the exhaust valve 70.
  • the cam contour element 40 is designed as a pin that can be moved in and out of the cam body 12 (see also Fig. 3b , 4b ).
  • the cam contour surface 44 of the cam contour element 40 protrudes from the remaining cam contour surface 14. The result of this is that the exhaust valve 70 experiences additional actuation (opening) through the cam contour surface 44 of the cam contour element 40.
  • the cam contour surface 44 is arranged flush with the remaining cam contour surface 14 (does not protrude significantly), so that the exhaust valve does not experience any - meaning no significant - additional actuation (opening).
  • the cam contour 16 has a variable cam contour shape that depends on whether the cam contour element 40 is in the first or second cam contour position.
  • the cam contour surface 44 of the cam contour element 40 is arranged on a section of the cam contour 16 in which the exhaust valve 70 - at least in the second cam contour position or in the remaining cam contour surface 14 of this section surrounding the cam contour element 40 - is closed.
  • the cam contour surface 44 of the cam contour element 40 thus acts as a decompression surface 44: At low speeds, which are typical for the starting phase, the additional valve opening (in the first cam contour position) allows pressure in the combustion chamber to be released, so that the starter does less work against the pressure in the combustion chamber must apply. At higher speeds, which are typical for normal operation, the additional valve opening is prevented, so that no losses in terms of engine efficiency have to be accepted.
  • the cam contour element 40 is mounted centrally in the cam 11 (with respect to the axial direction of the camshaft). This central mounting, in particular in conjunction with the valve drive having a rocker arm 60, causes a uniform and low-wear force transmission from the cam 11 to the valve 70. According to a general aspect, a center of the cam contour element 40 deviates from a center (with respect to the axial direction). of the cam by less than 20% of the width of the cam.
  • FIG. 3 and 4 is the trigger mechanism 20 of the valve train according to Fig. 1 and 2 shown in greater detail, by means of which the cam contour element 40 is speed-dependent is moved (retracted and extended).
  • the triggering mechanism 20 thus ensures that the cam contour element 40 or its cam contour surface 44 is extended at low speeds (first cam contour position) and is retracted at higher speeds (second cam contour position).
  • FIG. 3a is the cam contour element in the first cam contour position
  • Fig. 4a-c the cam contour element is shown in the second cam contour position.
  • the side view or cross-sectional view of the Fig. 3a, 3c show the centrifugal element 21 of the trigger mechanism 20.
  • the centrifugal element 21 is designed as a double-sided lever with a first lever arm 27 and a second lever arm 28 and is rotatable about an axis 22 on the camshaft 10 (ie on a suspension that rotates with the camshaft 10, here on the cam body 12) rigidly connected to the camshaft 10.
  • the centrifugal element 21 is shown in a first centrifugal position; in Fig. 4a, 4c it is shown in a second centrifugal position, in which the centrifugal element 21 is rotated clockwise about the axis 22 compared to the first centrifugal position.
  • the biasing element 30 shown tensions the centrifugal element 21 towards the first centrifugal position (in the view of Fig. 3a , 4a counterclockwise).
  • the biasing element 30 is arranged in an opening of the camshaft 10 that runs transversely through the camshaft, so that the longitudinal axis of the biasing element 30 runs at right angles through the axis of rotation of the camshaft.
  • the preload can be carried out by a return spring, which is arranged approximately concentrically to the longitudinal axis of the preload element 30 in the camshaft 10 and tensions (presses) the preload element 30 against the centrifugal element 21.
  • the return spring can be a compression spring clamped between (a stop in) the opening of the camshaft and (a stop on) the biasing element 30.
  • the length of the portion of the biasing element 30 protruding from the camshaft 10 toward the centrifugal element 21 is shorter than the camshaft radius of the camshaft 10 at this point. This applies in the first and/or the second Centrifugal position. This makes a particularly compact arrangement of the prestressing element 30 possible.
  • the centrifugal element 21 In the first centrifugal position, the centrifugal element 21 is tensioned (pressed) against a first stop by the biasing element 30.
  • the first stop is formed on the first lever arm, for example by a center piece 26 of the first lever arm, and the camshaft 10.
  • the first stop is arranged on a different lever side of the centrifugal element 21 than the biasing element 30.
  • the first stop limits the pivoting of the centrifugal element 21 in the direction in which the biasing element 30 biases the centrifugal element 21.
  • the pivoting of the centrifugal element 21 in the opposite direction is limited by a maximum compression of the return spring of the biasing element 30, or by a further stop between the second lever arm 28 and the camshaft 10.
  • the biasing element 30 is non-positively connected to the centrifugal element 21, in particular pressed against the centrifugal element 21.
  • the bias towards the first centrifugal position exerted by the biasing element 30 causes the centrifugal element 21 to be in the rest position or in the first centrifugal position at low speeds (at a first speed) of the camshaft, as shown in Fig. 3a shown.
  • the centrifugal element is made of a lever.
  • the lever 21 and in particular its lever arms 27, 28 are dimensioned such that the centrifugal force acting when the camshaft rotates acts more strongly on the first lever arm 27 than on the second lever arm 28 and thus on the centrifugal element 21 overall a force directed towards the second centrifugal position (ie in the view of Fig. 3a , 4a clockwise) torque. If the speed exceeds a certain threshold value (for example at a second, higher speed), this torque outweighs the preload through the preload element 30, and as a result the centrifugal element 21 is then in the second centrifugal position, as in Fig. 4a shown.
  • a certain threshold value for example at a second, higher speed
  • the lever extends along a sub-segment around the camshaft 10.
  • the center of gravity of the first lever arm 27 is offset from the center of gravity of the second lever arm 28 by more than 90°, preferably more than 120° or even by more than 135°.
  • the center of gravity and/or the lever end of the first lever arm 27 is more than 90° relative to the pivot axis 22, preferably offset by more than 120° or even by more than 135° (with respect to the axis of rotation of the camshaft 10 and in the direction of the spatial extent of the centrifugal element 21).
  • the center of gravity and/or the lever end of the second lever arm 28 is offset from the pivot axis 22 by less than 90°, preferably less than 45° or even by less than 30°.
  • the center of gravity and/or the lever end of the first lever arm 27 is offset from the pivot axis 22 by more than twice, three or even four times the angle than the center of gravity or the lever end of the second lever arm 28.
  • the angle is always defined around the axis of rotation of the camshaft 10 and in the direction of the spatial extent of the centrifugal element 21.
  • the centrifugal element (lever) 21 is pivotable about a lever axis running parallel to the camshaft axis.
  • the lever axis is arranged eccentrically to the camshaft axis, preferably spaced radially in the direction of a projection region of the cam body 12 from the camshaft axis.
  • the projection area is the angular area extending radially from the camshaft axis with an angular deviation of less than 30° in the direction of the projection (point of maximum eccentricity) of the cam body 12.
  • the centrifugal element 21 is arranged directly adjacent to the cam 12, i.e. without any other functional part in between, such as a bearing for the cam.
  • the axial distance between the centrifugal element 21 and the cam 12 (side surface to side surface) is less than 0.5 cm.
  • the axial distance between a center plane of the centrifugal element 21 and a center plane of the cam 12 is less than twice or less than 1.5 times the axial width of the cam, or even less than the axial width of the cam.
  • the camshaft is mounted on both sides, and the centrifugal element 21 is arranged between the two bearings 8a, 8b. This enables a compact design even in the axial direction.
  • Fig. 3b , 4b show the cam contour element 40 and a coupling mechanism which couples the centrifugal element 21 to the cam contour element 40.
  • the cam contour element 40 is designed as a pin, which is at least partially arranged in a blind hole of the cam body 12 along a pin axis and can be inserted into it.
  • the surface of the cam contour element 40 directed outwards from the blind hole forms the cam contour surface 44.
  • the pin In the first cam contour position ( Fig. 3b ), the pin is at least partially extended out of the blind hole, and in the second cam contour position ( Fig. 4b ), the pin is essentially retracted into the blind hole so that the cam contour surface 44 is flush with the surrounding surfaces.
  • the coupling mechanism between the centrifugal element 21 and the cam contour element 40 is realized by a movable stop body 24, which is in a first or second stop position depending on the centrifugal position of the centrifugal element 21.
  • the stop body is realized as a pin that is rigidly connected to the centrifugal element 21 and can be rotated about an axis parallel to the camshaft axis.
  • the stop body 24 is positively, in particular rigidly, connected to the centrifugal element 21.
  • the connection between the centrifugal element 21 and the stop body 24 is arranged eccentrically to the camshaft axis, preferably offset radially to a projection or projection region (angular range of +/- 30 ° around the projection) of the cam body 12.
  • the stop body is rotatable about a stop body axis parallel to the camshaft axis by moving the centrifugal element 21 between the first and second centrifugal positions.
  • the stop body 24 or the stop body axis is arranged eccentrically to the camshaft axis, preferably arranged in a projection region of the cam body 12.
  • the stop body axis is equal to a lever axis of the centrifugal member (lever) 21, and the stop body 24 is rotatable together with the centrifugal member 21.
  • the cam contour element 40 is biased against the stop body 24.
  • the preload is not shown and can be carried out, for example, by a return spring which is arranged approximately concentrically to the axis of the cam contour element 40 and tensions (presses) the cam contour element 40 against the stop body 24.
  • the return spring can be a compression spring clamped between (a stop in) the blind hole or cam body 12 and (a stop on) the cam contour element 40.
  • the cam contour element 40 is non-positively connected to (pressed against) the stop body 24.
  • the contact area between the stop body 24 and the cam contour element 40 is arranged in the cam body 12, preferably in a projection area of the cam body 12.
  • the stop body 24 is out of round in the area in which the cam contour element 40 tensions against the stop body 24.
  • the stop body 24 When the centrifugal element 21 is in the first centrifugal position, the stop body 24 is in the first stop position and provides a first stop for the cam contour element 40, which defines the first cam contour position for the cam contour element 40. When the centrifugal element 21 is in the second centrifugal position, the stop body 24 is in the second stop position and provides a second stop for the cam contour element 40, which defines the second cam contour position for the cam contour element 40.
  • the first and second stops are different. The second stop is preferably set back compared to the first stop.
  • This stop body is realized by a shaft 24 which rotates around the axis 22 ( Fig. 3c , 4c ) is rotatable and rigidly connected to the centrifugal element 21. Depending on the centrifugal position of the centrifugal element 21, the shaft 24 is moved into the first stop position ( Fig. 3b ) or in the second stop position ( Fig. 4b ) rotates.
  • the cam contour element 40 is a pin displaceably mounted in the cam 11 along a cam contour element axis, and is biased against the shaft (stop body) 24 (i.e. biased towards the cam body 12 or toward the second cam contour position).
  • the cam contour element 40 therefore assumes the position that is specified by the stop with the shaft 24.
  • the Wave 24 ( Fig. 3b )
  • the stop is produced by a comparatively more protruding section of the shaft 24. This blocks movement of the cam contour element 40 into the cam body 12 (toward the second cam contour position), so that the cam contour element 40 is in the first cam contour position, that is, its cam contour surface 44 protrudes from the remaining cam contour surface 14.
  • the stop In the second stop position ( Fig. 4b ), the stop is produced by a comparatively less protruding or flattened section of the shaft 24. This enables movement of the cam contour element 40 into the cam body 12 (towards the second cam contour position), and due to the preload, the cam contour element 40 is consequently in the second cam contour position, that is, with its cam contour surface 44 not protruding.
  • the cam contour surface - more precisely its center 44 ' - of the cam contour element 40 is preferably arranged on a section of the cam contour 16 in which the exhaust valve - at least in the second cam contour position or in the remaining cam contour surface of this section - is closed.
  • the cam contour surface of the cam contour element 40 is preferably arranged in a section of the cam contour 16 which is assigned to a compression stroke of the internal combustion engine.
  • an angle ⁇ between the point 16a of maximum eccentricity of the cam contour 16 and the center 44' of the cam contour surface is less than 180° (measured in the direction of rotation as in Fig. 5 shown, with the direction of rotation being clockwise, as shown in Fig. 3b and 4b rocker arm 60 shown is visible).
  • the angle ⁇ can be between 90° and 180°, particularly preferably between 105° and 180° or even between 125° and 180°. This ensures that the cam contour surface can act efficiently as a decompression surface and allow pressure to be released in the combustion chamber during cranking.
  • the point 16a of maximum eccentricity of the cam contour 16 is generally independent of the cam contour position, and is defined with respect to the second cam contour position to avoid ambiguity.
  • the cam contour element 40 is a pin displaceably mounted in the cam 11 along a cam contour element axis.
  • the axis of this pin 40 deviates by an angle of less than 45°, preferably less than 30°, from the radial direction of the camshaft through the center 44' of the cam contour surface.
  • the entire cam contour surface of the cam contour element 40 only occupies a limited angular range of the cam contour 16, preferably less than 45°, particularly preferably less than 30°, and most preferably less than 15°.
  • the cam contour surface of the cam contour element 40 preferably occupies an angular range of at least 2°.
  • a valve lift diagram of a four-stroke engine is described, which is operated by means of the valve train according to the invention.
  • the valve lift diagram shows schematically the valve opening V of an intake valve (dashed curve labeled I) and the exhaust valve driven by the valve train according to the invention (solid curve labeled E and E ⁇ ) as a function of a phase angle ⁇ of the engine cycle, approximately half the angle of the crankshaft.
  • the diagram shows the following cycles of the four-stroke engine in this order: Eject; suction; compacting; Work.
  • Curves E and I represent common valve lift curves of the four-stroke engine.
  • Curve E' represents the additional actuation by the cam contour element 40 in the first cam contour position. This additional actuation is not present in the second cam contour position, i.e. curve E' is characterized by a flat one Curve (no valve lift replaced). This additional actuation occurs in the compression stroke before top dead center. As already described, this additional actuation E ⁇ allows gas to escape from the combustion chamber and thus pressure can be reduced, so that the work to be done by the starter motor against the pressure is reduced.
  • Figure 6 also illustrates some general aspects of the arrangement of the cam contour element 40 in relation to the engine phase, which are described below and optionally for any embodiments apply.
  • the motor phase angle ⁇ is defined so that it runs through the interval from 0° to 360° during an engine cycle.
  • the engine is a four-stroke engine and the engine phase angle ⁇ is half the valve crank angle.
  • the cam contour surface of the cam contour element 40 is arranged for valve actuation during a compression stroke of the internal combustion engine. According to a further aspect, the cam contour surface of the cam contour element 40 is arranged such that a phase angle ⁇ P of a maximum valve lift of this cam contour surface is by a phase difference in the range of 70 ° - 30 °, preferably in the range of 65 ° - 45 ° before top dead center UDC am end of the compression cycle.
  • the valve opening caused by the cam contour surface of the cam contour element 40 covers a phase interval ( ⁇ O - ⁇ C ) of the engine cycle of more than 2 ° or more than 3 ° or even more than 5 °, and or of less than 20 °, less than 15° or even less than 10°, for example between 3° and 15°, preferably between 5° and 10°.
  • ⁇ O is defined as the phase in which the valve opening exceeds the value of 10% of the maximum valve opening at ⁇ P
  • ⁇ C is defined as the phase in which the valve opening falls below this value again.
  • the phase interval ( ⁇ O - ⁇ C ) is the range at which the valve opening is greater than 10% of the maximum valve opening at ⁇ P.
  • the cam contour element is arranged in a non-actuation region of the cam, so that the valve is not actuated in an area around the cam contour element.
  • the (maximum) valve lift through the cam contour element (in the first cam contour position) is less than 30%, less than 20% or even less than 10% of the (maximum) valve lift through the cam as a whole (i.e. through point 16a of the Cam contour, see Fig. 5 ).
  • the camshaft 10 rotates at a low (first) speed and cyclically actuates the exhaust valve 70 through the cam 11. Due to the low (first) speed, the cam contour element is located 40 in the first cam contour position, in which its cam contour surface 44 protrudes, so that the exhaust valve 70 is actuated by the cam contour surface 44 during a compression stroke of the internal combustion engine.
  • the first cam contour position is achieved as described above by the trigger mechanism 20 holding the cam contour element 40 in the first cam contour position, as shown in FIG Figs. 3a-3c shown and described in relation to these figures.
  • the protruding cam contour surface 44 opens the valve so that the pressure of the gas in the combustion chamber can be reduced.
  • the rotation of the camshaft is accelerated to a second, higher speed. Due to the higher speed, the cam contour element 40 becomes the second cam contour position ( Figs. 4a-4c ) moves in which the cam contour surface 44 does not protrude or protrudes less.
  • the movement towards the second cam contour position is achieved, as described above, by the trigger mechanism 20 holding the cam contour element 40 in the second cam contour position, as in Figs. 4a-4c shown and described in relation to these figures.
  • the exhaust valve 70 is no longer actuated by the cam contour surface 44 of the cam contour element 40, ie there is no significant additional valve opening. This enables normal operation of the internal combustion engine and in particular normal compression of the air-fuel mixture in the combustion chamber.

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Description

  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Nockenwelle für ein Auslassventil eines Verbrennungsmotors. Gemäß einem Aspekt hat die Nockenwelle ein bewegliches Nockenkonturelement, mittels dessen eine drehzahlabhängige Nockenkonturform erhalten wird.
  • In Verbrennungsmotoren werden üblicherweise Ventiltriebe verwendet, die mittels einer Nockenwelle einen Ventilhub des Ein- und Auslassventils mit fester Hubhöhe und Hubdauer erzeugen. Ein solcher Ventiltrieb ist jedoch mit Nachteilen bezüglich einer optimalen Anpassung an verschiedene Lastbereiche des Verbrennungsmotors verbunden. Außerdem betätigt die Nockenwelle den Ventiltrieb bereits beim Anlassen des Motors während der Startphase; hierbei muss jedoch die Energie zur Kompression des in der Brennkammer befindlichen Gases durch den Anlassermotor aufgebracht werden, was zu Nachteilen während des Anlassens führen kann.
  • Zur Anpassung an diese Anforderungen existieren zahlreiche Ventiltriebe, die für das Anlassen einen veränderten Ventilhubverlauf erlauben. Eine besonders einfache, aber wirkungsvolle Gestaltung basiert auf einer Nockenwelle, die zur Betätigung eines Ventils mehrere seitlich nebeneinander angeordnete Nockenbahnen umfasst und die mittels einer Verstelleinheit seitlich verschiebbar ist. Eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Nockenbahn kann dann durch seitliche Verschiebung der Nockenwelle ausgewählt werden. Bei einer Nockenwelle für ein Auslassventil kann auf diese Weise etwa eine Nocke für die Anlassphase und eine weitere Nocke für den normalen Betrieb vorgesehen sein, wobei die Nocke für die Anlassphase ein zusätzliches Ventilöffnunen zum Druckabbau des in der Brennkammer befindlichen Gases vorsieht.
  • Eine solche Verstelleinheit erhöht jedoch den Bedarf an Platz und Gewicht des Ventiltriebs und erfordert eine komplexe Ansteuerung der Verstelleinheit. Zusätzlich kann die Stabilität und Festigkeit der Nockenwelle beeinträchtigt werden.
  • Die JP 2008-82188 beschreibt eine Nockenwelle mit einer von der Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle abhängigen Dekompressionsfunktion und einer Funktion zur Phasenverschiebung. Dabei wird eine Steuerwelle 57 mittels eines Zentrifugalmechanismus 50 relativ zur Nocke 36 rotiert, um Stifte 65a und 65b anzuheben (siehe Fig. 6, 7 der JP 2008-82188 ). Dieser Mechanismus erfordert eine an dem Zentrifugalmechanismus angebrachte Zugfeder 53 sowie ein Übertragungsglied 59, und hat daher einen erhöhten Platzbedarf. Außerdem muss wegen des an der Rotationachse angeordneten Steuerschafts 53 mindestens ein Wellenende der Nockenwelle zugänglich sein, was Einschränkungen an die Lagerung und Platzierung der Nockenwelle zur Folge hat.
  • In der EP 3 061 930 A1 wird eine Nockenwelle mit einer Dekompressionsvorrichtung zur Druckreduzierung im Zylinder beim Start des Motors beschrieben. Hierbei ist ein Zentrifugalelement direkt angrenzend an ein Antriebsritzel der Nockenwelle vorgesehen.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Nockenwelle zur Verfügung zu stellen, die einerseits verstellbar ist, aber andererseits zumindest einige der oben genannten Nachteile mindert.
  • Die Erfindung ist im beigefügten Anspruchssatz beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Nockenwelle speziell für ein Auslassventil eines Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt. Die Nockenwelle umfasst einen Nocken und einen Auslösemechanismus für dessen Nockenkonturelement. Der Nocken definiert eine Nockenkontur zum zyklischen Betätigen des Auslassventils durch Rotieren der Nockenwelle definiert. Der Nocken umfasst einen Nockenkörper und das Nockenkonturelement. Das Nockenkonturelement ist relativ zu dem Nockenkörper in eine erste Nockenkonturstellung und in eine zweite Nockenkonturstellung beweglich, derart, dass die Nockenkontur eine erste Nockenkonturform aufweist, wenn sich das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung befindet, und eine von der ersten Nockenkonturform verschiedene zweite Nockenkonturform aufweist, wenn sich das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung befindet. Der Auslösemechanismus ist konfiguriert, um das Nockenkonturelement bei einer ersten niedrigeren Drehzahl der Nockenwelle (insbesondere bei einem ersten Drehzahlbereich) in der ersten Nockenkonturstellung zu halten, und um das Nockenkonturelement bei einer zweiten höheren Drehzahl der Nockenwelle (insbesondere bei einem zweiten Drehzahlbereich, der gegenüber der ersten Drehzahl bzw. dem ersten Drehzahlbereich höher liegt) in der zweiten Nockenkonturstellung zu halten.
  • Die Nockenwelle ist beidseitig gelagert, d.h. sie weist ein erstes Lager und ein zweites Lager zum drehbaren Lagern der Nockenwelle um ihre Nockenwellenachse auf, wobei der Nocken axial zwischen diesen Lagern angeordnet ist. Erfindunsgemäß ist auch der Auslösemechanismus zwischen diesen Lagern angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist das Nockenkonturelement als Stift gestaltet, der in den Nockenkörper ein- und ausfahrbar ist. Erfindungsgemäß umfasst der Auslösemechanismus ein Zentrifugalelement. Das Zentrifugalelement ist direkt benachbart an den Nocken angeordnet.
  • Bevorzugt steht das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung zum Betätigen (Öffnen) des Auslassventils hervor (gegenüber der umgebenden Nockenkontur), und steht es in der zweiten Nockenkonturstellung nicht oder weniger hervor, so dass das Auslassventil keine - d.h. keine wesentliche - zusätzliche Betätigung (Öffnung) erfährt, also nicht wesentlich weiter geöffnet wird als mittels der das Nockenkonturelement umgebenden Nockenkontur.
  • Der zweite Drehzahlbereich kann im Wesentlichen an den ersten Drehzahlbereich angrenzen, wobei der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Drehzahlbereich entweder mit einem Schwellenwert oder mit einem gewissen Übergang (Übergangsbereich) definiert sein kann. Somit ist der Auslösemechanismus konfiguriert, um das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung zu halten, wenn die Drehzahl einen vorgegebenen Schwellenwert bzw. Übergangsbereich unterschreitet, und um das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung zu halten, wenn die Drehzahl den vorgegebenen Schwellenwert bzw. Übergangsbereich überschreitet. Gemäß einem Aspekt ist der Auslösemechanismus konfiguriert, um das Nockenkonturelement beim Übergang von der ersten Drehzahl zur zweiten Drehzahl (bzw. vom ersten Drehzahlbereich zum zweiten Drehzahlbereich) von der ersten Nockenkonturstellung zu der zweiten Nockenkonturstellung zu bringen.
  • Die erste Drehzahl kann beispielsweise in einem für das Anlassen typischen Drehzahlbereich liegen. Gemäß einem Aspekt beträgt die erste Drehzahl - auch je nach Motortyp - zwischen 0 U/min und 1000 U/min, bevorzugt zwischen 0 U/min und 500 U/min. Die zweite Drehzahl kann in einem normalen Betriebsbereich des Motors liegen, etwa oberhalb von 500 U/min, bevorzugt oberhalb von 700 U/min oder 1000 U/min, jeweils auf die Drehzahl der Nockenwelle bezogen. Der Schwellenwert kann also beispielsweise in einem Drehzahlbereich zwischen 500 U/min und 1000 U/min liegen.
  • Die erfindungsgemäße Nockenwelle erlaubt somit eine drehzahlabhängige Nockenkonturform und demzufolge einen drehzahlabhängigen Ventilhubverlauf des Auslassventils. Gemäß einem besonderen Aspekt steht bei niedrigen, etwa für die Anlassphase typischen Drehzahlen das Nockenkonturelement hervor (in der ersten Nockenkonturstellung), so dass eine zusätzliche Ventilöffnung (gegenüber höhren Drehzahlen bzw. der zweiten Nockenkonturstellung) erreicht wird, so dass der Anlasser weniger Arbeit gegen den Druck in der Brennkammer aufbringen muss.
  • Diese drehzahlabhängige Nockenkonturform kann gemäß einem Aspekt der Erfindung ohne eine seitliche Verschiebung des Nocken erreicht werden. Dadurch wird insbesondere eine beidseitige Lagerung der Nockenwelle ermöglicht. Die beidseitige Lagerung erlaubt eine besonders günstige Kraftübertragung zwischen Nocken und Ventil, da unerwünschte Biegeschwingungen der Nockenwelle vermieden werden, und eine flexible Ansteuerung des Ventiltriebs.
  • Die erste Nockenkonturform kann sich von der zweiten Nockenkonturform insbesondere dadurch unterscheiden, dass die erste Nockenkonturform eine Hervorhebung aufweist, um das Auslassventil (70) während eines Verdichtungstakts des Verbrennungsmotors zu öffnen. Die Hervorhebung nimmt vorzugsweise einen Drehwinkelbereich der Nockenwelle zwischen 1° und 30° ein. Eine Mitte der Hervorhebung ist vorzugsweise um einen Winkel von zwischen 90° und 270°, besonders bevorzugt zwischen 90° und 180° in Drehrichtung des Nockens relativ zu einem Punkt bzw. Winkel maximaler Exzentrizität der Nockenkontur (Vorsprung des Nockenkörpers) versetzt.
  • Das Nockenkonturelement ist vorzugsweise (in axialer Richtung) mittig im Nocken gelagert.
  • Hierin bedeutet "ein" immer "mindestens ein", also z.B. "ein Nocken" = "mindestens ein Nocken" usw. Der erste Drehzahlbereich kann den Stillstand einschließen (Drehzahl 0).
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung der Figuren dargestellt. Dabei sind einzelne Aspekte und Details der Ausführungsformen zwar mit Bezugszeichen der Figuren dargestellt; diese Bezugszeichen sind jedoch lediglich zur Illustration angegeben. Aspekte sind auch unabhängig von der dargestellten Ausführungsform mit anderen Aspekten kombinierbar.
  • In den Figuren zeigen:
    • Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ventiltriebs für ein Auslassventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    • Fig. 2 zeigt eine Frontalansicht des Ventiltriebs gemäß Fig. 1;
    • Fig. 3a-c zeigen seitliche Ansichten des Ventiltriebs gemäß Fig. 1 und 2 mit dem Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung;
    • Fig. 4a-c zeigen seitliche Ansichten des Ventiltriebs gemäß Fig. 1 und 2 mit dem Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung;
    • Fig. 5 zeigt eine weitere seitliche Querschnittsansicht des Nocken von Fig. 4b; und
    • Fig. 6 zeigt ein Ventilhubdiagramm für den erfindungsgemäßen Ventiltrieb.
  • Fig. 1 und 2 zeigen einen Ventiltrieb für ein Auslassventil 70 eines Verbrennungsmotors mit der Nockenwelle 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Nockenwelle 10 umfasst einen Nocken 11, der angeordnet ist, um das Auslassventil 70 zu betätigen. Die Nockenwelle 10 ist um ihre Achse rotierbar. Zu diesem Zweck ist die Nockenwelle 10 durch Lager 8a, 8b - also beidseitig - am Zylinderkopf gelagert. Es handelt sich somit um eine obenliegende Nockenwelle. Die Nockenwelle 10 umfasst weiter ein Zentrifugalelement 21, welches weiter unten in Bezug auf die Figuren 3 und 4 genauer beschrieben wird.
  • Die beidseitige Lagerung durch die Lager 8a, 8b erlaubt eine günstige Kraftübertragung zwischen Nocken und Ventil, da unerwünschte Biegeschwingungen der Nockenwelle vermieden werden. Auch erlaubt die beidseitige Lagerung eine flexible Ansteuerung des Ventiltriebs: Gemäß einem bevorzugten Aspekt befindet sich ein mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbundene) Antriebszahnrad oder -Kettenrad an der Seite 7a der Nockenwelle, und ein mit einer Einlassventil-Antriebswelle verbundenes Abtriebszahnrad an der anderen Seite 7b der Nockenwelle 10. Dadurch kann die Nockenwelle beispielsweise in dem in der DE 102005057127 beschriebenen Ventiltrieb eingesetzt werden.
  • Der Ventiltrieb umfasst weiter einen Mechanismus zum Betätigen des Auslassventils 70 durch den Nocken 11. In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform umfasst dieser Mechanismus einen Schlepphebel 60 und ein Shim (Ventileinstellplättchen) 72, die zwischen dem Nocken 11 und dem Auslassventil 70 angeordnet sind, so dass die Betätigung des Auslassventils durch den Nocken 11 über den Schlepphebel 60 und den Stößel 72 erfolgt. Weiter ist in Figur 2 eine Ventilfeder 74 dargestellt, die das Ventil 70 (zumindest phasenweise, etwa bei Betätigung des Ventils) gegen den Nocken 11 vorspannt und somit einen Kraftschluss zwischen dem Ventil 70 und dem Nocken 11 herstellt. In einer Phase, bei der das Ventil nicht betätigt wird, presst die Ventilfeder das Ventil in den Ventilsitz, welcher die entsprechende Gegenkraft aufbringt.
  • Wie in Fig. 2 zu sehen ist, umfasst der Nocken 11 einen Nockenkörper 12 und ein Nockenkonturelement 40 (siehe Fig. 3b, 4b; in Fig. 2 ist lediglich ein als Dekompressionsfläche 44 wirkendes Ende des Nockenkonturelements zu sehen), die gemeinsam die Nockenkontur 16 des Nockens 11 definieren. Genauer gesagt wird die Nockenkontur 16 durch die Dekompressionsfläche 44 des Nockenkonturelements 40 (auch als Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements bezeichnet) und durch eine restliche Nockenkonturfläche 14 des Nockenkörpers 12 gebildet. Die Nockenkontur 16 ist das Querschnittsprofil des Nockens 11, welches das Auslassventil 70 bei Rotation der Nockenwelle 10 betätigt und welches den Ventilhubverlauf des Auslassventils 70 daher maßgeblich beeinflusst.
  • Das Nockenkonturelement 40 ist als Stift gestaltet, der in den Nockenkörper 12 ein- und ausfahrbar ist (siehe auch Fig. 3b, 4b).
  • In der ausgefahren Stellung (erste Nockenkonturstellung, in Fig. 3b dargestellt) steht die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 gegenüber der restlichen Nockenkonturfläche 14 hervor. Dies hat zur Folge, dass das Auslassventil 70 durch die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 eine zusätzliche Betätigung (Öffnung) erfährt. In der eingefahrenen Stellung (zweite Nockenkonturstellung, in Fig. 4b dargestellt) ist die Nockenkonturfläche 44 bündig zur restlichen Nockenkonturfläche 14 angeordnet (steht nicht wesentlich hervor), sodass das Auslassventil keine - gemeint ist keine wesentliche - zusätzliche Betätigung (Öffnung) erfährt. Somit hat die Nockenkontur 16 eine variable Nockenkonturform, die davon abhängt, ob das Nockenkonturelement 40 in der ersten oder in der zweiten Nockenkonturstellung befindet.
  • Die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 ist hierbei an einem Abschnitt der Nockenkontur 16 angeordnet, bei dem das Auslassventil 70 - zumindest in der zweiten Nockenkonturstellung bzw. bei der das Nockenkonturelement 40 umgebenden restlichen Nockenkonturfläche 14 dieses Abschnitts - geschlossen ist.
  • Die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 wirkt somit als Dekompressionsfläche 44: Bei niedrigen, für die Anlassphase typischen Drehzahlen erlaubt die zusätzliche Ventilöffnung (in der ersten Nockenkonturstellung), dass Druck in der Brennkammer abgelassen werden kann, so dass der Anlasser weniger Arbeit gegen den Druck in der Brennkammer aufbringen muss. Bei höheren, für den Normalbetrieb typischen Drehzahlen wird die zusätzliche Ventilöffnung unterbunden, so dass keine Einbußen in Bezug auf den Wirkungsgrad des Motors in Kauf genommen werden müssen.
  • Wie in Fig. 2 zu sehen ist, ist das Nockenkonturelement 40 (in Bezug auf die axiale Richtung der Nockenwelle) mittig im Nocken 11 gelagert. Diese mittige Lagerung bewirkt, insbesondere in Verbindung mit dem einen Schlepphebel 60 aufweisenden Ventiltrieb, eine gleichmäßige und verschleißarme Kraftübertragung vom Nocken 11 auf das Ventil 70. Gemäß einem allgemeinen Aspekt weicht (in Bezug auf die axiale Richtung) eine Mitte des Nockenkonturelements 40 von einer Mitte des Nockens um weniger als 20% der Breite des Nockens ab.
  • In den Figuren 3 und 4 ist der Auslösemechanismus 20 des Ventiltriebs gemäß Fig. 1 und 2 in größerem Detail gezeigt, mittels dessen das Nockenkonturelement 40 drehzahlabhängig bewegt (ein- und ausgefahren) wird. Durch den Auslösemechanismus 20 wird somit sichergestellt, dass das Nockenkonturelement 40 bzw. dessen Nockenkonturfläche 44 bei geringen Drehzahlen ausgefahren ist (erste Nockenkonturstellung) und bei höheren Drehzahlen eingefahren ist (zweite Nockenkonturstellung).
  • Hierbei sind Fig. 3a, 4a seitliche Ansichten, von der rechten Seite in Fig. 2 gesehen; Fig. 3b, 4b seitliche Querschnittsansichten in der Ebene A-A von Fig. 2; und Fig. 3c, 4c seitliche Querschnittsansichten in der Ebene B-B von Fig. 2. In Fig. 3a-c ist das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung, und in Fig. 4a-c ist das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung dargestellt.
  • Die seitliche Ansicht bzw. Querschnittsansicht der Fig. 3a, 3c zeigen das Zentrifugalelement 21 des Auslösemechanismus 20. Das Zentrifugalelement 21 ist als beidseitiger Hebel mit einem ersten Hebelarm 27 und einem zweiten Hebelarm 28 gestaltet und drehbar um eine Achse 22 an der Nockenwelle 10 (d.h. an einer mit der Nockenwelle 10 mitrotierenden Aufhängung, hier an dem starr mit der Nockenwelle 10 verbundenen Nockenkörper 12) gelagert. In Fig. 3a, 3c ist das Zentrifugalelement 21 in einer ersten Zentrifugalstellung dargestellt; in Fig. 4a, 4c ist es in einer zweiten Zentrifugalstellung dargestellt, in der das Zentrifugalelement 21 gegenüber der ersten Zentrifugalstellung um die Achse 22 im Uhrzeigersinn rotiert ist.
  • Das in Fig. 3c, 4c dargestellte Vorspannelement 30 spannt das Zentrifugalelement 21 zur ersten Zentrifugalstellung hin (in der Ansicht von Fig. 3a, 4a gegen den Uhrzeigersinn) vor. Das Vorspannelement 30 ist in einer quer durch die Nockenwelle verlaufenden Öffnung der Nockenwelle 10 angeordnet, so dass die Längsachse des Vorspannelements 30 im rechten Winkel durch die Rotationsachse der Nockenwelle verläuft. Die Vorspannung kann durch eine Rückstellfeder erfolgen, die etwa konzentrisch zur Längsachse des Vorspannelements 30 in der Nockenwelle 10 angeordnet ist und das Vorspannelement 30 gegen das Zentrifugalelement 21 spannt (drückt). Die Rückstellfeder kann eine zwischen (einem Anschlag in) der Öffnung der Nockenwelle und (einem Anschlag an) dem Vorspannelement 30 eingespannte Druckfeder sein.
  • In einem Aspekt ist die Länge des aus der Nockenwelle 10 zum Zentrifugalelement 21 hin herausragenden Teilstücks des Vorspannelements 30 kürzer als der Nockenwellenradius der Nockenwelle 10 an dieser Stelle. Dies gilt in der ersten und/oder der zweiten Zentrifugalstellung. Dadurch ist eine besonders kompakte Anordnung des Vorspannelements 30 möglich.
  • In der ersten Zentrifugalstellung ist das Zentrifugalelement 21 durch das Vorspannelement 30 an einen ersten Anschlag gespannt (gedrückt). Hier wird der erste Anschlag an dem ersten Hebelarm, etwa durch ein Mittelstück 26 des ersten Hebelarms, und die Nockenwelle 10 gebildet. Der erste Anschlag ist auf einer anderen Hebelseite des Zentrifugalelements 21 als das Vorspannelement 30 angeordnet. Der erste Anschlag begrenzt das Schwenken des Zentrifugalelements 21 in die Richtung, in die das Vorspannelement 30 das Zentrifugalelement 21 vorspannt. Das Schwenken des Zentrifugalelements 21 in die entgegengesetzte Richtung wird begrenzt durch eine Maximalkompression der Rückstellfeder des Vorspannelements 30, oder durch einen weiteren Anschlag zwischen dem zweiten Hebelarm 28 und der Nockenwelle 10.
  • In einem Aspekt ist das Vorspannelement 30 kraftschlüssig mit dem Zentrifugalelement 21 verbunden, insbesondere an das Zentrifugalelement 21 gedrückt.
  • Die durch das Vorspannelement 30 ausgeübte Vorspannung zur ersten Zentrifugalstellung hin bewirkt, dass sich das Zentrifugalelement 21 in der Ruhestellung oder bei niedrigen Drehzahlen (bei einer ersten Drehzahl) der Nockenwelle in der ersten Zentrifugalstellung befindet, wie in Fig. 3a dargestellt.
  • Das Zentrifugalelement ist in der dargestellten Ausführungsform aus Hebel gestaltet. Der Hebel 21 und insbesondere dessen Hebelarme 27, 28 sind derart dimensioniert, dass die bei Drehung der Nockenwelle wirkende Zentrifugalkraft stärker auf den ersten Hebelarm 27 als auf den zweiten Hebelarm 28 wirkt und somit auf das Zentrifugalelement 21 insgesamt ein zu zweiten Zentrifugalstellung hin gerichtetes (d.h. in der Ansicht von Fig. 3a, 4a im Uhrzeigersinn gerichtetes) Drehmoment ausübt. Überschreitet die Drehzahl einen gewissen Schwellenwert (etwa bei einer zweiten, höheren Drehzahl), so überwiegt dieses Drehmoment die Vorspannung durch das Vorspannelement 30, und infolgedessen befindet sich das Zentrifugalelement 21 dann in der zweiten Zentrifugalstellung, wie in Fig. 4a dargestellt.
  • Gemäß einem Aspekt verläuft der Hebel entlang eines Teilsegments um die Nockenwelle 10 herum. Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt des ersten Hebelarms 27 gegenüber dem Schwerpunkt des zweiten Hebelarms 28 um mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 120° oder sogar um mehr als 135° versetzt. Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt und/oder das Hebelende des ersten Hebelarms 27 gegenüber der Schwenkachse 22 um mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 120° oder sogar um mehr als 135° versetzt (bezüglich der Rotationsachse der Nockenwelle 10 und in Richtung der räumlichen Ausdehnung des Zentrifugalelements 21). Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt und/oder das Hebelende des zweiten Hebelarms 28 gegenüber der Schwenkachse 22 um weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 45° oder sogar um weniger als 30° versetzt. Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt und/oder das Hebelende des ersten Hebelarms 27 gegenüber der Schwenkachse 22 um mehr als den doppelten, dreifachen oder sogar vierfachen Winkel als der Schwerpunkt bzw. das Hebelende des zweiten Hebelarms 28 versetzt. Hierin ist der Winkel immer um die Rotationsachse der Nockenwelle 10 und in Richtung der räumlichen Ausdehnung des Zentrifugalelements 21 definiert. Diese Aspekte erlauben einen Hebel mit einem ausreichend großen Hebelarm und gleichzeitig in radialer Richtung geringen Raumanforderungen, so dass eine kompakte Bauweise möglich ist.
  • Gemäß einem Aspekt ist das Zentrifugalelement (Hebel) 21 um eine parallel zur Nockenwellenachse verlaufende Hebelachse schwenkbar. Gemäß einem Aspekt ist die Hebelachse exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet, vorzugsweise radial in Richtung eines Vorsprungsbereichs des Nockenkörpers 12 zur Nockenwellenachse beabstandet. Der Vorsprungsbereich ist der radial von der Nockenwellenachse ausgehende Winkelbereich mit einer Winkelabweichung von weniger als 30° in Richtung des Vorsprungs (Stelle maximaler Exzentrizität) des Nockenkörpers 12.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Zentrifugalelement 21 direkt benachbart an die Nocke 12 angeordnet, d.h. ohne ein anderes funktionelles Teil dazwischen wie etwa ein Lager für die Nocke. Gemäß einem Aspekt beträgt der axiale Abstand zwischen dem Zentrifugalelement 21 und der Nocke 12 (Seitenfläche zu Seitenfläche) weniger als 0,5 cm. Gemäß einem Aspekt beträgt der axiale Abstand zwischen einer Mittelebene des Zentrifugalelements 21 und einer Mittelebene der Nocke 12 weniger als das doppelte oder weniger als das 1,5-fache der axialen Breite der Nocke, oder sogar weniger als die axialen Breite der Nocke. Gemäß einem Aspekt ist die Nockenwelle beidseitig gelagert, und das Zentrifugalelement 21 ist zwischen den beiden Lagern 8a, 8b angeordnet. Dadurch wird eine kompakte Bauweise auch in axialer Richtung ermöglicht.
  • Fig. 3b, 4b zeigen das Nockenkonturelement 40 und einen Kopplungsmechanismus, welcher das Zentrifugalelement 21 an das Nockenkonturelement 40 koppelt.
  • Diese Kopplung erfolgt derart, dass das Nockenkonturelement (40) in der ersten Nockenkonturstellung gehalten wird, wenn das Zentrifugalelement 21 die erste Zentrifugalstellung einnimmt (wie in Fig. 3b gezeigt), und dass das Nockenkonturelement 40 in der zweiten Nockenkonturstellung gehalten wird, wenn das Zentrifugalelement 21 die zweite Zentrifugalstellung einnimmt (wie in Fig. 4b gezeigt).
  • Das Nockenkonturelement 40 ist als Stift gestaltet, der entlang einer Stiftachse zumindest teilweise in einem Sackloch des Nockenkörpers 12 angeordnet und in dieses einfahrbar ist. Die vom Sackloch aus nach außen gerichtete Fläche des Nockenkonturelements 40 bildet die Nockenkonturfläche 44. In der ersten Nockenkonturstellung (Fig. 3b) ist der Stift zumindest teilweise aus dem Sackloch ausgefahren, und in der zweiten Nockenkonturstellung (Fig. 4b) ist der Stift im Wesentlichen in das Sackloch eingefahren, so dass die Nockenkonturfläche 44 bündig mit den umgebenden Flächen ist.
  • Der Kopplungsmechanismus zwischen dem Zentrifugalelement 21 und dem Nockenkonturelement 40 ist durch einen bewegbaren Anschlagskörper 24 realisiert, der in Abhängigkeit der Zentrifugalstellung des Zentrifugalelements 21 in einer ersten bzw. zweiten Anschlagstellung ist. Der Anschlagkörper ist als ein starr mit dem Zentrifugalelement 21 verbundener, um eine Achse parallel zur Nockenwellenachse drehbarer Stift realisiert.
  • Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper 24 formschlüssig, insbesondere starr mit dem Zentrifugalelement 21 verbunden. Gemäß einem Aspekt ist die Verbindung zwischen dem Zentrifugalelement 21 und dem Anschlagskörper 24 exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet, vorzugsweise radial zu einem Vorsprung bzw. Vorsprungsbereich (Winkelbereich von +/- 30° um den Vorsprung) des Nockenkörpers 12 hin versetzt angeordnet.
  • Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper durch Bewegen des Zentrifugalelements 21 zwischen der ersten und der zweiten Zentrifugalstellung um eine Anschlagskörper-Achse parallel zur Nockenwellenachse drehbar. Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper 24 bzw. die Anschlagskörper-Achse exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet, vorzugsweise in einem Vorsprungsbereich des Nockenkörpers 12 angeordnet. Gemäß einem Aspekt ist die Anschlagskörper-Achse gleich einer Hebelachse des Zentrifugalelements (Hebels) 21, und der Anschlagskörper 24 ist gemeinsam mit dem Zentrifugalelement 21 drehbar.
  • Das Nockenkonturelement 40 ist gegen den Anschlagskörper 24 vorgespannt. Die Vorspannung ist nicht dargestellt und kann beispielsweise durch eine Rückstellfeder erfolgen, die etwa konzentrisch zur Achse des Nockenkonturelements 40 angeordnet ist und das Nockenkonturelement 40 gegen den Anschlagskörper 24 spannt (drückt). Die Rückstellfeder kann eine zwischen (einem Anschlag in) dem Sackloch bzw. Nockenkörper 12 und (einem Anschlag an) dem Nockenkonturelement 40 eingespannte Druckfeder sein. Gemäß einem Aspekt ist das Nockenkonturelement 40 kraftschlüssig mit dem Anschlagskörper 24 verbunden (daran gedrückt). Gemäß einem Aspekt ist der Kontaktbereich zwischen dem Anschlagskörper 24 und dem Nockenkonturelement 40 in dem Nockenkörper 12 angeordnet, vorzugsweise in einem Vorsprungsbereich des Nockenkörpers 12.
  • Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper 24 in dem Bereich, in dem das Nockenkonturelement 40 gegen den Anschlagskörper 24 spannt, unrund.
  • Wenn das Zentrifugalelement 21 in der ersten Zentrifugalstellung ist, ist der Anschlagskörper 24 in der ersten Anschlagstellung und stellt für das Nockenkonturelement 40 einen ersten Anschlag zur Verfügung, der die erste Nockenkonturstellung für das Nockenkonturelement 40 definiert. Wenn das Zentrifugalelement 21 in der zweiten Zentrifugalstellung ist, ist der Anschlagskörper 24 in der zweiten Anschlagstellung und stellt für das Nockenkonturelement 40 einen zweiten Anschlag zur Verfügung, der die zweite Nockenkonturstellung für das Nockenkonturelement 40 definiert. Gemäß einem Aspekt sind der erste und der zweite Anschlag verschieden. Bevorzugt ist der zweite Anschlag gegenüber dem ersten Anschlag zurückgesetzt.
  • In der Ausführungsform von Fig. 3b, 4b ist dieser Anschlagskörper durch eine Welle 24 realisiert, die um die Achse 22 (Fig. 3c, 4c) rotierbar und mit dem Zentrifugalelement 21 starr verbunden ist. Je nach Zentrifugalstellung des Zentrifugalelements 21 wird daher die Welle 24 in die erste Anschlagstellung (Fig. 3b) bzw. in die zweite Anschlagstellung (Fig. 4b) rotiert.
  • Das Nockenkonturelement 40 ist ein in dem Nocken 11 längs einer Nockenkonturelement-Achse verschiebbar gelagerter Stift, und ist gegen die Welle (Anschlagskörper) 24 vorgespannt (d.h. in Richtung in den Nockenkörper 12 hinein bzw. zu der zweiten Nockenkonturstellung hin vorgespannt).
  • Aufgrund dieser Vorspannung nimmt das Nockenkonturelement 40 daher die Stellung ein, die durch den Anschlag mit der Welle 24 vorgegeben wird. In der ersten Anschlagstellung der Welle 24 (Fig. 3b) wird der Anschlag durch einen vergleichsweise mehr hervorstehenden Abschnitt der Welle 24 hergestellt. Dadurch wird eine Bewegung des Nockenkonturelements 40 in den Nockenkörper 12 hinein (hin zu der zweiten Nockenkonturstellung) blockiert, so dass das Nockenkonturelement 40 sich in der ersten Nockenkonturstellung befindet, d.h. mit seiner Nockenkontufläche 44 gegenüber der restlichen Nockenkonturfläche 14 hervorsteht.
  • In der zweiten Anschlagstellung (Fig. 4b) wird der Anschlag durch einen vergleichsweise weniger hervorstehenden bzw. abgeflachten Abschnitt der Welle 24 hergestellt. Dadurch wird eine Bewegung des Nockenkonturelements 40 in den Nockenkörper 12 hinein (hin zu der zweiten Nockenkonturstellung) freigegeben, und durch die Vorspannung befindet sich das Nockenkonturelement 40 folglich in der zweiten Nockenkonturstellung, d.h. mit seiner Nockenkontufläche 44 nicht hervorsteht.
  • Auf diese Weise wird erreicht, dass bei niedrigen Drehzahlen (erste Drehzahl) die Nockenkontufläche 44 hervorsteht und damit eine zusätzliche Betätigung des Auslassventils 70 bewirkt, wie in Fig. 3a-3c dargestellt; und dass bei höheren Drehzahlen (zweite Drehzahl) die Nockenkontufläche 44 bündig mit der restlichen Nockenkonturfläche 14 ist und damit die zusätzliche Betätigung des Auslassventils 70 unterbunden wird.
  • Mit Bezug auf Fig. 5 wird die Position des Nockenkonturelements 40 genauer beschrieben.
  • Wie bereits erwähnt, ist die Nockenkonturfläche - genauer ihre Mitte 44` - des Nockenkonturelements 40 bevorzugt an einem Abschnitt der Nockenkontur 16 angeordnet, bei dem das Auslassventil - zumindest in der zweiten Nockenkonturstellung bzw. bei der restlichen Nockenkonturfläche dieses Abschnitts - geschlossen ist.
  • Bevorzugt ist die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 einem Abschnitt der Nockenkontur 16 angeordnet, der einem Verdichtungstakt des Verbrennungsmotors zugeordnet ist.
  • Bevorzugt beträgt ein Winkel α zwischen dem Punkt 16a maximaler Exzentrizität der Nockenkontur 16 und der Mitte 44` der Nockenkonturfläche weniger als 180° (in Drehrichtung gemessen wie in Fig. 5 dargestellt, wobei die Drehrichtung im Uhrzeigersinn gerichtet ist, wie anhand des in Fig. 3b und 4b gezeigten Schlepphebels 60 sichtbar ist). Beispielsweise kann der Winkel α zwischen 90° und 180° betragen, besonders bevorzugt zwischen 105° und 180° betragen oder sogar zwischen 125° und 180° betragen. Dies stellt sicher, dass die Nockenkonturfläche effizient als Dekompressionsfläche wirken und beim Anlassen Druck in der Brennkammer abgelassen werden kann.
  • Der Punkt 16a maximaler Exzentrizität der Nockenkontur 16 ist im Allgemeinen unabhängig von der Nockenkonturstellung, und ist zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten in Bezug auf die zweite Nockenkonturstellung definiert.
  • Das Nockenkonturelement 40 ist ein in dem Nocken 11 längs einer Nockenkonturelement-Achse verschiebbar gelagerter Stift. Die Achse dieses Stifts 40 weicht um einen Winkel von weniger als 45°, bevorzugt von weniger als 30° von der Radialrichtung der Nockenwelle durch die Mitte 44` der Nockenkonturfläche ab.
  • Die gesamte Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 nimmt nur einen begrenzten Winkelbereich der Nockenkontur 16 ein, bevorzugt weniger als 45°, besonders bevorzugt weniger als 30°, und ganz besonders bevorzugt weniger als 15°. Bevorzugt nimmt die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 nimmt einen Winkelbereich von mindestens 2° ein.
  • Mit Bezug auf Fig. 6 wird ein Ventilhubdiagramm eines Viertaktmotors beschrieben, der mittels des erfindungsgemäßen Ventiltriebs betrieben wird. Das Ventilhubdiagramm zeigt schematisch die Ventilöffnung V eines Einlassventils (gestrichelte mit I bezeichnete Kurve) und des mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb angetriebenen Auslassventils (durchgezogene mit E und E` bezeichnete Kurve) als Funktion eines Phasenwinkels α des Motorzyklus, etwa des halben Winkels der Kurbelwelle. BDC bezeichnet den unteren Totpunkt (bei Phasenwinkels α = 0° und α = 180°) und TDC bezeichnet den oberen Totpunkt der Kurbelwelle (bei Phasenwinkels α = 90° und α = 270°). In dem Diagramm sind in dieser Reihenfolge die folgenden Takte des Viertaktmotors dargestellt: Ausstoßen; Ansaugen; Verdichten; Arbeiten.
  • Die Kurven E und I stellen übliche Ventilhubverläufe des Viertaktmotors dar. Die Kurve E` stellt die zusätzliche Betätigung durch das Nockenkonturelement 40 in der ersten Nockenkonturstellung dar. In der zweiten Nockenkonturstellung ist diese zusätzliche Betätigung nicht vorhanden, d.h. die Kurve E` ist durch eine flache Kurve (kein Ventilhub ersetzt). Diese zusätzliche Betätigung erfolgt im Verdichtungstakt vor dem oberen Totpunkt. Wie bereits beschrieben kann durch diese zusätzlich Betätigung E` Gas aus der Brennkammer entweichen und somit Druck abgebaut werden, so dass die durch den Anlassermotor gegen den Druck zu verrichtende Arbeit reduziert wird.
  • Figur 6 illustriert auch einige allgemeine Aspekte der Anordnung des Nockenkonturelements 40 in Bezug auf die Motorphase, die im folgenden beschrieben werden und optional für beliebige Ausführungsformen gelten. Hierbei ist der Motorphasenwinkel α so definiert, dass er während eines Motorzyklus das Intervall von 0° bis 360° durchläuft. Gemäß einem Aspekt ist der Motor ein Viertaktmotor, und der Motorphasenwinkel α ist der halbe Ventilkurbelwinkel.
  • Gemäß einem Aspekt ist die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 für eine Ventilbetätigung während eines Verdichtungstaktes des Verbrennungsmotors angeordnet. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 derart angeordnet, dass ein Phasenwinkel αP eines maximalen Ventilhubs dieser Nockenkonturfläche um eine Phasendifferenz im Bereich von 70° - 30°, bevorzugt im Bereich von 65° - 45° vor dem oberen Totpunkt UDC am Ende des Verdichtungstakts liegt. Gemäß einem weiteren Aspekt überdeckt die durch die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 verursachte Ventilöffnung ein Phasenintervall (αO - αC) des Motorzyklus von mehr als 2° oder mehr als 3° oder sogar mehr als 5°, und oder von weniger als 20°, weniger als 15° oder sogar weniger als 10°, also beispielsweise von zwischen 3° und 15°, bevorzugt zwischen 5° und 10°. Hierbei αO als die Phase definiert, bei der die Ventilöffnung den Wert von 10% der maximalen Ventilöffnung bei αP überschreitet, und αC ist als die Phase definiert, bei der die Ventilöffnung diesen Wert wieder unterschreitet. Mit anderen Worten ist das Phasenintervall (αO - αC) der Bereich, bei dem die Ventilöffnung größer als 10% der maximalen Ventilöffnung bei αP ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Nockenkonturelement in einem Nicht-Betätigungsbereich des Nockens angeordnet, so dass in einer Umgebung um das Nockenkonturelement keine Betätigung des Ventils erfolgt. Gemäß einem weiteren Aspekt beträgt der (maximale) Ventilhub durch das Nockenkonturelement (in der ersten Nockenkonturstellung) weniger als 30%, weniger als 20% oder sogar weniger als 10% des (maximalen) Ventilhubs durch den Nocken insgesamt (also durch den Punkt 16a der Nockenkontur, siehe Fig. 5).
  • Der Betrieb - insbesondere Anlassvorgang - eines Verbrennungsmotors mit dem hierin beschriebenen Ventiltrieb kann also wie folgt beschrieben werden, wobei die Bezugszeichen sich auf sämtliche Figuren beziehen:
    Zunächst, etwa zu Beginn des Anlassens, rotiert die Nockenwelle 10 mit einer niedrigen (ersten) Geschwindigkeit und betätigt dabei zyklisch das Auslassventil 70 durch den Nocken 11. Aufgrund der niedrigen (ersten) Geschwindigkeit befindet sich das Nockenkonturelement 40 in der ersten Nockenkonturstellung, bei der seine Nockenkonturfläche 44 hervorsteht, so dass das Auslassventil 70 von der Nockenkonturfläche 44 während eines Verdichtungstaktes des Verbrennungsmotors betätigt wird. Die erste Nockenkonturstellung wird wie oben beschrieben dadurch erreicht, dass der Auslösemechanismus 20 das Nockenkonturelement 40 in der ersten Nockenkonturstellung hält, wie in Fig. 3a-3c dargestellt und in Bezug auf diese Figuren beschrieben. Durch die hervorstehende Nockenkonturfläche 44 wird das Ventil geöffnet, so dass ein Druck des in der Brennkammer befindlichen Gases abgebaut werden kann.
  • Im weiteren Verlauf wird die Rotation der Nockenwelle auf eine zweite höhere Geschwindigkeit beschleunigt. Durch die höhere Geschwindigkeit wird das Nockenkonturelements 40 zur zweiten Nockenkonturstellung (Fig. 4a-4c) bewegt, bei der die Nockenkonturfläche 44 nicht oder weniger hervorsteht. Die Bewegung hin zur zweiten Nockenkonturstellung wird wie oben beschrieben dadurch erreicht, dass der Auslösemechanismus 20 das Nockenkonturelement 40 in der zweiten Nockenkonturstellung hält, wie in Fig. 4a-4c dargestellt und in Bezug auf diese Figuren beschrieben. Als Folge dessen wird das Auslassventil 70 nicht mehr von der Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 betätigt, d.h. es findet keine wesentliche zusätzliche Ventilöffnung statt. Damit ist ein normaler Betrieb des Verbrennungsmotos und insbesondere eine normale Verdichtung des Luft-Brennstoff-Gemischs in der Brennkammer möglich.
  • Auch wenn einzelne Ausführungsbeispiele oben beschrieben und in den Figuren dargestellt sind, so ergibt sich der Schutzbereich allein aus den Ansprüchen. Überdies sind oben beschriebene Details der Ausführungsform nur zur Illustration in Bezug auf diese Ausführungsform beschrieben.

Claims (10)

  1. Nockenwelle (10) für ein Auslassventil (70) eines Verbrennungsmotors, wobei die Nockenwelle umfasst:
    - ein erstes Lager (8a) und ein zweites Lager (8b) zum drehbaren Lagern der Nockenwelle (10) um ihre Nockenwellenachse;
    - einen Nocken (11), wobei der Nocken (11) eine Nockenkontur (16) zum zyklischen Betätigen des Auslassventils durch Rotieren der Nockenwelle definiert, und wobei der Nocken (11) einen Nockenkörper (12) und ein Nockenkonturelement (40) umfasst, wobei das Nockenkonturelement (40) relativ zu dem Nockenkörper (12) in eine erste Nockenkonturstellung und in eine zweite Nockenkonturstellung beweglich ist, derart, dass die Nockenkontur (16) eine erste Nockenkonturform aufweist, wenn sich das Nockenkonturelement (40) in der ersten Nockenkonturstellung befindet, und eine von der ersten Nockenkonturform verschiedene zweite Nockenkonturform aufweist, wenn sich das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung befindet, und
    - einen Auslösemechanismus (20) für das Nockenkonturelement (40), wobei der Auslösemechanismus (20) konfiguriert ist, um das Nockenkonturelement bei einer ersten niedrigeren Drehzahl der Nockenwelle in der ersten Nockenkonturstellung zu halten, und um das Nockenkonturelement bei einer zweiten höheren Drehzahl der Nockenwelle in der zweiten Nockenkonturstellung zu halten,
    wobei der Nocken (11) und der Auslösemechanismus (20) axial zwischen dem ersten Lager (8a) und dem zweiten Lager (8b) angeordnet ist, und
    wobei das Nockenkonturelement (40) als Stift gestaltet ist, der in den Nockenkörper (12) ein- und ausfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Auslösemechanismus (20) ein Zentrifugalelement (21) umfasst, wobei das Zentrifugalelement (21) direkt benachbart an den Nocken (12) angeordnet ist.
  2. Nockenwelle nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei das Nockenkonturelement (40) zum Betätigen des Auslassventils (70) hervorsteht, wenn sich das Nockenkonturelement (40) in der ersten Nockenkonturstellung befindet, und das Nockenkonturelement (40) nicht oder weniger hervorsteht, wenn sich das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung befindet.
  3. Nockenwelle nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auslösemechanismus (20) das Zentrifugalelement (21) und einen Kopplungsmechanismus (24) umfasst, wobei
    das Zentrifugalelement (21) gelagert ist, um bei der ersten niedrigeren Drehzahl der Nockenwelle eine erste Zentrifugalstellung einzunehmen, und um durch Wirkung der Zentrifugalkraft bei der zweiten höheren Drehzahl der Nockenwelle eine zweite Zentrifugalstellung einzunehmen, und wobei
    der Kopplungsmechanismus (24) das Zentrifugalelement (21) an das Nockenkonturelement (40) koppelt, um das Nockenkonturelement (40) in der ersten Nockenkonturstellung zu halten, wenn das Zentrifugalelement (21) die erste Zentrifugalstellung einnimmt, und um das Nockenkonturelement (40) in der zweiten Nockenkonturstellung zu halten, wenn das Zentrifugalelement (21) die zweite Zentrifugalstellung einnimmt.
  4. Nockenwelle nach Anspruch 3, wobei zumindest eines von (a) bis (b):
    (a):das Zentrifugalelement (21) ist ein Hebel, welcher derart an der Nockenwelle (10) gelagert ist, dass die bei Drehung der Nockenwelle wirkende Zentrifugalkraft auf den Hebel (21) ein zur zweiten Zentrifugalstellung hin gerichtetes Drehmoment ausübt, und der Auslösemechanismus (20) weist ein Vorspannelement (30) auf, welches den Hebel (21) zur ersten Zentrifugalstellung hin vorspannt, wobei das Vorspannelement (30) kraftschlüssig mit dem Zentrifugalelement (21) verbunden ist, insbesondere mittels einer Druckfeder an das Zentrifugalelement (21) gedrückt ist;
    (b): das Zentrifugalelement (21) ist ein um eine parallel zur Nockenwellenachse verlaufende Hebelachse schwenkbarer Hebel, wobei die Hebelachse vorzugsweise exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet ist, wobei die Hebelachse besonders vorzugsweise in Richtung zu einem Vorsprungsbereich des Nockenkörpers (12) zur Nockenwellenachse beabstandet ist.
  5. Nockenwelle nach einem beliebigen der Ansprüche 3 und 4, wobei vorzugsweise zumindest eines von (d) und (e):
    (d):der Kopplungsmechanismus (24) ist mit dem Zentrifugalelement (21) verbunden, um eine Bewegung des Nockenkonturelements (40) hin zu der zweiten Nockenkonturstellung zu blockieren, wenn sich das Zentrifugalelement (21) in der ersten Zentrifugalstellung befindet, und um
    die Bewegung des Nockenkonturelements (40) hin zu der zweiten Nockenkonturstellung freizugeben, wenn sich das Zentrifugalelement (21) in der zweiten Zentrifugalstellung befindet, wobei
    das Nockenkonturelement (40) zu der zweiten Nockenkonturstellung hin vorgespannt ist;
    (e):der Kopplungsmechanismus weist einen Anschlagskörper (24) auf, gegen den das Nockenkonturelements (40) vorgespannt ist, und der Anschlagskörper (24) ist formschlüssig, insbesondere starr, mit dem Zentrifugalelement (21) verbunden, um gemeinsam mit dem Zentrifugalelement (21) die erste bzw. zweite Zentrifugalstellung einzunehmen, etwa um gemeinsam mit dem Zentrifugalelement (21) um die in (b) beschriebene Hebelachse drehbar zu sein, wobei der Anschlagskörper (24) in der ersten Zentrifugalstellung einen ersten Anschlag für das Nockenkonturelement (40) bereitzustellen, und um in der zweiten Zentrifugalstellung einen vom ersten Anschlag verschiedenen zweiten Anschlag für das Nockenkonturelement (40) bereitzustellen, wobei der Anschlagskörper (24) vorzugsweise exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet ist.
  6. Nockenwelle nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei das Nockenkonturelement (40) ein in dem Nocken (11) längs einer Nockenkonturelement-Achse verschiebbar gelagerter Stift ist, welcher zu der zweiten Nockenkonturstellung hin vorgespannt ist.
  7. Ventriltrieb für einen Verbrennungsmotor mit einer Nockenwelle nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nockenwelle (10) axial außerhalb des ersten Lagers (8a) mit einem Antriebsrad zum Antrieb durch eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und axial außerhalb des zweiten Lagers (8b) mit einem Abtriebsrad zum Antrieb einer Einlassventil-Betätigungseinheit verbunden ist.
  8. Verbrennungsmotor mit einem Ventiltrieb nach Anspruch 7, wobei das Antriebsrad mit der Kurbelwelle verbunden ist, und wobei das Abtriebsrad mit einer Einlassventil-Betätigungseinheit verbunden ist.
  9. Verfahren zum Betätigen eines Auslassventils (70) eines Verbrennungsmotors, wobei der Verbrennungsmotor eine Nockenwelle (10) mit einem Nocken (11) aufweist, wobei der Nocken (11) einen Nockenkörper (12) und ein relativ zu dem Nockenkörper (12) bewegliches Nockenkonturelement (40) aufweist,
    wobei das Nockenkonturelement (40) als Stift gestaltet ist, der in den Nockenkörper (12) ein- und ausfahrbar ist, und
    wobei Nockenwelle (10) mittels einem ersten Lager (8a) und einem zweiten Lager (8b) drehbar um ihre Nockenwellenachse gelagert ist derart, dass der Nocken (11) und ein Auslösemechanismus (20) axial zwischen dem ersten Lager (8a) und dem zweiten Lager (8b) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Auslösemechanismus (20) ein Zentrifugalelement (21) umfasst, wobei das Zentrifugalelement (21) direkt benachbart an den Nocken (12) angeordnet ist;
    wobei das Verfahren umfasst:
    - Rotieren der Nockenwelle (10) mit einer ersten Geschwindigkeit zum zyklischen Betätigen des Auslassventils durch den Nocken (11), wobei sich das Nockenkonturelement (40) in einer ersten Nockenkonturstellung befindet, bei der das Nockenkonturelement (40) ausgefahren ist und eine Nockenkonturfläche (44) des Nockenkonturelements (40) derart hervorsteht, dass das Auslassventil (70) von der Nockenkonturfläche (44) während eines Verdichtungstaktes des Verbrennungsmotors betätigt wird;
    - Beschleunigen der Rotation der Nockenwelle auf eine zweite Geschwindigkeit, die höher ist als die erste Geschwindigkeit,
    - Bewegen des Nockenkonturelements (40) durch den Auslösemechanismus (20) zu einer zweiten Nockenkonturstellung, bei der das Nockenkonturelement (40) eingefahren ist und die Nockenkonturfläche (44) nicht oder weniger hervorsteht, so dass das Auslassventil (70) nicht mehr von der Nockenkonturfläche (44) des Nockenkonturelements (40) betätigt wird.
  10. Verwendung der Nockenwelle nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 oder des Ventiltriebs nach Anspruch 8 zum Betätigen eines Auslassventils eines Verbrennungsmotors, insbesondere gemäß dem Verfahren nach Anspruch 9.
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