WO2003083269A1

WO2003083269A1 - Vorrichtung zur umwandlung einer drehbewegung in eine hin- und hergehende bewegung

Info

Publication number: WO2003083269A1
Application number: PCT/AT2003/000050
Authority: WO
Inventors: Stefan Battlogg
Original assignee: Stefan Battlogg
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2003-10-09
Also published as: AU2003208163A1; DE20320710U1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung weist zumindest einen Steuernockenbereich (2) auf, in dem ein angetriebenes, eine exzentrische Steuerfläche aufweisendes Nockenelement (71) und ein durch das Nockenelement (71) verschieb- oder verschwenkbares Nockenfolgeelement (10) vorgesehen sind. Das Nockenelement (71) ist drehbar in einem flexiblen Umschliessungselement (6) angeordnet, das in einer zur Drehachse (8) des Nockenelements (71) senkrechten Ebene beweglich mit dem Nockemfolgeelement (10) verbunden ist. Die Umschliessungslänge des flexiblen Umschliessungselementes (6) und die Umfangslänge des Steuernockenbereiches (2) sind übereinstimmend veränderbar ausgebildet.

Description

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung, insbesondere Nockensteuerung, Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen oder dergleichen, mit einer Trägerwelle und mit mindestens einem Steuernockenbereich, wobei in jedem Steuernockenbereich ein drehbar angetriebenes, eine exzentrische Steuerfläche aufweisendes Nockenelement und ein durch das Nockenelement verschieb- oder verschwenkbares Nockenfolge- element, insbesondere ein Ventilstößel oder dergleichen, vorgesehen ist, wobei das Nockenelement drehbar in einem flexiblen Umschließungselement angeordnet ist, das mit dem Nockenfolgeelement in Verbindung steht.

Ein wesentlicher Einsatzbereich für derartige Vorrichtungen liegt im Bau von Brenn- kraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Da übliche Ventile von Brennkraftmaschinen für die Schließung Rückstellfedern erfordern, die beträchtliche Kräfte aufbringen müssen, sind auch schon Zwangsführungen vorgeschlagen worden, die schwächere Rückstellfedern erfordern bzw. sie erübrigen. Besondere Ausführungsformen einer derartigen Zwangsführung sind beispielsweise der DE 37 00 715 A oder der ^'FR 28 17 908 A zu entnehmen, in der das Nockenelement jeweils von einem flexiblen Umschließungselement lose anliegend umgeben ist, das mit dem Ventilbetätigungselement verbunden ist. Das Nockenelement läuft daher im Umschließungselement um.

Verschiedene Ausführungen dieser Art von Zwangsführung sind in den WO 01/12958 A und WO 01/12959 A beschrieben. Das Umschließungselement umgibt den Umfang des Nockenelementes ohne nennenswertes Spiel, sodass es an die Nockenform angepasst ist, und das Nockenelement kann sich aufgrund der Beschaffenheit des Umschließungselementes in diesem verdrehen. Da das mit dem Ventilstellglied ver- bundene Umschließungselement sich nicht mit dem Nockenelement mitdrehen kann, wird die Wanderung des Nockenbereiches um die Drehachse des Nockenelementes in eine Hub- bzw. Hin- und Herbewegung des im Zylinderkopf verschieb- oder schwenkbar gelagerten Nockenfolgeelementes umgewandelt. Das Nockenfolgeelement führt keine Bewegung aus, solange der Verbindungsbereich des Umschließungselementes mit dem Nockenfolgeelement am Grundkreisbereich des sich drehenden Nocken- elementes anliegt, wird dann von der Drehachse des Nockenelementes in radialer Richtung entfernt und schließlich wieder zurückgeführt, während der Nockenbereich des Nockenelementes den Verbindungsbereich des Umschließungselementes mit dem Nockenfolgeelement passiert.

Unter dem Begriff „variable Ventilsteuerung" sind eine Vielzahl verschiedener Konstruktionen bekannt geworden, mittels denen der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt sowie der Hub des Ventils veränderbar sind, um die Leistung, das Abgasverhalten, den Treibstoffverbrauch, das Drehmoment, usw. eines Verbrennungsmotors zu verbessern. Im Vergleich zur nicht verstellbaren Ventilsteuerung mit fixen Werten wird die Füllung eines Zylinders verbessert, wenn das Ventil bei niederen Drehzahlen später geöffnet und früher geschlossen, bei höheren Drehzahlen früher geöffnet und später geschlossen, sowie wenn der Hub variiert wird. Es ist daher möglich, durch eine insbesondere last- und/oder drehzahlabhängige Verstellung der Ventilsteuerung das Abgasverhalten, das Drehmoment, die Motorleistung, usw. zu optimieren. Die variablen Ventilsteuerungen ändern üblicherweise die Lage der Betätigungsfläche des Nockenfolgeelementes relativ zur exzentrischen Ventilsteuerfläche oder zur Achse der Trägerwelle (WO 98/26161) durch Verdrehen, Verschieben, oder Vergrößern des Nockenelementes.

Bei den eingangs genannten Zwangsführungen, bei denen das Nockenelement von einem flexiblen Umschließungselement im wesentlichen spielfrei umgeben und das Umschließungselement mit dem Nockenfolgeelement in Verbindung ist, ist eine variable Steuerung durch Verdrehen, Verschieben oder Vergrößern des eingeschlos- senen Nockenelementes nicht möglich.

In der erwähnten WO 01/12959 ist bereits eine Art von variabler Steuerung beschrieben, wobei dort ausschließlich das Umschließungselement reversibel veränderbar ist. Das nicht veränderbare rotierende Nockenelement erzeugt drehzahlabhängig anstei- gende Zugkräfte an der Verbindungsstelle mit dem Nockenfolgeelement, sodass das bei einer geringen Drehzahl spielfrei am Umfang des Nockenelementes anliegende Umschließungselement mit steigender Drehzahl immer weiter vom Umfang abhebt, und dadurch Lagen einnimmt, die Nockenelementen mit größeren Umfangslängen entsprechen. Der Hub des Nockenfolgeelementes wird also drehzahlabhängig vergrößert. Zwei Möglichkeiten sind beschrieben: In einer ersten Ausführung weist das Umschließungselement zumindest einen begrenzt längenelastischen Teilbereich auf, in der zweiten Ausführung ist das Umschließungselement nicht elastisch, jedoch länger als das Umschließungselement, und der Überstand ist in einer Ausstülpung untergebracht, wobei eine elastische Änderung der Größe der Ausstülpung vorgesehen ist.

Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gestellt, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art trotz des den Umfang im wesentlichen spielfrei umgebenden Umschließungselements eine variable Steuerung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Umschließungslänge des Umschließungselementes und die Umfangslänge des Nockenelementes übereinstimmend veränderbar sind. Unter übereinstimmend veränderbar wird dabei verstanden, dass das Umschließungselement jederzeit im wesentlichen spielfrei das Nocken- element umgibt, wobei es unerheblich ist, welches der beiden Längen als Stellgröße für die zweite Länge dient. Es kann sowohl die Umfangslänge des Nockenelementes in Übereinstimmung mit der Länge des Umschließungselementes variabel veränderbar sein, als auch die Umschließungslänge des Umschließungselementes an die jeweilige Umfangslänge des Nockenelementes anpassbar ausgebildet sein.

Die aktive Verstellung des Nockenelementes ermöglicht einen vergrößerten Verstellbereich, da als Ausgang ein Nullhub gewählt werden kann, in dem die Teile des Nockenelementes innerhalb einer kreisrunden Umfangskontur ineinandergefügt sind. Der Nullhub ist beispielsweise dann von Bedeutung, wenn es möglich sein soll, einzelne Ventile einer Verbrennungskraftmaschine außer Funktion setzen zu können.

Bevorzugt ist das Nockenelement auf der Trägerwelle in einer Radialebene aus- und ein bewegbar, ohne einen die Grundstellungsanlagefläche des Steuernockenbereiches umfassenden Teil zu verändern.

In einer Ausführung ist der die Grundstellungsanlagefläche umfassende Teil an der Trägerwelle vorgesehen und dreht sich mit dieser mit. Die Trägerwelle ist hohl und nimmt eine Steuerwelle auf, an der im Steuernockenbereich eine zumindest den Ausschub des Nockenelementes bewirkende Steuerfläche vorgesehen ist. In einer ersten Ausführung kann die Steuerwelle in der Trägerwelle längsverschiebbar sein und eine Schrägfläche aufweisen, die mit einer entsprechenden Schrägfläche am Nockenelement zusammenwirkt. In einer weiteren Ausführung kann die Steuerwelle in der Trägerwelle verdrehbar angeordnet sein und eine spiralförmige Steuerfläche auf- weisen, die mit einem nach innen ragenden Steg od. dgl. des Nockenelementes zusammenwirkt.

Eine dritte Ausführung, in der ebenfalls die Steuerwelle in der Trägerwelle verdrehbar ist, sieht vor, dass das Nockenelement um eine zur Drehachse der Trägerwelle paral- lele Achse schwenkbar angeordnet und mit einer Führungsfläche versehen ist, die mit einem Kurbelzapfen der Steuerwelle zusammenwirkt. Wird das Nockenelement verschwenkt, so erfolgt eine asymmetrische Veränderung des Nockenprofils. Im Falle eines Ventiltriebs ergeben sich zusätzlich unterschiedliche Öffnungs- und Schließeigenschaften.

Die Trägerwelle kann selbst als Steuerwelle eingesetzt werden, wenn sie längsverschiebbar in mindestens zwei Lagerelementen angeordnet ist, und eine Schrägfläche aufweist, die mit einer Schrägfläche des Nockenelementes zusammenwirkt, wobei das Nockenelement, beispielsweise von den beiden Lagerelementen, axial unverschiebbar gehalten ist.

In allen vorstehend beschriebenen Fällen kann die in der Radialebene erfolgende Bewegung des Nockenelementes auch zwangsgeführt sein, sodass das Nockenelement durch den Betätigungsmechanismus wieder in die Trägerwelle eingezogen wird.

Die Reibungsverhältnisse lassen sich wesentlich verbessern, wenn die Trägerwelle und das Nockenelement Zufuhrkanäle für ein reibungsverminderndes Medium zur exzentrischen Steuerfläche aufweist.

Ein in der Umschließungslänge veränderbares Umschließungselement ist in einer bevorzugten ersten Ausführung aus einem dehnfesten Material gebildet und weist eine der maximalen Umfangslänge des Nockenelementes entsprechende Umfangslänge auf, wobei die Differenz zwischen der Umschließungslänge und der Umfangslänge des Umschließungselementes in mindestens einer variierbaren Ein- oder Ausstülpung angeordnet ist. Die Ausbildung einer variierbaren Ein- oder Ausstülpung ist möglich, da das Umschließungselement aufgrund seiner Verbindung mit dem Nockenfolgeelemeπt an der Drehung gehindert ist, sodass die Ein- oder Ausstülpung stationär an jeder vom Freiraum her geeigneten Stelle rund um oder in das Nockenelement vorgesehen werden kann. Die Ein- oder Ausstülpung kann dabei elastisch nachgiebig, und insbesondere durch eine Feder oder dergleichen, bzw. verstellbar durch ein Hydraulikelement oder dergleichen beaufschlagt sein.

In einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass die Ausstülpung mit einer elastisch nachgiebigen Abschnürung versehen ist.

Bei jeder Vergrößerung des Nockenumfanges, die eine Änderung des Ventilhubs bewirkt, wird ein Teil der in der Ausführung abgelegten bzw. gespeicherten Länge des Umschließungselementes entnommen, und bei jeder Verkleinerung wieder in die Aus- stülpung rückgeführt, sodass die Umschließungslänge immer der Nockenumfangs- länge angepasst ist.

Das Umschließungselement kann in einer weiteren Ausführung Teile aus unterschiedlichen Materialien aufweisen, wobei zumindest ein Material elastisch dehnbar ist. Die dehnbaren Teile erübrigen die Ausstülpung, die bei dehnfesten Materialien vorgesehen ist.

Eine bevorzugte Ausführung eines dehnfesten Umschließungselementes bzw. einer Kombination aus dehnfesten und dehnbaren Teilen ist durch ein mehrgliedriges Element, insbesondere durch eine Kette verwirklicht, die durch Gelenkstifte verbundene seitliche Laschen und gegebenenfalls Rollen aufweist.

In einer dehnfesten Kette ist bevorzugt vorgesehen, dass die die Ausstülpung bewirkende Feder zwischen zwei nicht aufeinanderfolgenden Gelenkstiften der Kette an- greift, wobei ein dazwischenliegender Gelenkstift übersprungen wird. Ist die Feder eine Zugfeder, so wird der dazwischen liegende Gelenkstift vom Nockenumfang hochgedrückt, und bildet die Ausstülpung, wobei sich die Laschen beidseitig schräg hochstellen. Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Feder durch einen Federblechstreifen gebildet ist, der über den übersprungenen Gelenkstift geführt ist und mit seinen Enden die beiden Gelenkstifte untergreift. Hier werden zwei Ausstülpungen gebildet, da jeder der beiden untergriffenen Gelenkstifte vom Nockenumfang hochgedrückt wird.

In einer dehnfähigen Kette sind die Laschen elastisch nachgiebig und bevorzugt aus einem Federdraht, Kunststoff, Gummi od. dgl. zu einem rahmenartigen Element geformt, das zwei Gelenkstifte umschließt und im Sinne einer Verkürzung des Abstandes zwischen den Gelenkstiften vorgespannt ist. Die Lasche wird daher gestreckt, wenn sich die Nockenumfangslänge vergrößert und verkürzt, wenn sie sich verkleinert. Die zu erzielende Differenzlänge ist gering, wenn jede Lasche der geschlossenen Kette elastisch nachgiebig ausgebildet ist.

Wenn die Laschen nicht aus federndem Material geformt sind, kann ein Druckfeder- element, beispielsweise aus Gummi, in jeder Lasche die einander gegenüberliegenden Seiten auseinander spreizen, sodass auch bei flexiblem, nicht elastischem Material die Längenänderung der Laschen gegeben ist.

Die gestreckte Position kann jeweils eine Dehnungsbegrenzung darstellen, sodass die Maximalhublänge nicht überschritten wird, auch wenn drehzahlbedingte zusätzliche Zugkräfte aus dem am Umschließungselement angelenkten Nockenfolgeelement wirksam werden.

In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass das Umschließungselement aus einem elastisch dehnbaren Material besteht, wobei bevorzugt auch diesem Umschließungselement eine Dehnungsbegrenzung zugeordnet ist. Beispielsweise kann das Umschließungselement ein Band aus einem textilgebundenen Flächenmaterial sein, insbesondere ein in einer Rundarbeitstechnik hergestelltes Gewebe od. dgl., das dehnfähig ist, wobei eingewebte oder zusätzlich dehnfeste Fäden, deren Länge der Länge des maximalen Nockenumfangs entsprechen, vorgesehen sind.

Besteht das Band aus dehnfesten Fäden oder Fasern, so wird die Differenzlänge, wie eingangs erwähnt, in mindestens einer federbeaufschlagten Ausstülpung gespeichert. Da das Umschließungselement vom hin- und hergehenden Nockenfolgeelement vor allem dann relativ hohen Zugkräften ausgesetzt ist, wenn die Abstoßbeschleunigung abgebremst wird, wird jener dem Verbindungsbereich gegenüberliegende Teil des Umschließungselementes fest auf den Umfang des Nockenelementes gepresst. Umgekehrt wird der den Verbindungsbereich einschließende Teil des Umschließungselementes kurz vor der Rückkehr in die Ausgangsstellung entsprechend hohen Druckkräften ausgesetzt, da die Rückholbeschleunigung abgebremst wird, und auf den Umfang des Nockenelements gepresst. In beiden Fällen werden in diesen Bereichen liegende Austrittsöffnungen durch das Umschließungselement dicht verschlossen, und für die Zuführung des Schmiermediums wäre ein sehr hoher Druck erforderlich. Beispielsweise ist in üblichen Zylinderköpfen ein Druck von 2 bis 5 bar vorhanden, und zumindest der 10-fache Druck müsste aufgebracht werden können, um das Umschließungselement vom Umfang wegzudrücken und das Medium austreten zu lassen. (Die Werte dieses Beispiels beziehen sich auf Ölschmierungen). Es entstehen nur partielle Schmierstofffilme und es tritt eine Mischreibung auf, deren Reibungszahl nicht kleiner als 0,1 wird.

Da das flexible Umschließungselement an einer Drehung gehindert ist, lassen sich in einer weiteren Ausführung die Reibungsverhältnisse nochmals verbessern, wenn das flexible Umschließungselement die exzentrische Steuerfläche des angetriebenen Nockenelementes und eine nicht angetriebene Grundstellungsanlagefläche für das Nockenfolgeelement umgibt. Unter einer nicht angetriebenen Anlagefläche wird vor allem eine vorrichtungsfeste, zylindrische Anlagefläche, beispielsweise an einem Lagerelement der Trägerwelle verstanden. Auf diese Weise kann, je nach Nockenform, die einen wesentlichen Teil der Reibung erzeugende Berührungsfläche zwischen dem Nockenelement und dem Umschließungselement in der Länge um zumindest ein Drittel, bei üblichen Nockenformen sogar bis zu zwei Drittel reduziert werden. Da das Nockenelement zusätzlich auch schmäler als das Umschließungselement ist - zumindest einseitig, bevorzugt beidseitig schließt an das Nockenelement axial ein insbeson- dere ringförmiger Endbereich eines Lagerelementes an - ist die Reibung erzeugende Berührungsfläche auch schmäler als in den eingangs erwähnten Ausführungen.

Die nicht angetriebene Anlagefläche kann aber auch an einem, beispielsweise auf dem

Lagerelement drehbar gelagerten Ring od. dgl. gebildet sein, sodass eine minimale Hin- und Herdrehung der Anlagefläche möglich ist, die sich aufgrund der sich gering- fügig alternierend ändernden geometrischen Verhältnisse zwischen der Verbindungsstelle von Umschließungselement mit dem Nockenelement und der wandernden Steuerfläche einstellt.

Weitere reibungsvermindemde Maßnahmen können die Anordnung von Wälzlagern zwischen jedem Lagerelement und der Trägerwelle und/oder dem Nockenelement, und/oder die Anordnung einer drehbar gelagerten Rolle in der exzentrischen Steuerfläche des Nockenelementes und/oder die Ausbildung von Zuführkanälen für ein reibungsminderndes Medium, insbesondere Schmieröl, zu den Reibung erzeugenden Berührungsflächen umfassen.

In den oben erwähnten Fällen, in denen hohe Zug- oder Druckkräfte auftreten, werden diese durch die erfindungsgemäße Ausbildung direkt auf die Lagerelemente übertragen, sodass die Gleit- oder Wälzlager zwischen den Lagerelementen und der Träger- welle entlastet sind. Für die Entlastung der Lagerung des Nockenfolgeelementes ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass das mit dem Umschließungselement in Verbindung stehende Ende des Nockenfolgeelementes in einer vorrichtungsfesten Führung geführt ist.

Die Verkleinerung der reibungserzeugenden Berührungsflächen verringert weiters die entstehende Wärmemenge, deren Abführung erleichtert wird, wenn der stehende Grundkreisbereich ein Teil des Nockenwellenlagers ist und direkt mit dem Gehäuse, insbesondere dem Zylinderkopf verbunden werden kann, und vermindert den Bedarf an Schmiermittel.

Eine kleine auf das Nockenfolgeelement wirkende Rückstellkraft kann von Vorteil sein. In einer bevorzugten Ausführung, bei der das Nockenfolgeelement am Umschließungselement mittels eines Lagerstiftes angelenkt ist, kann die Rückstellkraft am Lagerstift angreifen, indem der Lagerstift durch ein elastisches Element gegen die vor- richtungsfeste Anlagefläche beaufschlagt ist. Für die Erzeugung der Rückstellkraft kann beispielsweise eine Schenkelfeder od. dgl. eingesetzt werden, die sich einerseits am Lagerstift und andererseits am Lagerelement od. dgl. abstützt. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass der Lagerstift zumindest einen freiliegenden Endbereich aufweist, und ein elastisch nachgiebiges Band aus Stahl, Gummi od. dgl. um den frei- liegenden Endbereich und das Lagerelement geführt ist. Nachstehend wird nun die Erfindung an Hand der Figur der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von Bestandteilen einer ersten

Ausführung eines Ventiltriebes, Fig. 2 bis 4 Längsschnitte durch die erste Ausführung, wobei Fig. 2 eine Nullhubstellung, Fig. 3 eine Normalhubstellung und Fig. 4 eine Maximalhubstellung zeigen, Fig. 5 und 6 Nullhub- und Maximalhubstellung einer zweiten Ausführung, Fig. 7 und 8 Nullhub- und Maximalhubstellung einer dritten Ausführung, Fig. 9 Schrägansichten der Trägerwelle und des Nockenelementes in drei verschiedenen Positionen einer vierten Ausführung, Fig. 10 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 4 durch die Ausführung nach Fig. 9, Fig. 11 und 12 Längsschnitte durch eine fünfte Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei jeweils das Nockenfolgeelement an der Anlagefläche anliegt, Fig. 13 und 14 Schnitte nach der Linie Xlll-Xlll der Fig 11 und der Linie XIV-XIV der Fig. 12, Fig. 15 und 6 schematische Stirnansichten einer sechsten Ausführung mit einem mittels eines Kurbeltriebes zwangsgeführten Nockenelement in zwei verschiedenen Positionen, Fig. 17 eine Steuerwelle einer siebten Ausführung in Schrägansicht,

Fig. 18 und 19 Längsschnitte durch die siebte Ausführung, Fig. 20 einen Schnitt durch die Linie XX-XX der Fig. 18,

Fig. 21 Bestandteile einer achten Ausführung in Schrägansicht,

Fig. 22 eine Stirnansicht der achten Ausführung in Maximalhubstellung,

Fig. 23 eine schematische Stirnansicht der achten Ausführung in Normalhubstellung, Fig. 24 eine schematische Schrägansicht der Ausstülpfeder von Fig. 23,

Fig. 25 bis 27 schematische Stirnansichten einer neunten, zehnten und elften Ausführung, jeweils in Normalhubstellung, Fig. 28 eine schematische Stirnansicht einer zwölften Ausführung in Normalhubstellung, Fig. 29 eine erste Ausbildung einer Kettenlasche der zwölften Ausführung, Fig. 30 und 31 eine zweite Ausbildung der Kettenlasche in Normalhub- und in Maximalhubstellung, Fig. 32 eine schematische Darstellung einer dreizehnten Ausführung,

Fig. 33 Bestandteile einer vierzehnten Ausführung in Schrägansicht, und

Fig. 34 eine Schrägansicht der vierzehnten Ausführung in Normalhubstellung.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende, geradlinige oder schwenkende Bewegung umfasst eine angetriebene Trägerwelle 1 , auf der in jedem Steuernockenbereich 2 ein Nockenelement 71 mit einer exzentrischen Steuerfläche 4 in nicht näher gezeigter Weise fixiert ist. Durch die exzentrische Steuerfläche 4 wird ein an ihr anliegend gehaltenes Nockenfolgeelement 10 entsprechend seiner Führung oder Lagerung hin- und herbewegt. In allen Ausführungsbeispielen ist die bevorzugte Anwendung der Vorrichtung gezeigt, nämlich als Ventilsteuerung von Verbrennungsmotoren. Die Anwendung derartiger Vorrichtungen kann aber beispielsweise auch in Nockensteuerungen von Werkzeugmaschinen, in besonderen Getrieben, od. dgl. dienen, wobei das Nockenfolgeelement 10, das in den gezeigten Ausführungsbeispielen einen Ventilstößel bildet, der Anwendung entsprechend ausgebildet ist.

In den Zeichnungen ist jeweils nur ein Ventiltrieb für ein Ventil gezeigt, wobei ein für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges eingesetzter Ventiltrieb auf einer angetriebenen Trägerwelle 1 die für die Ventile benötigte Anzahl von Nockenelementen 71 aufweist.

Jeder Steuernockenbereich 2 umfasst eine Grundkreisfläche 3, 53 und eine exzentrische Stirnfläche 4, die an einem Nockenelement 71 vorgesehen ist, und ist von einem im wesentlichen anliegenden Umschließungselement 6 umgeben, sodass das Nockenelement 71 unter fortlaufender pulsierender Verformung des Umschließungs- elementes 6 im Umschließungselement 6 um die Drehachse 8 angetrieben werden kann. Die Querschnittsform des Umschließungselementes 6 ist in den Figuren jeweils dem Nockenelement 71 angepasst dargestellt, da hier der Ventiltrieb in Explosionsdarstellung gezeigt ist, während es als loses Einzelelement die Form eines zusammengefallenen Ovals od. dgl. aufweist. Das Umschließungselement 6 wird durch die Ver- bindung zu einem Nockenfolgeelement 10 an der Drehung gehindert, das im Falle eines Ventilstößels in einer Führungshülse 41 des Zylinderblocks 80 verschiebbar, im Falle eines Kipp- oder Schlepphebels in einem Schwenklager verschwenkbar gelagert ist. Das Umschließungselement 6 ist mit dem Nockenfolgeelement 10 um eine Achse 15 kipp- bzw. schwenkbar verbunden, sodass bei der Passage des Nockenelementes 71 durch den Verbindungsbereich des Nockenfolgeelementes 10 eine Verschwenkung des Umschließungselementes 6 relativ zum Nockenfolgeelement 10 ermöglicht ist. Dies ist notwendig, da die Führungshülse 41 des Ventilschaftes 11 keine seitliche Auslenkung des Ventilschaftes 11 zulässt, und der Ventilschaft 11 in radialer Ausrichtung auf die Drehachse 8 stehen muss. Die Drehung des Nockenelementes 71 führt zu einer oszillierenden Bewegung des Umschließungselementes 6, das aber dank seiner Verbindung mit dem Nockenfolgeelement 10 sich nicht verdrehen kann, sondern beim Verlauf des Nockenelementes 71 fortlaufend rundum von der Grundkreisfläche 3 hochgehoben wird. Das Nockenfolgeelement 10 wird dabei von der Anlage an der Grundkreisfläche 3, in der es den kürzesten Abstand zur Drehachse 8 aufweist, in eine maximal von der Drehachse 8 entfernte Stellung überführt, wenn das Maximum der exzentrischen Steuerfläche 4 des Nockenelementes 71 wirksam ist, und bei der Weiterdrehung wieder in die Grundstellung zurückgezogen. Diese Auf- und Abbewegung stellt bei den gezeigten Stößelventilen den Ventilhub dar, wobei die Länge des Hubs, insbesondere drehzahl- und/oder lastabhängig einstellbar ist, wie weiter unten erläutert wird.

In allen Ausführungen sind die Führungshülse 41 und der Ventilschaft 11 in radialer Ausrichtung auf die Drehachse 8 dargestellt. Eine seitliche Versetzung, aus der zwischen der Drehachse 8 und der Achse der Führungshülse 41 ein Abstand resultiert, ist aber ohne weiteres möglich. Eine derartige Ausführung weist in Bezug auf ein symmetrisches Nockenelement 71 asymmetrische Öffnungs- und Schließeigenschaften auf, was in bestimmten Anwendungen von Vorteil sein kann.

Um trotz der Zwangssteuerung eine Vergrößerung des Ventilhubs, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl zu erreichen, kann das Umschließungselement 6 entweder elastisch dehnfähig und auf Kontraktion vorgespannt sein, oder eine maximale Umfangslänge aufweisen, wobei der jeweilige Überschuss bei geringem Ventilhub in einem „Speicher", beispielsweise in Form einer Ausstülpung, aufbewahrt wird. Ein elastisch dehnfähiges Umschließungselement 6 kann beispielsweise ein in einer textilen Rundarbeitstechnik hergestelltes Band sein, dem bevorzugt eine Dehnungsbegrenzung zugeordnet ist, indem im dehnbaren Material oder parallel dazu sich in Um- fangsrichtung des Nockenelementes erstreckende Fäden aus Kevlar-, Glas-, Karbon-, Hochmodulpolyethylen-, Polyester-, Bor-, Aramidfasern oder ähnlichen, im wesentlichen längenkonstanten Fasern, bzw. Kombinationen dieser Fasern vorgesehen sind. Die elastische Dehnung kann linear, progressiv oder degressiv gewählt werden, indem beispielsweise Fäden mit unterschiedlicher Dehnungseigenschaften eingearbeitet werden, die gleichzeitig oder hintereinander wirksam werden. Besonders geeignete Materialien für ein zumindest elastisch dehnbare Teilbereiche aufweisendes Umschließungselement weisen einen E-Modul zwischen 1 und 4000 N/mm² auf. Dabei haben gummiartige Materialien niedere E-Module und sind bevorzugt mit einer Dehnungsbegrenzung versehen. Materialien, wie Kunststoffe mit höheren E-Modulen, insbesondere zwischen 600 und 2000 N/mm², bevorzugt zwischen 800 und 1200 N/mm², bedürfen im allgemeinen keiner Dehnungsbegrenzung, die selbstverständlich dennoch vorgesehen werden kann.

In den Fig. 1 bis 14 wird das Umschließungselement 6 durch ein derartiges elastisches Band gebildet. Der Steuernockenbereich 2 umfasst einen mit der Trägerwelle 1 drehfest verbundenen Nockenteil 70 und ein Nockenelement 71. Der Nockenteil 70 weist eine zylindrische Grundform mit der Grundkreisfläche 3 und ein mittiges, etwas weniger als den halben Umfang umfassendes Fenster 75 auf, wobei beidseitig zwei Nockenbereiche 43 mit kreisrunder Außenkontur verbleiben. Nach den Fig. 1 bis 4 ist in der Trägerwelle 1 ein mitdrehender Steuerstab 64 axial verschiebbar, der im Bereich jedes Nockenelementes 71 einen Steuerabschnitt 66 mit einer axial ansteigenden Schrägfläche 67 aufweist. An der im Fenster 75 freiliegenden Schrägfläche 67 liegt das ebenfalls eine Schrägfläche 72 aufweisende Nockenelement 71 des Nockenelementes 2 an, an dem die exzentrische Steuerfläche 4 vorgesehen ist und das im Fenster 75 zwischen den seitlichen Nockenbereichen 43 geführt ist. Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Stellungen. In Fig. 2 ist der Steuerstab 64 so weit nach links verschoben, dass das Nockenelement 71 seine tiefste Position erreicht, in der es innerhalb der kreisrunden Außenkontur des Nockenteiles 70 liegt. In dieser Stellung bewirkt die Drehung des Nockenelementes 71 auch keinen Ventilhub. Das in der Führungshülse 41 des Zylinderblocks 80 od. dgl. geführte Nockenfolgeelement 10 verbleibt in der Schließstellung, und das Umschließungselement 6 ist nicht verlängert. Ein zugehöriger Zylinder des Verbrennungsmotors ist somit außer Funktion.

Wird der Steuerstab 64 durch einen nicht gezeigten Betätigungsmechanismus nach rechts verschoben (Pfeil 81 ), so ist in einer Position nach Fig. 3 eine Normalhubstellung gegeben, wie sie beispielsweise für die Leerlaufdrehzahl oder einen niederen Drehzahlbereich günstig ist, wobei das Nockenelement 71 radial ausgeschoben worden ist. Das in dieser Ausführung elastische Umschließungselement 6 ist teils durch den Ausschub des Nockenelementes 71 und teils durch die auch bei Leerlaufdrehzahl wirkenden Zugkräfte in Richtung des Ventilschafts 11 um ein bestimmtes Ausmaß verlängert, wobei die Abstandsvergrößerung zwischen der Drehachse 8 und dem Halter 12 dem Ausschub des Nockenelementes 71 entspricht. Ohne eine durch die Verschiebung des Steuerstabs 64 aktiv bewirkte Aufweitung des Umschließungselementes 6 ist der Übergang aus der Nullhubstellung der Fig. 2 in die Normalhubstellung nach Fig. 3 nicht möglich, da das in Fig. 2 ruhende Nockenfolgeelement 10 keine aus der Drehung der Trägerwelle 1 resultierenden Zugkräfte auf das Umschließungselement 6 ausübt. Eine weitere Verschiebung des Steuerstabs 64 in Richtung des Pfeiles 81 überführt das Nockenelement 71 in die Maximalhubstellung der Fig. 4, in der der oberste Bereich der Schrägfläche 67 erreicht ist. Das Umschließungselement 6 ist auf seine maximale Länge gedehnt und zieht sich bei der Rückverschiebung des Steuerstabs 64 wieder zusammen.

In der Ausführung nach den Fig. 5 und 6 ist für die radiale Bewegung des Nockenelementes 71 in der Trägerwelle 1 eine verdrehbare Steuerwelle 65 vorgesehen, deren Steuerbereich durch ein kurbelzapfenartiges Element 68 mit einer exzentrischen spiralförmig ansteigenden Steuerfläche 69 gebildet ist. Aus dem Vergleich der beiden Figuren 5 und 6 lässt sich der Ablauf der Verstellung des Nockenelementes 71 ersehen, wenn die Steuerwelle 65 in Richtung des Pfeiles 82 verdreht wird. In der ausgeschobenen Position gemäß Fig. 6 wird das Nockenelement 71 durch das Element 68 der Steuerwelle 65 gehalten. Wird die Steuerwelle 65 in der Trägerwelle 1 gegen den Uhrzeigersinn zurückgedreht, so wandert das an der spiralförmigen Steuerfläche 69 anliegende Nockenelement 71 wieder nach innen, bis die Nullhubstellung gemäß Fig. 5 erreicht ist. In dieser liegt das Nockenelement 71 innerhalb der zylindrischen Außenfläche des Nockenteiles 70, sodass das zusammengezogene Umschließungselement 6 rundum am Nockenteil 70 anliegt. Aufgrund der Elastizität des Umschließungselementes 6 kann es von Vorteil sein, wenn es in Querrichtung, also in axialer Richtung der Trägerwelle 1 , Versteifungen beinhaltet, beispielsweise in Form von Verstärkungsrippen 63, die beispielsweise ein- geschobene oder eingeklebte Stifte aufweisen. Die Querversteifungen verhindern das Einziehen von nicht unterstützten Teilen des Umschließungselementes 6 in aus dem Ineinandergreifen des Nockenteils 70 und des Nockenelementes 71 sich ergebende Freiräume 73 des Steuernockenbereiches 2.

Die Ausführungen nach den Fig. 7 und 8 zeigen ein die exzentrische Steuerfläche 4 tragendes Nockenelement 71 , das um eine zur Drehachse 8 parallele Achse 77 am Nockenteil 70 schwenkbar gelagert ist. Die Verschwenkung erfolgt über einen Kurbelzapfen 76 der Trägerwelle 75, der das Nockenelement 71 aus der Nullhubstellung nach Fig. 7 unter Verlängerung des Umschließungselementes 6 in die Maximalhub- Stellung nach Fig. 8 hochschwenkt (Pfeil 83). Die in Fig. 7 innerhalb der kreisrunden Umfangskontur des zylindrischen Nockenteils 70 liegende exzentrische Steuerfläche 4 des Nockenelements 71 erteilt dem Steuernockenbereich 2 eine asymmetrische Form, sodass bei jeder Hubgröße andere Öffnungs- und Schließeigenschaften des Ventils gegeben sind. Dabei ist durch Wahl der Bogenform des Nockenelementes 71 bevor- zugt eine ausgeschwenkte Stellung gegeben, in der der Steuernockenbereich 2 symmetrisch ist (Fig. 8). Diese muss aber nicht die Maximalhubstellung sein.

In den bisherigen Ausführungen der Fig. 1 bis 8 umfasst der Steuernockenbereich 2 ausschließlich um die Drehachse 8 mitdrehende Elemente. In den folgenden Ausführungen nach den Fig. 9 bis 16 drehen sich nicht alle Elemente um die Drehachse 8, sondern der Grundkreisbereich 3 ist an einem sich nicht mitdrehenden Element vorgesehen, das daher eine feststehende Grundstellungsanlagefläche 53 für das Nockenfolgeelement 10 aufweist.

Die Fig. 9 und 10 zeigen Ausführungen, in denen die Lagerelemente 16 als Rohrstücke mit ringartigen Endbereichen 17 gezeigt sind, die beispielsweise in gehäusefesten Halterungen fixiert werden, oder mit entsprechenden Befestigungsteilen versehen sind. Das Nockenelement 71 weist die exzentrische Steuerfläche 4 auf, dessen axiale Erstreckung um die beiden ringförmigen Endbereiche 17 der Lagerelemente 16 kürzer als die Breite des Umschließungselementes 6 ist. Das Umschließungselement 6 umgibt somit einen Teil der zylindrischen Umfangsfläche der beiden Endbereiche 17 und die exzentrische Steuerfläche 4 des Nockenelementes 71. Da nur die exzentrische Steuerfläche 4 an der Innenfläche des Umschließungselementes 6 gleiten muss, ist die reibungserzeugende Berührungsfläche kleiner als die halbe Innenfläche des Um- Schließungselementes 6. Wie erwähnt, ist dieses über seinen Halter 12 mit dem Nockenfolgeelement 10 gelenkig verbunden, sodass zwischen dem Umschließungselement 6 und der als Anlagefläche 53 dienenden zylindrischen Außenfläche der beiden Endbereiche 17, die als Teile der Lagerelemente 16 gehäusefest sind, keine Reibung auftritt. Die Gelenkachse 15 läuft parallel zur Drehachse 8 der Trägerwelle 1. Die Drehung des Nockenelementes 71 führt wiederum zu einer oszillierenden Bewegung des Umschließungselementes 6, das dank seiner Verbindung mit dem Nockenfolgeelement 10 fortlaufend rundum von der Außenfläche des Endbereiches 17 hochgehoben wird. Das Nockenfolgeelement 10 wird dabei von der Anlagefläche 53, in der das Nockenfolgeelement 10 den kürzesten Abstand zur Drehachse 8 aufweist, und die einen Teil der Außenfläche des Endbereiches 17 bildet, in eine maximal von der Drehachse 8 entfernte Stellung überführt, wenn das Maximum der exzentrischen Steuerfläche 4 des Nockenelementes 71 wirksam ist, und bei der Weiterdrehung wieder in die Grundstellung zurückgezogen. Im Falle des Ventiltriebs ist somit die Schließstellung die Grundstellung und die maximal entfernte Stellung die Offenstellung des Ventiltellers 13.

Wie Fig. 9 und 14 zeigen, ist pro Steuernockenbereich 2 ein mittlerer nabenartiger Bereich 14 der Trägerwelle 1 vorzugsweise beidseitig in einem Lagerelement 16 drehbar gelagert. Der Bereich 14 weist einen Ausschnitt 5 auf, der mit einer in Längsrichtung ansteigenden Schrägfläche 7 und seitlichen parallelen Abflachungen versehen ist. Das Nockenelement 71 ist mit einem etwa U-förmigen Ausschnitt an der der exzentrischen Steuerfläche 4 gegenüberliegenden Seite versehen und an den parallelen Abflachungen vertikal aus- und einschiebbar geführt.

Nach der in den Fig. 11 bis 14 gezeigten Ausführung ist in den Halter 12 des Umschließungslementes 6 ein verlängerter Lagerstift 48 eingesetzt, an dem beidseitig ein Nockenfolgeelement 10 drehbar gelagert ist. Die Enden 61 des Lagerstiftes 48 ragen jeweils durch einen Schlitz 87 in Halterungen 85 und werden durch ein Band aus Gummi, eine Klammer aus Federstahl oder ein anderes elastisches Element 31 gegen die Lagerelemente 16 beaufschlagt. Das seitliche Abrutschen des Elementes 31 wird durch einen Bund verhindert. Die elastischen Elemente 31 werden durch das Nockenelement 71 bei der Abwärtsbewegung der Nockenfolgelemente 10, also beim Öffnen der Ventile gedehnt, und erzeugen eine die Rückführung unterstützende Kraft, die in manchen Anwendungen von Vorteil sein kann. Unmittelbar an den Nockenfolgeelementen 10 eingreifende wesentlich stärkere Rückstellfedern werden ja durch die Zwangsführung des Umschließungselementes 6 erübrigt. Anstelle des gezeigten Bandes können auch andere Federvorrichtungen, wie z.B. Schenkelfedern, aber auch beaufschlagbare Kolben-Zylindereinheiten od. dgl., vorgesehen sein. Fig. 14 zeigt deutlich, dass das in einer tiefsten Stellung nicht über den Umfang des Lagerelementes 16 vorstehende Nockenelement 71 bei Verschieben der Trägerwelle 1 nach links von der keilförmig ansteigenden Schrägfläche 7 angehoben und in die in Fig. 13 gezeigte maximal ausgefahrene Stellung überführt sind.

Das elastische Umschließungselement 6 kann die in den Fig. 11 und 12 gezeigten, elastischen Elemente 31 erübrigen, da es ja ebenfalls eine Rückstellkraft auf den Lagerstift 48 ausübt. Aufgrund der Elastizität des Umschließungselementes 6 kann es von Vorteil sein, wenn es in Querrichtung, also in axialer Richtung der Trägerwelle 1 , Versteifungen beinhaltet, beispielsweise in Form von Verstärkungsrippen 63, die eingeschobene oder eingeklebte Stifte aufweisen. Die Querversteifungen verhindern das Einziehen von nicht unterstützten Teilen des Umschließungselementes 6 im Bereich des Nockenelementes 71.

Die Fig. 15 und 16 zeigen eine Ausführung, in der das Nockenelement 71 zwangsgeführt aus- und eingefahren wird. Eine Steuerwelle 94 im Inneren der Trägerwelle 1 weist einen Schlitz 95 auf, in dem ein Lenker 98 auf einem Lagerzapfen 96 drehbar gelagert ist. Das zweite Ende des Lenkers 98 ist auf einem Lagerzapfen 97 angeordnet, der im Inneren des Nockenelements 71 gelagert ist, wobei das Nockenelement 71 etwa U-förmig ausgebildet ist und in einer Führung der Trägerwelle 1 , beziehungsweise einer auf der Trägerwelle 1 angeordneten Führungshülse aus- und einschiebbar angeordnet ist. Die Zwangsführung stellt somit ein über einen Winkel von etwa 120° verdrehbares Kurbelgetriebe dar. Fig. 15 zeigt einen Teilhub und Fig. 16 den Vollhub des Nockenelementes 71.

In den Ausführungen gemäß Fig. 11 bis 16 bildet das Umschließungselement 6 beid- seitig eine geradlinige Überbrückung des Übergangsbereiches zwischen der nicht drehbaren Anlagefläche 53 und der exzentrischen Steuerfläche 4, der sich bei Veränderung des Hubs ändert.

Das in den Fig. 17 bis 27 und Fig. 32 bis 34 verwendete Umschließungselement 6 ist dehnfest, sodass die jeweilige Differenzlänge zwischen der Umschließungslänge des Steuernockenbereiches 2 und einer zumindest dem Maximalhub entsprechenden Umfangslänge gespeichert werden muss.

Die Fig. 17 bis 21 zeigen eine Ausführung ähnlich den Fig. 1 bis 4 mit einem in der Trägerwelle 1 längsverschiebbaren Steuerstab 64, der pro Steuernockenbereich 2 einen beidseitig abgeflachten Steuerabschnitt 66 mit einem schräg ansteigenden

Längsschlitz 60 aufweist. Die Trägerwelle 1 ist in jedem Steuernockenbereich 2 mit zwei Umfangsrippen 22 versehen, zwischen denen eine Führungsnut für das

Nockenelement 71 gebildet ist, und zwischen denen die Trägerwelle 1 bereichsweise angeschnitten ist. In den ähnlich Fig. 1 gebildeten Fenstern 75 ist das Nockenelement

71 , das etwa U-förmig ausgebildet ist, aus der Trägerwelle 1 aus- und einbewegbar, wobei es reiterartig auf dem abgeflachten Steuerabschnitt 66 gleitet. Ein den schrägen

Längsschlitz 60 durchsetzender Stift 79 bewirkt die Zwangsführung des

Nockenelementes 71 beim Verschieben des Steuerstabes 64 in beide Richtungen. Im Mittelbereich ist der Stift 79 in einem Gleitstück 62 angeordnet, das an den

Schrägflächen 67 des Längsschlitzes 60 entlang gleitet.

In den Ausführungen nach den Fig. 17 bis 31 ist das Umschließungselement 6 jeweils durch ein mehrgliedriges Element, insbesondere durch eine Kette 21 gebildet, deren Gelenkstifte 23 seitliche Laschen 24 verbinden, die auch die axiale Führung auf dem zwischen die Laschen 24 eingreifenden Nockenelement 71 bewirken. Die Kette 21 stellt in den Ausführungen nach den Fig. 17 bis 27 ein dehnfestes Umschließungselement 6 dar, das zur Anpassung der Umschließungslänge ausgestülpt wird. Dabei können ein oder zwei Gelenkstifte 23 bzw. Rollen 25 vom Nockenumfang angehoben werden, wobei sich die Laschen 24 durch Federwirkung jeweils dachartig aufstellen, wie aus den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der Fig. 23 bis 27 ersichtlich ist.

Die Höhe der Umfangsrippen 22 auf der Trägerwelle 1 ist zumindest so gewählt, dass die Gelenkstifte 23 oder die Rollen 25 an den Umfangsrippen 22 anliegen, und die Laschen 24 die Umfangsrippe 22 außen übergreifen, sodass die Kette 21 im Steuernockenbereich 2 axial festgelegt ist.

Wie Fig. 17 bis 19 zeigen, kann die Trägerwelle 1 zur Zufuhr eines Schmiermediums zum Nockenelement und zu den Kettengliedern Eintrittsbohrungen 19 in den Lagerbereichen 9 aufweisen. Der zugehörige Abschnitt des Steuerstabes 64 weist eine Umfangsnut 88 auf, deren Länge zumindest der Verschiebelänge des Steuerstabes 64 entspricht, und aus der Übertrittskanäle 89 in die abgeflachten Steuerabschnitte 66 führen. Das durch die Bohrungen 19 eintretende Schmiermedium gelangt über die Umfangsnut 88, die Übertrittskanäle 89 und den Steuerabschnitt 66 einerseits in den Längsschlitz 60 zu dessen Schrägflächen 67 und anderseits durch die Fenster 75 zwischen die Umfangsrippen 22 und an den Außenflächen des Nockenelementes 71 zu den einzelnen Kettengliedern, die durch das in der Kette 21 umlaufende Nockenelement 71 gleichmäßig mit dem Schmiermedium versorgt werden.

Wie oben erwähnt, ist bei einem dehnfesten Umschließungselement 6 eine Speicherung der jeweiligen Überschusslänge notwendig, die im Falle einer Kette 21 beispielsweise durch Ausstülpen der Kette in einem geeigneten Bereich des Umfangs erfolgen kann. In den Fig. 21 bis 24 sind hiefür zwei Federstreifen 35 vorgesehen, die über einen mittleren Gelenkstift 23 verlaufen und die beiden anschließenden Gelenkstifte 23 untergreifen. Die Federstreifen 35 sind so vorgespannt, dass sie die beiden untergriffenen Gelenkstifte 23 hochheben, wenn das Nockenelement 71 eingezogen wird. Fig. 22 zeigt die Maximalhubstellung, in der die Kette 21 rundum anliegt, und Fig. 23 zeigt eine Normalhubstellung.

Da, wie bereits mehrfach erwähnt, das Umschließungselement 6 sich nicht mitdreht, kann es, wie Fig. 25 zeigt, auch über eine aktiv steuerbare, hydraulische Kolben- Zylindereinheit 39 ortsfest am Zylinderblock 80 od. dgl. eingehängt werden. Fig. 26 zeigt dreieckige Gelenkslaschen 26, wobei zwischen den hochstehenden Enden eine Zugfeder 40 eingesetzt sind, die zwei Ausstülpungen 34 beaufschlagt. In Fig. 27 ist die Zugfeder 40 zwischen einem Gelenkstift 23 und dem übernächsten Gelenkstift 23 angeordnet, sodass eine Ausstülpung 34 zwischen diesen beiden Gelenkstiften gebildet und der mittlere Gelenkstift 23 hochgezogen ist. In beiden Ausführungen wird die Zugfeder beim Ausfahren des Nockenelementes 71 in die Maximalhubstellung weiter gespannt. Anstelle der Zugfedern 40 sind auch in diesen Ausführungen beaufschlagbare hydraulische Kolben-Zylindereinheiten einsetzbar. Insbesondere in der Ausführung nach Fig. 27 kann die Länge der Kette durch eine Kolben- Zylindereinheit an die kleinste Umfangslänge des Steuernockenbereiches 2 angepasst werden, wobei eine derartige Kolben-Zylindereinheit auch ein Kettenglied bzw. ein Laschenpaar ersetzen kann.

Alternativ kann, um die Kette 21 in der Länge justieren zu können, zumindest ein Gelenkstift 23 mit einem nicht gezeigten Exzenterbereich versehen sein, sodass die Verdrehung des Gelenkstiftes den Abstand zum nächsten Gelenkstift 23 verändert.

Die Fig. 28 bis 31 zeigen Ausführungen, in denen das Umschließungselement 6 als längenveränderliche Kette 21 gebildet ist, wobei die Längenänderung in den Laschen 24 möglich ist. Selbstverständlich können auch in dieser Ausführung Gelenkstifte mit Justierexzenterbereichen eingesetzt werden.

Fig. 29 zeigt eine rahmenartige Lasche 24 aus einem flexiblen Material, die sich um die beiden Gelenkstifte 23 schlingt. Zwischen den beiden Längsseiten ist eine Feder 32 angeordnet, die die Längsseiten auseinander spreizt. Die Laschen 24 können daher bei der Umfangsverlängerung gestreckt werden, sodass die Kette 21 länger wird, und verkürzen sich beim Einziehen des Nockenelementes 71. Die Feder 32 kann beliebig gestaltet sein, und nicht nur durch die schematisch gezeigte Druckfeder gebildet sein, sondern auch durch einen Gummipolster od. dgl.

Die Fig. 30 und 31 zeigen eine rahmenartige Lasche 24 aus einem federnden Material, beispielsweise Federdraht od. dgl., das auf Verkürzung des Abstandes zwischen den Gelenkstiften 23 vorgespannt ist (Fig. 30). Bei der Überführung des Nockenelementes 71 in die Maximalhubstellung wird jede Lasche 24 in die in Fig. 31 gezeigte Endstellung gestreckt. Die Laschen 24 können auch in ein gummiartiges Material eingegossen oder daran anvulkanisiert sein.

Die Fig. 17 bis 20 und 23 bis 31 zeigen jeweils Rollen 25, die auf den Gelenkstiften 23 gelagert sind. Die Rollen können beispielsweise aus einer hochverschleißfesten, reibungsarmen Keramik, beispielsweise aus Siliziumnitrid (Si₃N₄) hergestellt sein. Anstelle der Rollen 25 können auch Gleitkörper vorgesehen sein. In der Ausführung nach den Fig. 21 und 22 ist ein Gelenkstift verlängert und bildet den Lagerstift 48 für den gabelförmigen Halter 12 des Nockenfolgeelementes 10, in den der mit einem Gewinde 28 versehene Ventilschaft 11 einstellbar eingeschraubt und durch die Gegenmutter 27 befestigt ist. In der schematischen Darstellung nach den Fig. 23 und 27 ist der Halter 12 durch eine dreieckige Gelenksachse gebildet, in der das Nockenfolgeelement an einem zusätzlichen Lagerstift 48 angelenkt ist.

Das in den Fig. 32 bis 34 gezeigte Umschließungselement ist wiederum dehnfest und als Band od. dgl. ausgebildet. Fig. 32 zeigt eine schematische Möglichkeit der Speicherung des Bandes, indem die Überlänge in Form einer Ausstülpung 34 über zwei zueinander parallele, und auf Abstand gehaltene Umlenkrollen 36 und über eine Umlenkrolle 38 geführt ist, die beispielsweise mittels einer Feder 30, einer hydraulischen Kolben-Zylindereinheit od. dgl. nach außen beaufschlagt ist. Bei Vergrößerung der Umschließungslänge durch Ausfahren oder Schwenken des Nockenelementes 71 wird ein Stück des Umschließungselementes 6 aus der Ausstülpung 34 eingezogen, wodurch die Feder 30 stärker komprimiert wird. Bei Rückführung in die Normalhub- oder gar Nullhubstellung drückt die Feder 30 die Umlenkrolle 38 wieder weiter nach außen.

Die Fig. 33 und 34 zeigen eine Ausführung, in der die Ausstülpung 34 eine Abschnürung 37 des Umschließungselementes 6 aufweist, die elastisch nachgiebig ausgebildet ist. Die ausgezogenen Linien des Umschließungselementes 6 zeigen die Normalhubstellung. Strichliert mit aufgeweiteter Abschnürung 37 ist die Maximalhubstellung gezeichnet, in der die den Halter 12 aufnehmende Öse 47 von der Drehachse 8 weiter beabstandet ist.

Der in die Ausstülpung 34 eingeschobene Einsatz 54 weist eine Rast- oder Gewindebohrung 57 auf, in die das verrastbare oder mit Gewinde 28 versehene Ende des Ventilschaftes 11 eingeschoben oder eingeschraubt werden kann. Im letzteren Fall dient ein Gegenmutter 27 zur Längeneinstellung bzw. -festlegung des Nockenfolgeelementes 10. Die beim Ausschub des Nockenteils 71 wirkenden Kräfte weiten die Abschnürung 37 auf, deren einander berührende Bereiche sich voneinander entfernen. Die Abschnürung 37 erfolgt durch zwei miteinander durch Federn 33 verspannbare Klemmbacken 49. Die beiden Klemmbacken 49 können auch gleich ausgebildet sein, sodass je eine Verbindungsschraube in einen Klemmbacken 49 eingesetzt wird. Gegebenenfalls kann die Vorspannung der Federn 33 auch einstellbar sein.

Anstelle der Klemmbacken 49 ist auch eine verrastbare, elastisch aufweitbare Ab- Schnüreinrichtung denkbar, indem beispielsweise zwei identisch ausgebildete, mit Rasthaken und Rastöffnungen versehene Teile miteinander verklipst werden.

Zur Minimierung von Toleranzen ist es insbesondere bei der Herstellung von Ventiltrieben für Verbrennungsmotoren von Vorteil, wenn die Nockenwelle nach dem Zusammenbau geschliffen wird. Dabei dringt Schleifstaub in alle Hohlräume ein, der entfernt werden muss. Das Zerlegen und wieder Zusammenbauen nach dem Schleifen ist einerseits sehr aufwendig und führt andererseits wieder zu kleinen Ungenauigkeiten. Hier können die anhand der Fig. 17 bis 20 beschriebenen Schmiermittel-Zuführwege verwendet werden, um das Eindringen des Schleifstaubes ins Innere auszuschließen. Dies erfolgt dadurch, dass die Nockenwelle während des Schleifvorganges mit einer Flüssigkeit unter Druck durchspült wird, die über die Eintrittsbohrungen 19 ein- und an allen vorhandenen Austrittsmöglichkeiten wieder austritt. Hierfür eignet sich insbesondere die zum Schleifen verwendete Schleifflüssigkeit.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung, insbesondere Nockensteuerung, Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen oder dergleichen, mit einer Trägerwelle (1) und mit mindestens einem Steuernockenbereich (2), wobei in jedem Steuernockenbereich (2) ein drehbar angetriebenes, eine exzentrische Steuerfläche (4) aufweisendes Nockenelement (71) und ein durch das Nockenelement (71) verschieb- oder verschwenkbares Nockenfolgeelement (10), insbesondere ein Ventilstößel oder dergleichen, vorgesehen ist, wobei das Nockenelement (71 ) drehbar in einem flexiblen Umschließungselement (6) angeordnet ist, das mit dem Nockenfolgeelement (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschließungslänge des Umschließungselementes (6) und die Umfangslänge des Steuernockenbereiches (2) übereinstimmend veränderbar ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Steuernockenbereiches (2) in Übereinstimmung mit der Länge des Umschließungselementes (6) variabel veränderbar ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umschließungslänge des Umschließungselementes (6) an die jeweilige Umfangslänge des Steuernockenbereiches (2) anpassbar ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenelement (71) auf der Trägerwelle (1 ) in einer Radialebene aus- und einbewegbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerwelle (1 ) ein Steuerstab (64) längsverschiebbar angeordnet ist, und das Nockenelement

(71 ) eine Schrägfläche (72) aufweist, die mit einer Schrägfläche (67) des Steuerstabes (64) zusammenwirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerwelle (1 ) eine Steuerwelle (65) verdrehbar angeordnet ist, und das Nockenelement (71) einen Steg (74) aufweist, der mit einer spiralförmigen Steuerfläche (69) der Steuerwelle (65) zusammenwirkt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerwelle (1 ) eine Steuerwelle (94) verdrehbar angeordnet ist, und das Nockenelement (71 ) durch einen mit der Steuerwelle (94) verbundenen Kurbeltrieb (96, 97, 98) aus- und einbewegbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trägerwelle (1 ) eine Steuerwelle (65) verdrehbar angeordnet ist, und das Nockenelement (71 ) um eine zur Drehachse (8) der Trägerwelle (1 ) parallele Achse (77) schwenkbar angeordnet und mit einer Führungsfläche (78) versehen ist, die mit einem Kurbelzapfen (76) der Steuerwelle (65) zusammenwirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerwelle (1 ) längsverschiebbar in mindestens zwei Lagerelementen (16) angeordnet ist und eine Schrägfläche (7) aufweist, die mit einer Schrägfläche (72) des Nockenelementes (71) zusammenwirkt, wobei das Nockenelement (71 ) axial unverschiebbar gehalten ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aus- und einbewegbare Nockenelement (71 ) zwangsgeführt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerwelle (1 ) und das Nockenelement (71) Zufuhrkanäle für ein reibungsverminderndes Medium zur exzentrischen Steuerfläche (4) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) aus einem dehnfesten Material gebildet ist, und eine der maximalen Umfangslänge des Steuernockenbereiches (2) entsprechende

Umfangslänge aufweist, und dass die Differenz zwischen der Umschließungslänge und der Umfangslänge des Umschließungselementes (6) in mindestens einer variierbaren Ausstülpung (34) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (34) elastisch nachgiebig ist.

H. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (34) durch eine Feder (30, 35, 40) beaufschlagt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (34) mit einer elastisch nachgiebigen Abschnürung (37) versehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstülpung (34) durch eine beaufschlagbare Kolben-Zylindereinheit (39) variierbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) gelenkig verbundene Gliederelemente aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) eine Kette (21 ) ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (35, 40) bzw. die Kolben-Zylindereinheit (39) zwischen zwei Gelenkstiften (23) angreift.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Gelenkstift beidseitig vorsteht und einen Lagerstift (48) für einen Halter (12) des Nockenfolgeelementes (10) bildet.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) Teile aus unterschiedlichen Materialien aufweist, wobei zumindest ein Material in der Länge veränderbar, insbesondere elastisch dehnbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) eine Kette (21) ist, wobei die Kette (21) elastisch nachgiebige Laschen (24) aufweist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (24) rahmenartig ausgebildet sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen gegenüberliegenden Längsseiten jeder rahmenartigen Lasche (24) ein Federelement (32) angeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (24) aus einem Federdraht od. dgl. gebildet ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) aus einem elastisch dehnbaren Material besteht.

27. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) ein Band aus einem textilgebundenen Flächenmaterial aufweist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass dem elastisch dehnbaren Material eine Dehnungsbegrenzung zugeordnet ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Umschließungselement (6) die exzentrische Steuerfläche (4) des angetriebenen Nockenelementes (71) und eine nicht angetriebene Anlagefläche

(53) für das Nockenfolgeelement (10) umgibt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht angetriebene Anlagefläche (53) an einem ringförmigen Endbereich (17) eines Lagerelementes (16) vorgesehen ist, an dem die Trägerwelle (1) und/oder das

Nockenelement (71) drehbar gelagert ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lagerelement (16) und der Trägerwelle (1 ) und/oder dem Nockenelement (71 ) ein Wälzlager angeordnet ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch einer der Ansprüche 1 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umschließungselement (6) in einer zur Drehachse des Nockenelementes (71 ) senkrechten Ebene beweglich mit dem Nockenfolgeelement (10) in Verbindung steht.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Umschließungselement (6) in Verbindung stehende Ende des Nockenfolgeelementes (10) in einer vorrichtungsfesten Führung (86) geführt ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenfolgeelement (10) am Umschließungselement (6) mittels eines Lagerstiftes (48) angelenkt ist, der durch ein elastisches Element (31) aus Stahl, Gummi od. dgl. gegen die vorrichtungsfeste Anlagefläche (53) beaufschlagt ist.