WO2008116704A1

WO2008116704A1 - Ventiltrieb einer brennkraftmaschine mit einem deaktivierbaren tellerhubventil

Info

Publication number: WO2008116704A1
Application number: PCT/EP2008/051998
Authority: WO
Inventors: Harald Elendt
Original assignee: Schaeffler Kg
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2008-10-02
Also published as: DE102007013947A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb (1a,b) einer Brennkraftmaschine, mit einem deaktivierbaren Tellerhubventil (11), einer Federtellervorrichtung (13a,b) mit einem Federteller (12a,b), die auf dem Ventilschaft (15a,b) des Tellerhubventils verschieblich gelagert ist, einem Ventilbetätigungselement (2), dasdie Federtellervorrichtungin Öffnungsrichtung des Tellerhubventilshubbeaufschlagt, einer die Federtellervorrichtung in Schließrichtung des Tellerhubventils kraftbeaufschlagenden Ventilfeder (14) und mit einem zwischen einer das Tellerhubventil aktivierenden und deaktivierenden Stellung verschieblich gelagerten Koppelelement (20) zum Schließen eines Kraftflusses zwischen dem Ventilbetätigungselement und dem Tellerhubventil. Dabei soll das Koppelelement in einer Ausnehmung (21) des Ventilschaftsoder des Federtellers radial verschieblich gelagert sein, in der aktivierenden Stellung in eine der Ausnehmung des Ventilschafts zugewandte Aussparung (22) des Federtellers beziehungsweise in eine der Ausnehmung des Federtellerszugewandte Aussparung des Ventilschafts einrastenund eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Federtellerund dem Ventilschaft herstellen.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Ventiltrieb einer Brenn kraftmasch ine mit einem deaktivierbaren Tellerhubventil

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem deaktivierbaren, den Ladungswechsel der Brennkraftmaschine steuernden Tellerhubventil, einer einen Federteller aufweisenden Federtellervorrichtung, die auf dem Ventilschaft des Tellerhubventils mittels Schiebesitz gelagert ist, ei- nem Ventilbetätigungselement, das die Federtellervorrichtung in Öffnungsrichtung des Tellerhubventils hubbeaufschlagt, einer zwischen einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und dem Federteller eingespannten Ventilfeder, die die Federtellervorrichtung in Schließrichtung des Tellerhubventils kraftbeaufschlagt und mit zumindest einem zwischen einer das Tellerhubventil aktivie- renden und deaktivierenden Stellung verschieblich gelagerten Koppelelement zum Schließen eines Kraftflusses zwischen dem Ventilbetätigungselement und dem Tellerhubventil.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Ventiltrieb geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 195 22 720 A1 hervor und basiert prinzipiell auf der Idee, die in Schließrichtung des Tellerhubventils wirkende Ventilfeder bei deaktiviertem Tellerhubventil als sogenannte Lost-Motion-Feder zur Abstützung der bei deaktiviertem Tellerhub- ventil weiterhin bewegten Ventiltriebkomponenten zu nutzen. Zu diesem Zweck wird die üblicherweise starre Formschlussverbindung zwischen dem Federteller und dem Ventilschaft durch einen Schiebesitz ersetzt, so dass dann das die Federtellervorrichtung unmittelbar hubbeaufschlagende Ventilbetätigungsele- ment gemeinsam mit der Federtellervorrichtung auf dem Ventilschaft des deaktivierten Tellerhubventils hin- und hergleiten kann. Zur Aktivierung des Tellerhubventils ist in der vorgenannten Druckschrift ein im Ventilbetätigungselement verschieblich gelagertes Koppelelement vorgeschlagen, das sich in seiner aktivierenden Stellung einerseits am Ventilbetätigungselement und andererseits an der Stirnseite des Ventilschafts abstützt. Eine derartige Lösung erfordert jedoch einen beträchtlichen Herstell- und Kostenmehraufwand für die verschiebliche Lagerung und die Ansteuerung des Koppelmittels. Außerdem ist aus Gründen der Freigängigkeit des Ventilschafts gegenüber dem Ventilbetätigungselement der Durchmesser des dort als Kugel oder als Kolben vorgeschlagenen Koppelelements zumindest dem Ventilhub entsprechend zu dimensionieren. Die folglich mit dem Ventilhub zunehmende Massenträgheit des Koppelelements kann sich jedoch nachteilig auf die maximale Schaltdrehzahl der Brenn kraftmaschi- ne, d.h. dem Umschaltpunkt zwischen dem aktivierten und deaktivierten Zustand des Tellerhubventils auswirken, da für den Verschiebevorgang des Koppelelements lediglich das kurze drehzahlabhängige Zeitintervall zwischen den Öffnungsphasen des Tellerhubventils zur Verfügung steht. Dieser Nachteil trifft insbesondere auch für das als Kugel ausgebildete Koppelelement zu, da der mit dem Ventilhub zunehmende Kugeldurchmesser, ebenfalls aufgrund der erforderlichen Freigängigkeit gegenüber dem Ventilschaft, in gleichem Maße den erforderlichen Verschiebeweg der Kugel beeinflusst.

Aufgabe der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind. Eine wesentliche Zielsetzung dabei ist ein möglichst geringer Konstruktions- und Herstellaufwand für die Modifizierung gebräuchlicher Ventilbetätigungselemente, insbesondere bei herkömmlichen nockengesteuerten Ventiltrieben. Zusammenfassung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 , während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Federteller als Schiebehülse mit einer stirnseitigen Kontaktfläche für das Ventilbetätigungselement ausgebildet ist und dass das Koppelelement in einer Ausnehmung des Ventilschafts oder in einer Ausnehmung des Federtellers radial zum Ventilschaft verschieblich gelagert ist. Dabei rastet das Koppelelement in der das Tellerhubventil aktivierenden Stellung, den Schiebesitz zwischen dem Federteller und dem Ventilschaft übergreifend, in eine der Ausnehmung des Ventilschafts zugewandte Aussparung des Federtellers beziehungsweise in eine der Ausnehmung des Federtellers zugewandte Ausspa- rung des Ventilschafts ein und stellt eine sowohl in Öffnungs- als auch in Schließrichtung des Tellerhubventils wirksame, formschlüssige Verbindung zwischen dem Federteller und dem Ventilschaft her.

Die Verlagerung des Wirkortes des oder der Koppelelemente in den Bereich des Schiebesitzes der Federtellervorrichtung ermöglicht es zum einen, auf leichtbauende und kostengünstig herzustellende Ventilbetätigungselemente gemäß dem aktuellen Stand der Technik zurückgreifen zu können, wobei sich der Aufwand für deren Modifizierung im wesentlichen bereits daran erschöpft, eine geeignete Betätigungsfläche für die stirnseitige Kontaktfläche des Feder- tellers bereitzustellen. Zum anderen können das oder die Koppelelemente vergleichsweise kleinbauend und folglich massearm ausgeführt werden, da die Größe der Koppelelemente unabhängig von dem erforderlichen Freigang des Ventilschafts gegenüber dem Ventilbetätigungselement ist. Im Hinblick auf die Anordnung des oder der Koppelelemente besteht die Möglichkeit, diese entwe- der in zugehörigen Ausnehmungen des Ventilschafts oder in zugehörigen Ausnehmungen des Federtellers verschieblich zu lagern, wobei die Koppelelemente im Falle des aktivierten Tellerhubventils mit der zugehörigen Aussparung des Federtellers bzw. umgekehrt mit der zugehörigen Aussparung des Ventilschafts in Eingriff sind.

Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber dem in der eingangs genannten Druckschrift vorgeschlagenen Ventiltrieb besteht ferner darin, dass der Federteller bei aktiviertem Tellerhubventil nicht nur in dessen Schließrichtung sondern auch in Öffnungsrichtung formschlüssig mit dem Ventilschaft verbunden ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Ventilschaft mit einem in Schließrichtung des Tellerhubventils wirksamen Anschlagteil für die Federtellervorrichtung versehen ist. Ein solches Anschlagteil gewährleistet durch die gegenseitige Fixierung des Tellerhubventils und der Ventilfeder in der Brennkraftmaschine nicht nur eine vereinfachte Montage des Ventiltriebs, sondern kann für den Fall, dass in dem Ventiltrieb eine hydraulische Ventil- spielausgleichsvorrichtung bekannter Art integriert ist, sogar unerlässlich sein. Dies liegt daran begründet, dass sich die vergleichsweise starke Ventilfeder bei fehlendem Anschlagteil in vollem Umfang auf der Ventilspielausgleichsvorrich- tung abstützen und infolgedessen diese vollständig zusammendrücken würde.

Um ein unkontrolliertes Öffnen des deaktivierten Tellerhubventils sicher auszuschließen, ist es außerdem vorgesehen, dass das deaktivierte Tellerhubventil mit einer Ventilschließkraft an einem Ventilsitz abgestützt ist, welche durch ein von der Ventilfeder unabhängiges und das Tellerhubventil in Schließrichtung beaufschlagendes Federmittel erzeugt wird.

In weiterer Fortbildung der Erfindung sollen das Koppelelement als Kugel, die Ausnehmung als zylindrische Bohrung und die Aussparung als umlaufende Ringnut mit einem zum Kugelradius zumindest abschnittsweise komplementä- ren Nutgrund ausgebildet sein, wobei es besonders bevorzugt ist, dass mehrere, gleichmäßig über den Umfang des Ventilschafts verteilte Kugeln vorgesehen sind. Bei einer diesbezüglich ersten alternativen Ausgestaltung mit den im Federteller angeordneten Bohrungen und der im Ventilschaft angeordneten Ringnut soll die Federtellervorrichtung folgende Merkmale aufweisen: a) der Federteller weist einen inneren Hülsenabschnitt mit der Kontaktfläche für das Ventilbetätigungselement, einen zum inneren Hülsenabschnitt konzentrischen äußeren Hülsenabschnitt, einen ringförmigen Hülsenboden, der den inneren Hülsenabschnitt mit dem äußeren Hülsenabschnitt verbindet, und einen sich vom äußeren Hülsenabschnitt radial auswärts erstre- ckenden und als Auflage für die Ventilfeder dienenden Ringkragen auf, wobei der die durchgehenden Bohrungen mit den darin gelagerten Kugeln aufweisende und auf dem Ventilschaft gelagerte innere Hülsenabschnitt, der äußere Hülsenabschnitt und der Hülsenboden einen zum Ventilbetätigungselement hin offenen Ringraum begrenzen; b) eine im Ringraum angeordnete und am Hülsenboden abgestützte Druckfeder sowie c) ein um den inneren Hülsenabschnitt konzentrisch angeordneter, relativ zum Federteller gegen die Kraft der Druckfeder axial verschieblicher und hubgesteuerter Stützring mit einer die Kugeln radial einwärts abstützenden Steuerfläche, die einen in axialer Richtung des Stützrings veränderlichen

Stützabstand zur Ringnut aufweist derart, dass ein erster Längsabschnitt der Steuerfläche die Kugeln in der das Tellerhubventil aktivierenden Stellung gegen die Ringnut abstützt und dass ein zweiter Längsabschnitt der Steuerfläche die Kugeln in der das Tellerhubventil deaktivierenden Stel- lung aus der Ringnut freigibt.

Dabei kann es ferner zweckmäßig sein, wenn der erste Längsabschnitt der Steuerfläche einen im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel aufweist. Durch die dann verklemmt zwischen dem Stützring und der Ringnut ein- gespannten Koppelelemente können die Kraft und der erforderliche Bauraum der den Stützring beaufschlagenden Druckfeder auf ein Minimum reduziert werden, ohne dass die Gefahr einer unbeabsichtigten Verschiebung der Kop- pelelemente in die das Tellerhubventil deaktivierende Stellung besteht.

Im Hinblick auf günstige Herstellkosten kann es ebenfalls zweckmäßig sein, den Federteller in der oben genannten Ausführung als einteiliges Blechumformteil herzustellen.

Bei einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Bohrungen im Ventilschaft und die Ringnut im Federteller angeordnet sind und die gleichsam eine kinematische Umkehrung der oben genannten ersten alternativen Ausgestaltung darstellt, ist die folgende Merkmalskombination vorgesehen: a) der Federteller weist einen auf dem Ventilschaft gelagerten Hülsenabschnitt mit der Kontaktfläche für das Ventilbetätigungselement und einen sich vom Hülsenabschnitt radial auswärts erstreckenden und als Auflage für die Ventilfeder dienenden Ringkragen auf; b) der Ventilschaft weist eine zum Ventilbetätigungselement hin offene Sacklochbohrung und die durchgehenden, in der Sacklochbohrung mündenden Bohrungen mit den darin gelagerten Kugeln auf; c) eine in der Sacklochbohrung angeordnete und am Sacklochboden abge- stützte Druckfeder sowie d) ein in der Sacklochbohrung gegen die Kraft der Druckfeder axialver- schieblich gelagerter, hubgesteuerter Stützstift mit einer die Kugeln radial auswärts abstützenden Steuerfläche, die einen in axialer Richtung des Stützstifts veränderlichen Stützabstand zur Ringnut aufweist derart, dass ein erster Längsabschnitt der Steuerfläche die Kugeln in der das Tellerhubventil aktivierenden Stellung gegen die Ringnut abstützt und dass ein zweiter Längsabschnitt der Steuerfläche die Kugeln in der das Tellerhubventil deaktivierenden Stellung aus der Ringnut freigibt.

Dabei soll das in Schließrichtung des Tellerhubventils wirksame Anschlagteil als auf dem Ventilschaft aufgesetzte Kappe ausgebildet sein, die den Ventilschaft mit einem stirnseitig eine radialen Vorsprung bildenden und auf dem Ventilschaft mittels einer Schnappverbindung axial fixierten Kappenhemd umschließt und einen auf der Stirnseite des Ventilschafts verlaufenden Kappenboden mit einer Öffnung für einen axial aus dem Ventilschaft herausragenden Endabschnitt des Stützstifts aufweist.

Eine zusätzliche Funktion eines solchen, kostengünstig herzustellenden Anschlagteils kann schließlich dadurch gegeben sein, dass der Kappenboden als Axialanschlag für eine Axialschulter des einen im Durchmesser abgesetzten Endabschnitt aufweisenden Stützstifts dient.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs, der jeweils als nockengesteuerter Rollenschlepphebel-Ventiltrieb ausgebildet ist, teilweise schematisch dargestellt sind. Sofern es nicht anders erwähnt ist, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:

Figur 1 eine längsgeschnittene Gesamtdarstellung einer ersten alternativen Ausgestaltung des Ventiltriebs während der Nockengrundkreisphase;

Figur 2 eine vergrößerte Ansicht der Federtellervorrichtung aus Figur 1 ;

Figur 3 den Ventiltrieb gemäß Figur 1 bei deaktiviertem Tellerhubventil während der Nockenhubphase;

Figur 4 eine vergrößerte Ansicht der Federtellervorrichtung aus Figur 3; Figur 5 eine längsgeschnittene Gesamtdarstellung einer zweiten alternativen Ausgestaltung des Ventiltriebs während der Nockengrundkreisphase;

Figur 6 eine vergrößerte Ansicht der Federtellervorrichtung aus Figur 5;

Figur 7 den Ventiltrieb gemäß Figur 5 bei deaktiviertem Tellerhubventil während der Nockenhubphase und

Figur 8 eine vergrößerte Ansicht der Federtellervorrichtung aus Figur 7.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Ein in Figur 1 dargestellter und mit 1 a bezeichneter Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine umfasst ein als Schlepphebel ausgebildetes Ventilbetätigungselement 2 mit drehbar gelagerter Rolle 3, einen den Schlepphebel 2 betätigenden Nocken 4 einer Nockenwelle, ein den Schlepphebel 2 an dessen einem Ende 5 schwenkbeweglich lagerndes Abstützelement 6 mit hydraulischer Ven- tilspielausgleichsvorrichtung 7 bekannter Art, welches in einem hier nur angedeuteten Zylinderkopf 8 der Brennkraftmaschine stationär gelagert ist, ein in einer Ventilschaftführung 9a längsbeweglich gelagertes und gegenüber einem Ventilsitz 10 öffnendes und schließendes Tellerhubventil 11 und eine zwischen dem Zylinderkopf 8 und einem Federteller 12a einer Federtellervorrichtung 13a eingespannte und die Federtellervorrichtung 13a in Schließrichtung des Tellerhubventils 11 kraftbeaufschlagende Ventilfeder 14.

Die mittels Schiebesitz auf dem Ventilschaft 15a (oder optional auf einer auf dem Ventilschaft festgelegten Adapterhülse) gelagerte Federtellervorrichtung 13a dient der Deaktivierung des Tellerhubventils 11 und ist in Figur 2 vergrößert dargestellt. Der als Schiebehülse ausgebildete Federteller 12a weist eine stirnseitige Kontaktfläche 16 für eine Betätigungsfläche 17 des Schlepphebels 2 auf, dessen anderes Ende 18 den Ventilschaft 15a mit einer langlochartigen Freinehmung 19 umgreift und folglich nicht unmittelbar das Tellerhubventil 11 sondern den Federteller 12a hubbeaufschlagt. Zur Aktivierung des Tellerhubventils 11 wird der Kraftfluss zwischen diesem und dem Schlepphebel 2 durch ansteuerbare Koppelelemente 20 geschlossen, die eine sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung des Tellerhubventils 11 wirksame formschlüssige Verbindung zwischen dem Federteller 12a und dem Ventilschaft 15a herstellen. Die hier als Kugeln ausgeführten Koppelelemente 20 sind in Ausnehmungen 21 des Federtellers 12a, welche jeweils als durchgehende zy- lindrische Bohrung ausgebildet sind, radial verschieblich gelagert. In ihrer das Tellerhubventil 11 aktivierenden Stellung übergreifen Sie den Schiebesitz zwischen dem Federteller 12a und dem Ventilschaft 15a und rasten in eine den Bohrungen 21 zugewandte und als umlaufende Ringnut ausgebildete Aussparung 22 des Ventilschafts 15a ein. Zur Minimierung der Hertzschen Kontakt- pressungen zwischen den Kugeln 20 und der Ringnut 22 weist diese einen zum Kugelradius abschnittsweise komplementären Nutgrund 23 auf, hier in Form eines sogenannten gotischen Profils. Ein solches Profil weicht von der reinen Kreisbogenform dadurch ab, dass die oberhalb und unterhalb eines Freistichs 24 verlaufenden Radien des Nutgrunds 23 von in Längsrichtung des Tellerhubventils 11 zueinander versetzt angeordneten Mittelpunkten ausgehen und geringfügig größer als der Kugelradius sind.

Zur Ansteuerung der Kugeln 20, d.h. zur Einleitung deren Verlagerungsbewegung zwischen der das Tellerhubventil 11 aktivierenden und deaktivierenden Stellung, dient ein zu einem inneren Hülsenabschnitt 25 des Federtellers 12a konzentrischer Stützring 26, der selbst mittels einer hier nur schematisch dargestellten Aktuatorik 27 hubgesteuert und relativ zum Federteller 12a gegen die Kraft einer Druckfeder 28 axial verschieblich angeordnet ist. Die Druckfeder 28 verläuft in einem zum Schlepphebel 2 hin offenen Ringraum 29, der durch den inneren Hülsenabschnitt 25, einen zu diesem konzentrischen äußeren Hülsenabschnitt 30 sowie einen diese verbindenden und die Druckfeder 28 abstützenden Hülsenboden 31 gebildet ist. Der als einteiliges Blechumformteil hergestellte Federteller 12a weist ferner einen sich vom äußeren Hülsenabschnitt 30 radial auswärts erstreckenden Ringkragen 32 auf, der als Auflage für die Ventilfeder 14 dient.

In den Figuren 1 und 2 befinden sich die Kugeln 20 in der das Tellerhubventil 11 aktivierenden Stellung, wobei sich die Kugeln 20 seitens des Ventilschafts 15a gegen den Nutgrund 23 der Ringnut 22 und seitens des Stützrings 26 gegen einen ersten Längsabschnitt 33 einer Steuerfläche 34a abstützen. In dieser Stellung liegt ein geschlossener Kraftfluss zwischen der Betätigungsfläche 17 des Schlepphebels 2 über die Kontaktfläche 16 des Federtellers 12a, die Bohrungen 21 , die Kugeln 20, die Ringnut 22 und dem Tellerhubventil 11 vor, so dass dieses der zyklischen Öffnungs- und Schließbewegung des Nockens 4 folgt. Dabei weist der erste Längsabschnitt 33 der Steuerfläche 34a des hier rotationssymmetrisch ausgebildeten Stützrings 26 einen im Selbsthemmungs- bereich liegenden Konuswinkel im Bereich von etwa 5-10° zur Längsrichtung des Tellerhubventils 11 auf, um ein unkontrolliertes Lösen der sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung des Tellerhubventils 11 wirksamen formschlüssigen Verbindung zwischen dem Federteller 12a und dem Ventilschaft 15a sicher zu verhindern.

Der demgegenüber deaktivierte Zustand des Tellerhubventils 11 ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Dieser Zustand wird während der Grundkreisphase des Nockens 4 durch Hubbetätigung des Stützrings 26 mittels der Aktuatorik 27 gegen die Kraft der Druckfeder 28 eingeleitet. Seitens des Stützrings 26 sind die Kugeln 20 nunmehr von einem zweiten Längsabschnitt 35 der Steuerfläche 34a mit größerem Stützabstand zur Ringnut 22 umgeben, so dass die Kugeln 20 während der darauf folgenden Hubphase des Nockens 4 aus der Ringnut 22 freigegeben werden und durch den zweiten Längsabschnitt 35 gegen Herausfallen aus der Federtellervorrichtung 13a gesichert sind. In dieser das Teller- hubventil 11 deaktivierenden Stellung der Kugeln 20 ist der Kraftfluss zwischen der Betätigungsfläche 17 des Schlepphebels 2 und dem Tellerhubventil 11 unterbrochen, und die Federtellervorrichtung 13a gleitet gegen die Kraft der Ventilfeder 14 auf dem nun ruhenden Ventilschaft 15a hin und her.

Alternativ zu dem hier dargestellten Stützring 26 mit rotationssymmetrischer Steuerfläche 34a kann es zur Reduzierung der Kontaktpressungen am Stützring 26 auch vorgesehen sein, die Kugeln 20 in geeignet geformten Längsmulden zu führen, die sich auch in Umfangsrichtung eines so modifizierten Stützrings an die Kugeln 20 anschmiegen.

Ein unkontrolliertes Öffnen des im deaktivierten Zustand während der Hubphase des Nockens 4 von der Ventilfeder 14 entkoppelten Tellerhubventils 11 kann ferner durch ein in den Figuren 1 und 3 schematisch dargestelltes Federmittel 36 verhindert werden, das über eine im Belieben des Fachmanns liegende Mechanik beispielsweise auf einen am Ende des Ventilschafts 15a ausgebildeten Ringkragen 37 in Schließrichtung des Tellerhubventils 11 einwirkt.

Zur Erweiterung der Ventiltriebsvariabilität kann es schließlich vorgesehen sein, dass der Schlepphebel 2 nicht nur einer festen Nockenerhebung folgt, sondern im Falle einer stufenlosen Ventiltriebsvariabilität einer modulierten Nockenerhebung oder, wie hier angedeutet, auch durch ein auf der Nockenwelle axial verschieblich gelagertes Nockenpaket mit selektiv aufschaltbaren Nocken 4 und 38 unterschiedlicher Erhebung beaufschlagt wird. Eine derartige Option ist im Stand der Technik bekannt und erschließt sich dem Fachmann beispielsweise aus der EP 0 798 451 B1. Ein wesentliches Element derartiger Nockensteuerungen stellt bekanntlich das eine Innenverzahnung 39 aufweisende Nockenpaket dar, das auf einer entsprechenden Außenverzahnung einer Antriebswelle längsbeweglich, jedoch verdrehgesichert gelagert ist.

In den Figuren 5 und 6 ist eine zweite alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1 b offenbart. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber dem zuvor erläuterten Ventiltrieb 1 a besteht in der kinema- tisch quasi umgekehrten Anordnung der Koppelelemente 20 zur Herstellung der formschlüssigen Verbindung zwischen einer Federtellervorrichtung 13b und dem Tellerhubventil 11. Wie es insbesondere aus Figur 6 hervorgeht, sind hierbei zwar ebenfalls die Koppelelemente 20 als Kugeln, die Ausnehmungen 21 als durchgehende Bohrungen und die Aussparung 22 als Ringnut ausgebildet, jedoch sind die Bohrungen 21 mit den darin gelagerten Kugeln 20 in einem Ventilschaft 15b und die Ringnut 22 in einem auf dem Ventilschaft 15b gelagerten Hülsenabschnitt 40 eines Federtellers 12b angeordnet. Der Ventilschaft 15b weist eine zum Schlepphebel 2 hin offene Sacklochbohrung 41 auf, in der die Bohrungen 21 münden und an dessen Sacklochboden die Druckfeder 28 abgestützt ist. Ein in der Sacklochbohrung 41 gegen die Kraft der Druckfeder 28 axial verschieblich gelagerter Stützstift 42, der an einem aus dem Ventilschaft 15b herausragenden Endabschnitt von der Aktuatorik 27 hubgesteuert ist, weist eine die Kugeln 20 radial auswärts abstützende Steuerfläche 34b mit einem in axialer Richtung des Stützstifts 42 veränderlichen Abstand zur Ringnut 22 auf.

In der das Tellerhubventil 11 aktivierenden Stellung der Kugeln 20 werden diese von dem ersten Längsabschnitt 33 der Steuerfläche 34b gegen die Ringnut 22 abgestützt und erzeugen, wie für die erste alternative Ausgestaltung erläutert, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Federteller 12b und dem Tellerhubventil 11.

Eine Deaktivierung des Tellerhubventils 11 wird wiederum in der dargestellten Grundkreisphase des Nockens 4 eingeleitet, in dem die Aktuatorik 27 abgesenkt und der Stützstift 42 um den entsprechenden Hub in das Innere der Sacklochbohrung 41 verlagert werden. Diese Stellung des Stützstifts 42, bei der die Kugeln 20 aufgrund des zweiten Längsabschnitts 35 der Steuerfläche 34b mit größerem Abstand zur Ringnut 22 aus dieser freigegeben sind, ist in den Figuren 7 und 8 für die darauf folgende Hubphase des Nockens 4 mit bereits auf dem Ventilschaft 15b verschobenen Federteller 12b dargestellt. Aus Figur 8 ist weiterhin erkennbar, dass der zweite Längsabschnitt 35 der Steuer- fläche 34b nicht rotationssymmetrisch, d.h. zylindrisch ausgebildet ist, sondern mit den Kugeln 20 zusammenwirkende Längsmulden 43 aufweist. In diesem Fall sind drei Längsmulden 43 und drei Kugeln 20 vorgesehen.

Ein für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung zweckmäßigerweise ebenfalls vorzusehendes Detail betrifft ein in Schließrichtung des Tellerhubventils 11 wirksames Anschlagteil 44 für die Federtellervorrichtung 13b. Aus Figur 6 ist ersichtlich, dass die Kontaktfläche 16 des Federtellers 12b nicht nur mit der Betätigungsfläche 17 des Schlepphebels 2, sondern bei geschlossenem TeI- lerhubventil 11 auch mit dem Anschlagteil 44 zusammenwirkt, das hier als auf den Ventilschaft 15b aufgesetzte Kappe ausgebildet ist. Diese weist gemäß Figur 8 ein den Ventilschaft 15b umschließendes und mittels einer Schnappverbindung 45 axial fixiertes Kappenhemd 46 auf, das stirnseitig einen radialen Vorsprung gegenüber dem Ventilschaft 15b bildet. Dieser radiale Vorsprung dient als axiale Wegbegrenzung für die Kontaktfläche 16 des Federtellers 12b. Ein auf der Stirnseite des Ventilschafts 15b verlaufender Kappenboden 47 weist eine Öffnung 48 für den Endabschnitt des Stützstifts 42 auf. Der Endabschnitt ist unter Bildung einer Axialschulter 49 im Durchmesser abgesetzt, so dass der Kappenboden 47 gleichzeitig als verliersichernder Axialanschlag für den Stützstift 42 dient.

Wie bereits eingangs erläutert, bestehen die wesentlichen Funktionen der Kappe 44 zum einen darin, eine für die Montage des Ventiltriebs 1 b zweckmäßige Einspannung der Ventilfeder 14 zwischen dem Zylinderkopf 8 und dem als Auf- läge für die Ventilfeder 14 dienenden Ringkragen 32 zu schaffen, der sich hier vom Hülsenabschnitt 40 des Federtellers 12b radial auswärts erstreckt. Zum anderen wird, aufgrund der dann äußeren Kraftfreiheit des geschlossenen Tellerhubventils 11 , die Ausgleichsfunktion der hydraulischen Ventilspielaus- gleichsvorrichtung 7 nicht beeinträchtigt.

In beispielhafter Konkretisierung des in den Figuren 1 und 3 schematisch dargestellten Federmittels 36 zur Erzeugung einer Ventilschließkraft gegenüber dem Ventilsitz 10 ist in den Figuren 5 und 7 eine modifizierte Ventilschaftführung 9b dargestellt. Jedoch wird auf eine detaillierte Beschreibung dieser Ventilschaftführung 9b, die Gegenstand einer separaten Patentanmeldung ist, an dieser Stelle verzichtet. Deren grundlegendes Funktionsprinzip basiert auf Rastkörpern 50, die von dem Federmittel 36 in Schließrichtung des Tellerhubventils 11 belastet sind und die bei geschlossenem Tellerhubventil 11 in den Ventilschaft 15b einrasten und das Tellerhubventil 11 in Schließrichtung kraftbeaufschlagen.

Liste der Bezugszahlen

1 a,b Ventiltrieb

2 Ventilbetätigungselement / Schlepphebel 3 Rolle

4 Nocken

5 eines Ende des Schlepphebels

6 Abstützelement

7 hydraulische Ventilspielausgleichsvorrichtung 8 Zylinderkopf

9a, b Ventilschaftführung

10 Ventilsitz

11 Tellerhubventil 12a,b Federteller 13a,b Federtellervorrichtung

14 Ventilfeder

15a,b Ventilschaft

16 Kontaktfläche des Federtellers

17 Betätigungsfläche des Schlepphebels 18 anderes Ende des Schlepphebels

19 Freinehmung des Schlepphebels

20 Koppelelement / Kugel

21 Ausnehmung / Bohrung

22 Aussparung / Ringnut 23 Nutgrund

24 Freistich

25 innerer Hülsenabschnitt des Federtellers

26 Stützring

27 Aktuatorik 28 Druckfeder

29 Ringraum

30 äußerer Hülsenabschnitt des Federtellers 31 Hulsenboden des Federtellers

32 Ringkragen

33 erster Längsabschnitt der Steuerfläche

34a,b Steuerfläche

35 zweiter Längsabschnitt der Steuerfläche

36 Federmittel

37 Ringkragen des Ventilschafts

38 Nocken

39 Innenverzahnung

40 Hülsenabschnitt des Federtellers

41 Sacklochbohrung

42 Stützstift

43 Längsmulde

44 Anschlagteil/Kappe

45 Schnappverbindung

46 Kappenhemd

47 Kappenboden

48 Öffnung

49 Axialschulter

50 Rastkörper

Claims

Patentansprüche

Ventiltrieb (1 a,b) einer Brennkraftmaschine, mit einem deaktivierbaren, den Ladungswechsel der Brennkraftmaschine steuernden Tellerhubventil (11 ), einer einen Federteller (12a,b) aufweisenden Federtellervorrichtung (13a,b), die auf dem Ventilschaft (15a,b) des Tellerhubventils (11 ) mittels Schiebesitz gelagert ist, einem Ventilbetätigungselement (2), das die Fe- dertellervorrichtung (13a,b) in Öffnungsrichtung des Tellerhubventils (11 ) hubbeaufschlagt, einer zwischen einem Zylinderkopf (8) der Brennkraftmaschine und dem Federteller (12a,b) eingespannten Ventilfeder (14), die die Federtellervorrichtung (13a,b) in Schließrichtung des Tellerhubventils (11 ) kraftbeaufschlagt und mit zumindest einem zwischen einer das TeI- lerhubventil (11 ) aktivierenden Stellung und einer das Tellerhubventil (11 ) deaktivierenden Stellung verschieblich gelagerten Koppelelement (20) zum Schließen eines Kraftflusses zwischen dem Ventilbetätigungselement (2) und dem Tellerhubventil (11 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Federteller (12a,b) als Schiebehülse mit einer stirnseitigen Kontaktfläche (16) für das Ventilbetätigungselement (2) ausgebildet ist und dass das

Koppelelement (20) in einer Ausnehmung (21 ) des Ventilschafts (15b) oder in einer Ausnehmung (21 ) des Federtellers (12a) radial zum Ventilschaft (15a,b) verschieblich gelagert ist, wobei das Koppelelement (20) in der das Tellerhubventil (11 ) aktivierenden Stellung, den Schiebesitz zwi- sehen dem Federteller (12a,b) und dem Ventilschaft (15a,b) übergreifend, in eine der Ausnehmung (21 ) des Ventilschafts (15b) zugewandte Aussparung (22) des Federtellers (12b) beziehungsweise in eine der Ausnehmung (21 ) des Federtellers (12a) zugewandte Aussparung (22) des Ventilschafts (15a) einrastet und eine sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schließrichtung des Tellerhubventils (11 ) wirksame, formschlüssige Verbindung zwischen dem Federteller (12a,b) und dem Ventilschaft (15a, b) herstellt.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (15b) mit einem in Schließrichtung des Tellerhubventils (11 ) wirksamen Anschlagteil (44) für die Federtellervorrichtung (13b) versehen ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das deaktivierte Tellerhubventil (11 ) mit einer Ventilschließkraft an einem Ventilsitz (10) abgestützt ist, welche Ventilschließkraft durch ein von der Ventilfeder (14) unabhängiges und das Tellerhubventil (11 ) in Schließrichtung beauf- schlagendes Federmittel (36) erzeugt wird.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (20) als Kugel, die Ausnehmung (21 ) als zylindrische Bohrung und die Aussparung (22) als umlaufende Ringnut mit einem zum Kugelra- dius zumindest abschnittsweise komplementären Nutgrund (23) ausgebildet sind.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, gleichmäßig über den Umfang des Ventilschafts (15a,b) verteilte Kugeln (20) vorgesehen sind.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die im Federteller (12a) angeordneten Bohrungen (21 ), die im Ventilschaft (15a) angeordnete Ringnut (22) und die Federtellervorrichtung (13a) mit folgenden Merk- malen: a) der Federteller (12a) weist einen inneren Hülsenabschnitt (25) mit der Kontaktfläche (16) für das Ventilbetätigungselement (2), einen zum inneren Hülsenabschnitt (25) konzentrischen äußeren Hülsenabschnitt (30), einen ringförmigen Hülsenboden (31 ), der den inneren Hülsenabschnitt (25) mit dem äußeren Hülsenabschnitt (30) verbindet, und einen sich vom äußeren Hülsenabschnitt (30) radial auswärts erstreckenden und als Auflage für die Ventilfeder (14) dienenden Ringkragen (32) auf, wobei der die durchgehenden Bohrungen (21 ) mit den darin gelagerten Kugeln (20) aufweisende und auf dem Ventilschaft (15a) gelagerte innere Hülsenabschnitt (25), der äußere Hülsenabschnitt (30) und der Hülsenboden (31 ) einen zum Ventilbetäti- gungselement (2) hin offenen Ringraum (29) begrenzen; b) eine im Ringraum (29) angeordnete und am Hülsenboden (31 ) abgestützte Druckfeder (28) sowie c) ein um den inneren Hülsenabschnitt (25) konzentrisch angeordneter, relativ zum Federteller (12a) gegen die Kraft der Druckfeder (28) axial verschieblicher und hubgesteuerter Stützring (26) mit einer die Kugeln (20) radial einwärts abstützenden Steuerfläche (34a), die einen in axialer Richtung des Stützrings (26) veränderlichen Stützabstand zur Ringnut (22) aufweist derart, dass ein erster Längsabschnitt (33) der Steuerfläche (34a) die Kugeln (20) in der das Tellerhubventil (11 ) aktivierenden Stellung gegen die Ringnut (22) abstützt und dass ein zweiter Längsabschnitt (35) der Steuerfläche (34a) die Kugeln (20) in der das Tellerhubventil (11 ) deaktivierenden Stellung aus der Ringnut (22) freigibt.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längsabschnitt (33) der Steuerfläche (34a) einen im Selbsthemmungsbereich liegenden Konuswinkel aufweist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Feder- teller (12a) als einteiliges Blechumformteil hergestellt ist.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die im Ventilschaft (15b) angeordneten Bohrungen (21 ), die im Federteller (12b) angeordnete Ringnut (22) und die folgenden Merkmale: a) der Federteller (12b) weist einen auf dem Ventilschaft (15b) gelagerten Hülsenabschnitt (40) mit der Kontaktfläche (16) für das Ventilbetätigungselement (2) und einen sich vom Hülsenabschnitt (40) radial auswärts erstreckenden und als Auflage für die Ventilfeder (14) dienenden Ringkragen (32) auf; b) der Ventilschaft (15b) weist eine zum Ventilbetätigungselement (2) hin offene Sacklochbohrung (41 ) und die durchgehenden, in der Sack- lochbohrung (41 ) mündenden Bohrungen (21 ) mit den darin gelagerten Kugeln (20) auf; c) eine in der Sacklochbohrung (41 ) angeordnete und am Sacklochboden abgestützte Druckfeder (28) sowie d) ein in der Sacklochbohrung (41 ) gegen die Kraft der Druckfeder (28) axialverschieblich gelagerter, hubgesteuerter Stützstift (42) mit einer die Kugeln (20) radial auswärts abstützenden Steuerfläche (34b), die einen in axialer Richtung des Stützstifts (42) veränderlichen Stützabstand zur Ringnut (22) aufweist derart, dass ein erster Längsabschnitt (33) der Steuerfläche (34b) die Kugeln (20) in der das Tellerhubventil (11 ) aktivierenden Stellung gegen die Ringnut (22) abstützt und dass ein zweiter Längsabschnitt (35) der Steuerfläche (34b) die Kugeln (20) in der das Tellerhubventil (11 ) deaktivierenden Stellung aus der Ringnut (22) freigibt.

10. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagteil (44) als auf dem Ventilschaft (15b) aufgesetzte Kappe ausgebildet ist, welche Kappe den Ventilschaft (15b) mit einem stirnseitig eine radialen Vorsprung bildenden und auf dem Ventilschaft (15b) mittels einer Schnappverbindung (45) axial fixierten Kappenhemd (46) umschließt und einen auf der Stirnseite des Ventilschafts (15b) verlaufenden Kappenboden (47) mit einer Öffnung (48) für einen axial aus dem Ventilschaft (15b) herausragenden Endabschnitt des Stützstifts (42) aufweist.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenboden (47) als Axialanschlag für eine Axialschulter (49) des einen im Durchmesser abgesetzten Endabschnitt aufweisenden Stützstifts (42) dient.