WO2009027179A1 - Brennkraftmaschine mit variablem gaswechselventiltrieb - Google Patents

Brennkraftmaschine mit variablem gaswechselventiltrieb Download PDF

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WO2009027179A1
WO2009027179A1 PCT/EP2008/060143 EP2008060143W WO2009027179A1 WO 2009027179 A1 WO2009027179 A1 WO 2009027179A1 EP 2008060143 W EP2008060143 W EP 2008060143W WO 2009027179 A1 WO2009027179 A1 WO 2009027179A1
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combustion engine
internal combustion
control sections
actuating
actuating pins
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PCT/EP2008/060143
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Arnold
Andreas Nendel
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Schaeffler Kg
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    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
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    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
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    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L2013/0052—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/02—Formulas

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with variable gas exchange valve drive, which has a carrier shaft, a non-rotatably mounted on the carrier shaft and longitudinally displaceable cam piece with helical sliding grooves and serving for moving the cam piece adjusting device.
  • the adjusting device comprises a group of actuating elements with controllable actuating pins, which are aligned transversely to the carrier shaft and spaced from each other to the carrier shaft, each extending between a control portion of the associated actuating element and the cam piece and can be coupled into at least one of the sliding grooves.
  • the diameter of the actuating pins is significantly smaller than the dimensioning of the control sections in the longitudinal direction of the carrier shaft.
  • An internal combustion engine with such a gas exchange valve drive is previously known from EP 0 798 451 B1 considered as generic.
  • the there proposed cam piece is rotatably with a In ⁇ envertechnikung on a support shaft with external teeth, but arranged longitudinally displaceable and has three immediately adjacent cams with different elevations.
  • For operating point-dependent longitudinal adjustment of the cam piece in which in each case one of the elevations by means of a Nockenfol- gers is transferred to a gas exchange valve, serves a four-element comprehensive and cooperating with two sliding grooves actuator.
  • Such configurations are in particular those according to the cited document, in which a sliding groove is associated with two actuating pins, and a further configuration with three actuating elements and two sliding grooves, the middle actuating element being assigned both sliding grooves.
  • This further configuration is also provided for a three-stage gas exchange valve drive.
  • the object of the present invention is to further develop an internal combustion engine with a variable gas exchange valve drive of the type mentioned at the beginning in such a way that, despite the relatively large-sized control sections, a very close juxtaposition of the actuation pins within the same group of actuators is made possible.
  • control sections are designed to be cylindrical and the adjusting elements are arranged in such a way in the internal combustion engine, that the immediately adjacent actuating pins driving control sections have central axes which are offset from each other over the circumference of the carrier shaft. Due to the fact that the control sections are not arranged in common longitudinal alignment with the carrier shaft, the minimum distance of the actuating pins with respect to the collision freedom of the control sections can be significantly smaller than the outer diameter of the control sections and consequently a particularly compact mutual arrangement of the control elements within their group.
  • control elements should have concentrically arranged control sections and actuating pins, wherein the central axes of the immediately adjacent actuating pins associated control sections are skewed to each other.
  • the central axes of the Adjusting elements to cut the longitudinal axis of the carrier shaft, the known and proven in the prior art engagement conditions between the actuating pins and the sliding grooves can be maintained.
  • the actuating elements eccentrically to each other arranged control sections and actuating pins, wherein the central axes of the control sections parallel to each other and alternately spaced from the longitudinal axis of the support shaft and wherein the central axes of the actuating pins also parallel to each other, but in a common plane.
  • the actuating pins in this embodiment remain in a common longitudinal alignment, while the outer diameter of the alternately transversely offset control sections can be selected to be significantly greater than the spacing of the actuating pins.
  • the known and proven engagement conditions between the actuation pins and the displacement grooves can be maintained in that the center axes of the actuation pins and the longitudinal axis of the support shaft extend in the same plane.
  • the adjusting device comprises exactly three adjusting elements, wherein the central axes of the control sections of the outer adjusting elements are each arranged on a connecting line between the central axis of the associated outer actuating pin and the central axis of the control section of the central control element.
  • this geometric arrangement allows in the case of three actuators to maximize the outer diameter of the control sections.
  • control sections may have a shape deviating from the cylindrical shape, for example, having a rectangular cross section.
  • control sections should have parallel axes and central axes extending in a common plane.
  • control elements have coaxially arranged control sections and actuating pins.
  • Figure 1 is an overall view of a variable gas exchange valve drive with non-inventive arrangement of the adjusting elements
  • FIG. 2 shows a circumferentially offset arrangement with adjusting elements which run skewed relative to one another in an end view of the carrier shaft;
  • Figure 3 shows the arrangement of Figure 2 in plan view of the control elements
  • Figure 4 shows a circumferentially offset arrangement of three adjusting elements with the longitudinal axis of the carrier shaft alternately spaced running
  • Figure 5 shows a circumferentially offset arrangement of four control elements with the longitudinal axis of the support shaft alternately spaced extending control sections in plan view of the control elements;
  • Figure 6 shows an arrangement of control elements with staggered stacked control sections
  • FIG. 7 shows the detail Z according to FIG. 6.
  • variable gas exchange valve drive 1 here only indicated internal combustion engine 2.
  • the gas exchange valve drive 1 a carrier shaft 3, a rotationally fixed thereto and longitudinally displaceable arranged cam piece 4 with three cams
  • Cam piece 4 serving adjusting device 10 on.
  • Cam piece 4 serving adjusting device 10 on.
  • Position of the cam piece 4 on the support shaft 3 is the collection of the Cams 5, 6 or 7 transmitted by means of a cam follower 11 to a spring-loaded in the closing direction gas exchange valve 12.
  • the cam follower 11 may, for example, be a bucket tappet or a tilting, oscillating or drag lever.
  • the adjusting device 10 comprises a group of identically designed adjusting elements 13, 14 and 15 with transverse to the support shaft 3 and aligned longitudinally to the support shaft 3 by the dimension s spaced actuating pins 16, 17 and 18, which are independently controllable.
  • the actuating pins 16, 17, 18 extend between the cam piece 4 and associated control sections 19, 20 and 21, which the actuating pins 16, 17, 18 for operating point-dependent displacement of the cam piece 4 in one of the here in its outlet region axially fused together sliding grooves 8, 9 dock.
  • control sections 19, 20, 21 in not inventive, ie in side by side and in Joint escape lying arrangement are dimensioned correspondingly small in the longitudinal direction of the support shaft 3, so as not to collide with each other.
  • Arrangements according to the invention of the adjusting elements 13, 14, 15 will be explained with reference to the figures described below. All of the arrangements according to the invention make it possible to dimension the control sections 19, 20, 21 of the adjusting elements 13, 14, 15 in the longitudinal direction of the carrier shaft 3 significantly greater than in the plane arrangement according to FIG. 1, in order to resort to actuating elements which can be designed constructively without undue burden can.
  • control sections 19, 20, 21 are cylindrical and extend concentrically with the actuating pins 16, 17,
  • the adjusting elements 13, 14, 15 have eccentrically arranged control sections
  • the eccentric arrangement of the control sections 19, 20, 21 and the actuating pins 16, 17, 18 takes place in a group with exactly three adjusting elements 13, 14, 15 comprehensive adjusting device 10b such that the central axes 22 of the control sections 19, 21 of the outer control elements 13, 15 each on a connecting line 25, 26 between the central axis 24 of the associated outer actuating pin 16, 18 and the central axis 22 of the control section 20 of the central control element 14 are arranged.
  • the maximum diameter D of the control sections 19, 20, 21 in which a circumferential point of the actuating pins 16, 17, 18 having a diameter d lies on the central axis 22 of the associated control section 19, 20, 21, the maximum diameter D of the control sections 19, 20, 21:
  • FIG. 5 A second variant with the longitudinal axis 23 of the support shaft 3 alternately offset transversely arranged control sections 19, 20, 21 and 27 is shown in Figure 5 with a group of more than three and here with four actuators 13, 14, 15 and 28 comprehensive adjustment device 10c , While the central axes 24 of the actuating pins 16, 17, 18 and 29 in turn extend parallel to each other and in a plane common to the longitudinal axis 23 of the support shaft 3, the central axes 22 of the control sections 19, 20, 21, 27 in this case uniform by the measure a alternating and, relative to the central axes 24 of the respectively associated actuating pins 16, 17, 18, 29, arranged orthogonal to the longitudinal axis 23 of the carrier shaft 3 offset.
  • FIG. 6 Another embodiment of the invention relates to an adjusting device 10d, as shown in Figure 6 and as an enlarged detail Z in Figure 7.
  • a significant enlargement of the control sections 19, 20, 21 is also possible by their offset stacked arrangement transversely to the support shaft 3.
  • the control sections 19, 20, 21 of all the adjusting elements 13, 14, 15 parallel to each other and extending in a plane center axes 22.
  • control sections 19, 20, 21 in the longitudinal direction of the support shaft 3 can be dimensioned so large that the actuating pin 17 running between the two control sections 19, 21 or the intermediate or the diameter d has Stem 31 is just still free to move. Accordingly, the maximum diameter D of a cylindrical control section 19, 20, 21 results in:

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Abstract

Vorgeschlagen ist eine Brennkraftmaschine (2) mit variablem Gaswechselventiltrieb (1), der eine Trägerwelle (3), ein darauf drehfest und längsverschiebbar angeordnetes Nockenstück (4) mit spiralförmigen Verschiebenuten (8, 9) und eine zum Verschieben des Nockenstücks dienende Stellvorrichtung (10a, 10b, 10c, 10d) aufweist, die eine Gruppe von Stellelementen (13, 14, 15, 28) mit ansteuerbaren Betätigungsstiften (16, 17, 18, 29) umfasst, welche längs zur Trägerwelle beabstandet zueinander angeordnet sind, jeweils zwischen einem Steuerabschnitt (19, 20, 21, 27) des zugehörigen Stellelements und dem Nockenstück verlaufen und in zumindest eine der Verschiebenuten einkoppelbar sind, wobei der Durchmesser der Betätigungsstifte deutlich kleiner als die Dimensionierung der Steuerabschnitte in Längsrichtung der Trägerwelle ist. Dabei ist es entweder vorgesehen, dass die Steuerabschnitte über den Umfang der Trägerwelle versetzt zueinander verlaufen oder dass die Steuerabschnitte quer zur Trägerwelle versetzt aufeinander gestapelt angeordnet sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Brennkraftmaschine mit variablem Gaswechselventiltrieb
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit variablem Gaswechselventiltrieb, der eine Trägerwelle, ein auf der Trägerwelle drehfest und längsverschiebbar angeordnetes Nockenstück mit spiralförmigen Verschiebenuten und eine zum Verschieben des Nockenstücks dienende Stellvorrichtung aufweist. Die Stellvorrichtung umfasst eine Gruppe von Stellelementen mit ansteuerbaren Betätigungsstiften, die quer zur Trägerwelle ausgerichtet und längs zur Trägerwelle beabstandet zueinander angeordnet sind, jeweils zwischen einem Steuerabschnitt des zugehörigen Stellelements und dem Nockenstück verlaufen und in zumindest eine der Verschiebenuten einkoppelbar sind. Dabei ist der Durchmesser der Betätigungsstifte deutlich kleiner als die Dimensionierung der Steuerabschnitte in Längsrichtung der Trägerwelle.
Hintergrund der Erfindung
Eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Gaswechselventiltrieb ist aus der als gattungsbildend betrachteten EP 0 798 451 B1 vorbekannt. Das dort vorgeschlagene Nockenstück ist mit einer Inπenverzahnung auf einer Trägerwelle mit Außenverzahnung drehfest, jedoch längs verschiebbar angeordnet und weist drei unmittelbar nebeneinander liegende Nocken mit unterschiedlichen Erhebungen auf. Zur betriebspunktabhängigen Längseinstellung des Nockenstücks, bei welcher jeweils eine der Erhebungen mittels eines Nockenfol- gers auf ein Gaswechselventil übertragen wird, dient eine vier Stellelemente umfassende und mit zwei Verschiebenuten zusammenwirkende Stellvorrichtung. Diese ist zur Darstellung der Dreistuf ig keit des Gaswechselventiltriebs in zwei Gruppen mit jeweils zwei Stellelementen aufgeteilt, wobei die Betätigungs- stifte einer Gruppe mit derselben Verschiebenut zusammenwirken und entsprechend dem Axialhub der Verschiebenuten mit vergleichsweise geringem Abstand zueinander entlang der Trägerwelle angeordnet sind.
Bei Betrachtung des in Figur 1 der zitierten Druckschrift zwar stark vereinfacht, im Hinblick auf die Außenproportionen jedoch weitgehend praxisnah dargestellten Stellelements wird es deutlich, dass die konstruktive Untergrenze dieses Abstands maßgeblich durch den Bauraumbedarf der die Betätigungsstifte ansteuernden Steuerabschnitte beschränkt wird. Dieser Bauraumbedarf hängt zwar einerseits vom physikalischen Wirkprinzip des Steuerabschnitts ab, wel- ches hydraulisch, pneumatisch, rein mechanisch oder, wie beispielsweise in der WO 2003 021 612 A1 vorgeschlagen, auch elektromagnetisch sein kann. Andererseits ist jedoch eine Miniaturisierung der Steuerabschnitte stets nur in engen Grenzen möglich. Insofern kann der durch die erforderliche Dimensionierung der Steuerabschnitte vorgegebene Mindestabstand der Betätigungsstifte dazu führen, dass bestimmte Konfigurationen von Stellvorrichtungen/Verschiebenuten der in Längsrichtung der Trägerwelle bei diesen Konfigurationen dann zueinander eng beabstandet anzuordnenden Stellelemente nicht umsetzbar sind. Bei solchen Konfigurationen handelt es sich insbesondere um diejenige gemäß der zitierten Druckschrift, bei der einer Verschiebenut zwei Betätigungsstifte zugeordnet sind, und eine weitere Konfiguration mit drei Stellelementen und zwei Verschiebenuten, wobei dem mittleren Stellelement beide Verschiebenuten zugeordnet sind. Diese weitere Konfiguration ist ebenfalls für einen dreistufig wirkenden Gaswechselventiltrieb vorgesehen. Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit variablem Gaswechselventiltrieb der eingangs genannten Art so fortzu- bilden, dass trotz der relativ groß dimensionierten Steuerabschnitte eine wei- testgehend enge Aneinanderreihung der Betätigungsstifte innerhalb derselben Gruppe von Stellelementen ermöglicht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe sowohl durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 als auch des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sollen demnach die Steuerabschnitte zylindrisch ausgebildet und die Stellelemente derart in der Brennkraftmaschine angeordnet sein, dass die unmittelbar benachbarte Betätigungsstifte ansteuernden Steuerabschnitte Mittelachsen aufweisen, die über den Umfang der Trägerwelle versetzt zueinander verlaufen. Dadurch, dass die Steuerabschnitte nicht in gemeinsamer Längs- flucht mit der Trägerwelle angeordnet sind, kann der Mindestabstand der Betä- tϊgungsstifte im Hinblick auf die Kollisionsfreiheit der Steuerabschnitte deutlich kleiner als der Außendurchmesser der Steuerabschnitte gewählt und folglich eine besonders kompakt bauende, gegenseitige Anordnung der Stellelemente innerhalb ihrer Gruppe ermöglicht werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist es nach dem wirtschaftlichen Gleichteileprinzip vorgesehen, dass die Stellelemente miteinander identisch ausgebildet sind.
Ferner sollen die Stellelemente konzentrisch zueinander angeordnete Steuer- abschnitte und Betätigungsstifte aufweisen, wobei die Mittelachsen der den unmittelbar benachbarten Betätigungsstiften zugeordneten Steuerabschnitte windschief zueinander verlaufen. Für den Fall, dass dabei die Mittelachsen der Stellelemente die Längsachse der Trägerwelle schneiden, können die im Stand der Technik bekannten und bewährten Eingriffsverhältnisse zwischen den Betätigungsstiften und den Verschiebenuten beibehalten werden.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Stellelemente exzentrisch zueinander angeordnete Steuerabschnitte und Betätigungsstifte aufweisen, wobei die Mittelachsen der Steuerabschnitte parallel zueinander und alternierend beabstandet zur Längsachse der Trägerwelle verlaufen und wobei die Mittelachsen der Betätigungsstifte ebenfalls parallel zueinander, jedoch in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Gegenüber der windschiefen Anordnung der Stellelemente verbleiben die Betätigungsstifte bei dieser Ausführung in einer gemeinsamen Längsflucht, während der Außendurchmesser der alternierend quer versetzten Steuerabschnitte deutlich größer als der Abstand der Betätigungsstifte gewählt werden kann. Auch hierbei können die im Stand der Tech- nik bekannten und bewährten Eingriffsverhältnisse zwischen den Betätigungsstiften und den Verschiebenuten dadurch beibehalten werden, dass die Mittelachsen der Betätigungsstifte und die Längsachse der Trägerwelle in derselben Ebene verlaufen.
Bei der letztgenannten Variante ist es zudem vorgesehen, dass die Stellvorrichtung genau drei Stellelemente umfasst, wobei die Mittelachsen der Steuerabschnitte der äußeren Stellelemente jeweils auf einer Verbindungsgeraden zwischen der Mittelachse des zugehörigen äußeren Betätigungsstifts und der Mittelachse des Steuerabschnitts des mittleren Stellelements angeordnet sind. Wie es auch an einem später erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich wird, ermöglicht diese geometrische Anordnung im Fall von drei Stellelementen eine Maximierung des Außendurchmessers der Steuerabschnitte.
Eine solche Maximierung ist im Falle von mehr als drei Stellelementen dann gegeben, wenn die Mittelachsen der Steuerabschnitte gleichmäßig beabstaπdet zur Längsachse der Trägerwelle verlaufen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß dem unabhängigen Anspruch 9 auch durch eine Anordnung der Stellelemente in der Brennkraftmaschine gelöst, bei welcher die den unmittelbar benachbarten Betätigungsstiften zugeordneten Steuerabschnitte quer zur Trägerwelle versetzt aufeinander ge- stapelt angeordnet sind. Dadurch, dass die Steuerabschnitte bei dieser Ausführung gleichsam auf zwei oder mehr „Etagen" quer zur Trägerwelle aufeinander gestapelt angeordnet sind, kann sich ein auf einer ersten Etage angeordneter Steuerabschnitt bis zum Betätigungsstift des benachbarten Stellelements erstrecken, dessen Steuerelement auf der darüber liegenden Etage angeordnet ist und insofern nicht mit dem Steuerabschnitt auf der ersten Etage kollidiert. Auch können die Steuerabschnitte bei dieser Ausführung eine von der Zylinderform abweichende Gestalt beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt aufweisen.
Darüber hinaus sollen bei dieser aufeinander gestapelten Anordnung die Steuerabschnitte parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene verlaufende Mittelachsen aufweisen. Im Hinblick auf günstige Herstellbarkeit kann es dabei außerdem vorgesehen sein, dass die Stellelemente koaxial zueinander angeordnete Steuerabschnitte und Betätigungsstifte aufweisen.
Wo es möglich und zweckmäßig ist, sollen die vorgenannten Merkmale und Ausgestaltungen auch beliebig miteinander kombinierbar sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung stark vereinfacht und/oder lediglich schematisch dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Figur 1 eine Gesamtdarstellung eines variablen Gaswechselventiltriebs mit nicht erfindungsgemäßer Anordnung der Stellelemente;
Figur 2 eine umfangsversetzte Anordnung mit windschief zueinander verlau- fenden Stellelementen in Stirnansicht auf die Trägerwelle;
Figur 3 die Anordnung gemäß Figur 2 in Draufsicht auf die Stellelemente;
Figur 4 eine umfangsversetzte Anordnung von drei Stellelementen mit zur Längsachse der Trägerwelle alternierend beabstandet verlaufenden
Steuerabschnitten in Draufsicht auf die Stellelemente;
Figur 5 eine umfangsversetzte Anordnung von vier Stellelementen mit zur Längsachse der Trägerwelle alternierend beabstandet verlaufenden Steuerabschnitten in Draufsicht auf die Stellelemente;
Figur 6 eine Anordnung von Stellelementen mit versetzt aufeinander gestapelten Steuerabschnitten und
Figur 7 die Einzelheit Z gemäß Figur 6.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Ausgangspunkt der Erläuterungen ist ein in Figur 1 offenbarter variabler Gas- wechselventiltrieb 1 einer hier nur angedeuteten Brennkraftmaschine 2. Wie es dem Fachmann insbesondere aus der eingangs zuerst zitierten Druckschrift bekannt ist, weist der Gaswechselventiltrieb 1 eine Trägerwelle 3, ein auf dieser drehfest und längs verschiebbar angeordnetes Nockenstück 4 mit drei Nocken
5, 6 und 7 unterschiedlicher Erhebungen und mit dazu benachbart angeordne- ten spiralförmigen Verschiebenuten 8 und 9 sowie eine zum Verschieben des
Nockenstücks 4 dienende Stellvorrichtung 10 auf. In Abhängigkeit der axialen
Stellung des Nockenstücks 4 auf der Trägerwelle 3 wird die Erhebung eines der Nocken 5, 6 oder 7 mittels eines Nockenfolgers 11 auf ein in Schließrichtung federkraftbeaufschlagtes Gaswechselventil 12 übertragen. Bei dem Nockenfol- ger 11 kann es sich beispielsweise um einen Tassenstößel oder um einen Kipp- , Schwing- oder Schlepphebel handeln.
Die Stellvorrichtung 10 umfasst eine Gruppe von identisch ausgebildeten Stellelementen 13, 14 und 15 mit quer zur Trägerwelle 3 ausgerichteten und längs zur Trägerwelle 3 um das Maß s beabstandet angeordneten Betätigungsstiften 16, 17 und 18, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind. Die Betätigungs- stifte 16, 17, 18 verlaufen zwischen dem Nockenstück 4 und zugehörigen Steuerabschnitten 19, 20 und 21 , welche die Betätigungsstifte 16, 17, 18 zum betriebspunktabhängigen Verschieben des Nockenstücks 4 in eine der hier in ihrem Auslaufbereich axial miteinander verschmolzenen Verschiebenuten 8, 9 einkoppeln.
Ausgehend von dem in Figur 1 momentan in Eingriff mit dem Nockenfolger 11 befindlichen mittleren Nocken 6 würde eine Einkopplung des Betätigungsstifts 16 in die Verschiebenut 8 eine Verlagerung des Nockenstücks 4 nach links und einen Eingriffswechsel auf den Nocken 7 bewirken. Zur Rückverlagerung in die Ausgangsposition würde der mittlere Betätigungsstift 17 in die Verschiebenut 9 eingekoppelt werden. Eine Verlagerung des Nockenstücks 4 nach rechts mit Eingriffswechsel auf den Nocken 5 würde durch Einkoppeln des Betätigungsstifts 18 in die Verschiebenut 9 erfolgen, und zur Rückverlagerung aus dieser Position müsste der mittlere Betätigungsstift 17 in die Verschiebenut 8 einge- koppelt werden.
Da der Abstand s der Betätigungsstifte 16, 17, 18, die jeweilige Breite der Nocken 5, 6, 7 und der Axialhub der Verschiebenuten 8, 9 einander entsprechen, müssten die Steuerabschnitte 19, 20, 21 bei nicht erfindungsgemäßer, d.h. bei nebeneinander und in gemeinsamer Flucht liegender Anordnung entsprechend klein in Längsrichtung der Trägerwelle 3 dimensioniert werden, um nicht miteinander zu kollidieren. Ausgehend von diesem in Figur 1 dargestellten Zustand werden erfindungsgemäße Anordnungen der Stellelemente 13, 14, 15 anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren erläutert. Alle erfindungsgemäßen Anordnungen ermöglichen es, die Steuerabschnitte 19, 20, 21 der Stellelemente 13, 14, 15 in Längsrichtung der Trägerwelle 3 deutlich größer als bei der ebe- nen Reihenschaltung gemäß Figur 1 zu dimensionieren, um auf konstruktiv ohne unzumutbaren Aufwand darstellbare Stellelemente zurückgreifen zu können.
Bei der in den Figuren 2 und 3 in verschiedenen Ansichten dargestellten An- Ordnung einer Stellvorrichtung 10a sind die Steuerabschnitte 19, 20, 21 zylindrisch ausgebildet und verlaufen konzentrisch zu den Betätigungsstiften 16, 17,
18, wobei die Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19 und 20 sowie 20 und 21 , die mit den in Längsrichtung der Trägerweile 3 unmittelbar aufeinander folgenden Betätigungsstiften 16 und 17 bzw. 17 und 18 zusammenwirken, um den Umfangswiπkel γ windschief zueinander verlaufen und wobei alle Mittelachsen 22 die Längsachse 23 der Trägerwelle 3 schneiden. Aus Figur 3 wird deutlich, dass der Durchmesser der Steuerabschnitte 19, 20, 21 im Falle einer Gruppe mit drei identisch ausgebildeten Stellelementen 13, 14, 15 gegenüber der ebenen Reihenschaltung in Figur 1 etwa verdoppelt werden kann. Im Falle von Ie- diglich zwei Stellelementen wäre eine darüber hinaus gehende Durchmesservergrößerung durch Vergrößerung des Umfangswinkels γ und/oder des radialen Abstands L der Steuerabschnitte 19, 20 oder 20, 21 von der Längsachse 23 der Trägerwelle 3 möglich.
Bei der in Figur 4 dargestellten Anordnung einer Stellvorrichtung 10b weisen die Stellelemente 13, 14, 15 exzentrisch zueinander angeordnete Steuerabschnitte
19, 20, 21 und Betätigungsstifte 16, 17, 18 auf. Während die Mittelachsen 24 der Betätigungsstifte 16, 17, 18 parallel zueinander und in einer mit der Längsachse 23 der Trägerwelle 3 gemeinsamen Ebene verlaufen, sind die ebenfalls parallel zueinander verlaufenden Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19, 20, 21 alternierend quer zur Längsachse 23 der Trägerwelle 3 versetzt. Die exzentrische Anordnung der Steuerabschnitte 19, 20, 21 und der Betätigungsstifte 16, 17, 18 erfolgt bei der eine Gruppe mit genau drei Stellelementen 13, 14, 15 umfassenden Stellvorrichtung 10b derart, dass die Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19, 21 der äußeren Stellelemente 13, 15 jeweils auf einer Verbindungsgeraden 25, 26 zwischen der Mittelachse 24 des zugehörigen äußeren Betätigungsstifts 16, 18 und der Mittelachse 22 des Steuerabschnitts 20 des mittleren Stellelements 14 angeordnet sind. Im geometrischen Grenzfall, bei dem ein Umfangspunkt der einen Durchmesser d aufweisenden Betätigungsstifte 16, 17, 18 auf der Mittelachse 22 des zugehörigen Steuerabschnitts 19, 20, 21 liegt, beträgt der im Hinblick auf Kollisionsfreiheit größtmögliche Durchmes- ser D der Steuerabschnitte 19, 20, 21 :
D = Vz d + V[s2 + (V2 d)2]
Eine zweite Variante mit zur Längsachse 23 der Trägerwelle 3 alternierend quer versetzt angeordneten Steuerabschnitten 19, 20, 21 und 27 ist in Figur 5 mit einer eine Gruppe von mehr als drei und hier mit vier Stellelementen 13, 14, 15 und 28 umfassenden Stellvorrichtung 10c dargestellt. Während die Mittelachsen 24 der Betätigungsstifte 16, 17, 18 und 29 wiederum parallel zueinander und in einer mit der Längsachse 23 der Trägerwelle 3 gemeinsamen Ebene verlaufen, sind die Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19, 20, 21 , 27 in diesem Fall gleichmäßig um das Maß a alternierend und, bezogen auf die Mittelachsen 24 der jeweils zugehörigen Betätigungsstifte 16, 17, 18, 29, orthogonal zur Längsachse 23 der Trägerwelle 3 versetzt angeordnet. Im geometrischen Grenzfall, bei dem wiederum ein Umfangspunkt der einen Durchmesser d aufweisenden Betätigungsstifte 16, 17, 18, 29 auf der Mittelachse 22 des zugehörigen Steuer- abschnitts 19, 20, 21 , 27 liegt, ergibt sich im Hinblick auf Kollisionsfreiheit der Steuerabschnitte 19, 20, 21 , 27 in diesem Fall ein maximaler Durchmesser D der Steuerabschnitte 19, 20, 21 , 27:
D = V[s2 + d2] Im Falle der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Gruppen mit den Stellelementen 13, 14, 15 und ggf. 28 ist es aufgrund der zueinander exzentrischen Anordnung der Steuerabschnitte 19, 20, 21 und ggf. 27 und der Betätigungsstifte 16, 17, 18 und ggf. 29 konstruktiv zweckmäßig, wenn die Betätigungsstifte in zug- kraftfreiem Kontakt mit den zugehörigen Steuerabschnitten stehen. Diese Möglichkeit ergibt sich bekanntlich dadurch, dass die Verschiebenuten 8 oder 9 mit radial ansteigenden Auslaufbereichen versehen sind, welche die Betätigungsstifte 16, 17, 18 und ggf. 29 nach Verschieben des Nockenstücks 4 aktiv in deren zurückgezogene Position rückverlagern.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung 10d, wie sie in Figur 6 und als vergrößerte Einzelheit Z in Figur 7 dargestellt ist. In diesem Fall ist eine deutliche Vergrößerung der Steuerabschnitte 19, 20, 21 auch durch deren versetzt aufeinander gestapelte Anordnung quer zur Träger- welle 3 möglich. Gegenüber den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 bis 5 weisen bei dieser Anordnung die Steuerabschnitte 19, 20, 21 aller Stellelemente 13, 14, 15 parallel zueinander und in einer Ebene verlaufende Mittelachsen 22 auf. Trotz gleichzeitig koaxial zueinander angeordneter Betätigungsstifte 16, 17, 18 und Steuerabschnitte 19, 20, 21 besteht für eine derartige Anordnung selbstverständlich die notwendige Voraussetzung, dass nicht alle Stellelemente 13, 14, 15 nach dem Gleichteileprinzip miteinander identisch ausgebildet sein können, da der Betätigungsstift 17 oder ein diesen mit dem zugehörigen Steuerabschnitt 20 verbindendes Zwischenstück 30 bis zu dem auf „zweiter Etage" angeordneten Steuerabschnitt 20 zwischen den auf „erster Etage" angeordneten Steuerabschnitten 19, 21 hindurchgeführt werden muss. Auf der anderen Seite erlaubt diese Anordnung auch die Verwendung von Steuerabschnitten 19, 20, 21 mit von der Kreisform abweichenden Querschnitten, wie beispielsweise einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. Im geometrischen Grenzfall können die Steuerabschnitte 19, 20, 21 in Längsrichtung der Trägerwelle 3 so groß dimensioniert werden, dass der zwischen den zwei Steuerabschnitten 19, 21 verlaufende Betätigungsstift 17 bzw. das die Längserstreckung oder den Durchmesser d aufweisende Zwi- schenstück 31 gerade noch freigängig ist. Dementsprechend ergibt sich der maximale Durchmesser D eines zylindrischen Steuerabschnitts 19, 20, 21 zu:
D = 2s - d
Liste der Bezugszeichen
1 Gaswechselventiltrieb
2 Brennkraftmaschine
3 Trägerwelle
4 Nockenstück
5 Nocken
6 Nocken
7 Nocken
8 Verschiebenut
9 Verschiebenut
10, 10a-d Stellvorrichtung
11 Nockenfolger
12 Gaswechselventil
13 Stellelement
14 Stellelement
15 Stellelemeπt
16 Betätigungsstift
17 Betätigungsstift
18 Betätigungsstift
19 Steuerabschnitt
20 Steuerabschnitt
21 Steuerabschnitt
22 Mittelachse eines Steuerabschnitts
23 Längsachse der Trägerwelle
24 Mittelachse eines Betätigungsstifts
25 Verbindungsgerade
26 Verbindungsgerade
27 Steuerabschnitt
28 Stellelement
29 Betätigungsstift
30 Zwischenstück s Abstand der Betätigungsstifte γ Umfangswinkel
L radialer Abstand d Durchmesser eines Betätigungsstifts / Zwischenstücks
D Durchmesser eines Steuerabschnitts a Querversatz eines Steuerabschnitts

Claims

Patentansprüche
1. Brennkraftmaschine (2) mit variablem Gaswechselventiltrieb (1), der eine Trägerwelle (3), ein auf der Trägerwelle (3) drehfest und längsverschiebbar angeordnetes Nockenstück (4) mit spiralförmigen Verschiebenuten (8, 9) und eine zum Verschieben des Nockenstücks (4) dienende Stellvorrichtung (10a, 10b, 10c, 10d) aufweist, die eine Gruppe von Stellelementen (13, 14, 15, 28) mit ansteuerbaren Betätigungsstiften (16, 17, 18, 29) um- fasst, welche Betätigungsstifte (16, 17, 18, 29) quer zur Trägerwelle (3) ausgerichtet und längs zur Trägerwelle (3) beabstandet zueinander angeordnet sind, jeweils zwischen einem Steuerabschnitt (19, 20, 21 , 27) des zugehörigen Stellelements (13, 14, 15, 28) und dem Nockenstück (4) verlaufen und in zumindest eine der Verschiebenuten (8, 9) einkoppelbar sind, wobei der Durchmesser der Betätigungsstifte (16, 17, 18, 29) deutlich kleiner als die Dimensionierung der Steuerabschnitte (19, 20, 21 , 27) in Längsrichtung der Trägerwelle (3) ist, gekennzeichnet durch zylindrisch ausgebildete Steuerabschnitte (19, 20, 21 , 27) und die Anordnung der Stellelemente (13, 14, 15, 28) in der Brennkraftmaschine (2) derart, dass die unmittelbar benachbarte Betätigungsstifte (16, 17, 18, 29) ansteuernden Steuerabschnitte (19, 20, 21 , 27) Mittelachsen (22) aufweisen, die über den Umfang der Trägerwelle (3) versetzt zueinander verlaufen.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (13, 14, 15, 28) miteinander identisch ausgebildet sind.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (13, 14, 15) konzentrisch zueinander angeordnete Steuerabschnitte (19, 20, 21) und Betätigungsstifte (16, 17, 18) aufweisen, wo- bei die Mittelachsen (22) der den unmittelbar benachbarten Betätigungsstiften (16, 17, 18) zugeordneten Steuerabschnitte (19, 20, 21) windschief zueinander verlaufen.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (22) der Steuerabschnitte (19, 20, 21) die Längsachse (23) der Trägerwelle (3) schneiden.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (13, 14, 15, 28) exzentrisch zueinander angeordnete Steuerabschnitte (19, 20, 21 , 27) und Betätigungsstifte (16, 17, 18, 29) aufweisen, wobei die Mittelachsen (22) der Steuerabschnitte (19, 20, 21 , 27) parallel zueinander und alternierend beabstandet zur Längsachse (23) der Trägerwelle (3) verlaufen und wobei die Mittelachsen (24) der Betätigungsstifte (16, 17, 18, 29) parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene verlaufen.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (24) der Betätigungsstifte (16, 17, 18, 29) und die Längsachse (23) der Trägerwelle (3) in der gemeinsamen Ebene verlaufen.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (10b) genau drei Stellelemente (13, 14, 15) umfasst, wobei die Mittelachsen (22) der Steuerabschnitte (19, 21) der äußeren Stellelemente (13, 15) jeweils auf einer Verbindungsgeraden (25, 26) zwischen der Mittelachse (24) des zugehörigen äußeren Betätigungsstifts (16, 18) und der Mittelachse (22) des Steuerabschnitts (20) des mittleren Stell- elernents (14) angeordnet sind.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (10c) mehr als drei Stellelemente (13, 14, 15, 28) umfasst, wobei die Mittelachsen (22) der Steuerabschnitte (19, 20, 21 , 27) gleichmäßig beabstandet zur Längsachse (23) der Trägerwelle (3) verlaufen.
9. Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , gekennzeichnet durch die Anordnung der Stellelemente (13, 14, 15) in der Brennkraftmaschine (2) derart, dass die den unmittelbar benachbarten Betätigungsstiften (16, 17, 18) zugeordneten Steuerabschnitte (19, 20, 21) quer zur Trägerwelle (3) versetzt aufeinander gestapelt angeordnet sind.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerabschnitte (19, 20, 21) parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene verlaufende Mittelachsen (22) aufweisen.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellelemente (13, 14, 15) koaxial zueinander angeordnete Steuerabschnitte (19, 20, 21) und Betätigungsstifte (16, 17, 18) aufweisen.
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