[0001] Mit Hilfe eines verstellbaren, herkömmlichen Ventiltriebs, der zwei Nocken unterschiedlichen
Nockenhubes umfasst, kann der Zylinder einer Brennkraftmaschine in zwei verschiedenen
Betriebsmodi betrieben werden. Wird anstelle zweier Nocken unterschiedlichen Hubs
nur ein einziger Nocken und - anstelle eines zweiten Nockens - ein Grundkreis ohne
Nockenhub verwendet, so lässt sich der Zylinder mit Hilfe des Ventiltriebs abschalten.
In einem solchen, abgeschalteten Zustand wirkt ein mit einem Gaswechselventil des
Zylinders gekoppelter Nockenfolger nicht mit dem einzigen Nocken, sondern mit besagtem
Grundkreis zusammen, so dass das Gaswechselventil nicht betätigt wird.
[0002] Ein Ventiltrieb der eingangs genannten Art ist aus der
DE 199 45 340 A1 bekannt.
[0003] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Ventiltrieben
neue Wege aufzuzeigen.
[0004] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
[0005] Grundgedanke der Erfindung ist demnach, einen Ventiltrieb mit zumindest zwei ersten
und zwei zweiten Nocken auszustatten, die in axialer Richtung der Nockenwelle abwechselnd
drehfest auf dieser angeordnet sind. Dabei weisen die beiden ersten Nocken und die
beiden zweiten Nocken eine jeweils identische Nockenkontur auf. Eine solche "Teilung"
eines herkömmlichen, einzigen ersten Nocken und eines herkömmlichen einzigen zweiten
Nocken in jeweils zwei erste und zwei zweite Nocken hat zur Folge, dass die von den
Nocken auf den Nockenfolger zu übertragenden Kräfte homogener auf den Nockenfolger
verteilt werden können.
[0006] Darüber hinaus verkürzt bzw. halbiert sich aufgrund der abwechselnd in axialer Richtung
auf der Nockenwelle angeordneten ersten und zweiten Nocken beim Verstellen der Nockenwelle
zwischen einer ersten und einer zweiten Position der Schaltweg des Nockenfolgers in
der axialen Richtung. Auch können die zum verstellen des Nockenfolgers an der Nockenwelle
bereitgestellten Nockenfolger-Rollen axial besonders kurz gebaut werden. Besonders
im Zusammenhang mit der von einer Brennkraftmaschine mit dem hier vorgestellten Ventiltrieb
erzeugten Motorbremsung können die höheren, auf den Nockenfolgen wirkenden Kräfte
besonders gut aufgenommen werden. Im Ergebnis führt dies zu einem reduzierten mechanischen
Verschleiß im Ventiltrieb und somit zu einer erhöhten Lebensdauer des Ventiltriebs.
[0007] Ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine umfasst eine Nockenwelle
und einem Nockenfolger. Drehfest und axial im Abstand zueinander auf der Nockenwelle
angebracht sind zwei erste Nocken, die erfindungsgemäß eine identische erste Nockenkontur
aufweisen. Drehfest und axial im Abstand zueinander auf der Welle angebracht sind
weiterhin zwei zweite Nocken, die erfindungsgemäß eine identische zweite Nockenkontur
aufweisen. Der Nockenfolger ist axial verstellbar zwischen einer ersten Position,
in welcher er mit den beiden ersten Nocken antriebsverbunden ist, und einer zweiten
Position, in welcher er mit dem zweiten Nocken antriebsverbunden ist. Der erfindungsgemäße
Nocken-folger weist weiterhin eine mit der Nockenwelle zusammenwirkende mechanische
Verstelleinrichtung zur axialen Verstellung des Nockenfolgers zwischen der ersten
und der zweiten Position auf.
[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Nockenfolger eine erste und eine
zweite, axial im Abstand zueinander angeordnete Nockenfolger-Rolle auf, welche in
der ersten Position mit den beiden ersten Nocken zusammenwirken und in der zweiten
Position mit den beiden zweiten Nocken zusammenwirkt. Auf diese Weise kann der beim
Verstellen des Nockenfolgers zwischen seiner ersten und zweiten Position erforderliche
Schaltweg in axialer Richtung der Nockenwelle gegenüber herkömmlichen Ventiltrieben
deutlich verringert, im Idealfall sogar halbiert werden.
[0009] Besonders bevorzugt ist in der ersten Position des Nockenfolgers jeweils eine der
beiden Nockenfolger-Rollen mit jeweils einem der beiden ersten Nocken antriebsverbunden.
In der zweiten Position des Nockenfolgers ist hingegen jeweils eine der beiden Nockenfolger-Rollen
mit jeweils einem der beiden zweiten Nocken antriebsverbunden. Auf diese Weise können
die von den Nocken auf den Nockenfolge zu übertragenden Kräfte besonders gleichmäßig
auf die Nockenfolge-Rollen des Nockenfolgers übertragen werden, was sich vorteilhaft
auf den Verschleiß der Nockenfolger-Rollen auswirkt.
[0010] Besonders zweckmäßig sind die beiden Nockenfolger-Rollen im selben axialen Abstand
zueinander angeordnet wie die beiden ersten Nocken zueinander und wie die beiden zweiten
Nocken. Diese Maßnahme stellt eine wirksame Antriebskopplung der beiden ersten und
zweiten Nocken mit den beiden Nockenfolger-Rollen sicher.
[0011] Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind wenigstens zwei dritte Nocken und eine
dritte Nockenfolger-Rolle vorhanden, welche in derselben Weise ausgebildet sind wie
die ersten/zweiten Nocken und wie die erste und die zweite Nockenfolger-Rolle. Es
ist klar, dass zusätzlich zu zwei solchen, dritten Nocken und einer dritten Nockenfolge-Rolle
prinzipiell beliebige Anzahl von Nocken-Paaren mit jeweils paarweise identischen Nockenkonturen
bereitgestellt werden können.
[0012] Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung, die mit der vorangehend erläuterten
vorteilhaften Weiterbildung kombiniert werden kann, sind jeweils zumindest drei erste
Nocken, zumindest drei zweite Nocken und zumindest drei Nockenfolger-Rollen vorgesehen.
[0013] Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die mechanische Verstelleinrichtung ein
verstellbares erstes mechanisches Eingriffselement auf. Dieses wirkt zum axialen Verstellen
des Nockenfolgers von der ersten in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle
vorhandenen ersten Kulissenführung zusammen. Die Verstelleinrichtung weist auch ein
erstellbares zweites mechanisches Eingriffselement auf, welche zum axialen Verstellen
des Nockenfolgers von der zweiten in die erste Position mit einer an der Nockenwelle
vorhandenen zweiten Kulissenführung zusammenwirkt. Die Verwendung solcher mechanischer
Eingriffselemente erlaubt einen Verzicht auf technisch aufwändige pneumatische Systeme.
[0014] Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Kulissenführungen relativ
zur Nockenwelle axial verstellbar auf dieser angebracht und mittels eines Kopplungselements
mit dem Nockenfolger verbunden. Besagte Kopplung ist dabei derart verwirklicht, dass
mit einer axialen Bewegung der Kulissenführungen zum Verstellen zwischen der ersten
und zweiten Position eine identische axiale Bewegung des Nockenfolgers einhergeht.
Mit dieser Konstruktionsvariante geht eine besonders hohe Lebensdauer der mechanischen
Verstelleinrichtung einher.
[0015] Als technisch besonders einfach zu realisieren erweist sich eine vorteilhafte Weiterbildung,
bei welcher die beiden Kulissenführungen auf einer gemeinsamen Hülse ausgebildet sind.
Besagte Hülse ist dabei axial verschiebbar auf die Nockenwelle aufgeschoben ist.
[0016] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform greift das Kopplungselement in
eine an der Hülse vorgesehene Ausnehmung. Technisch besonders einfach und somit kostengünstig
zu realisieren ist eine Variante, bei welcher die Ausnehmung, die vorzugsweise als
auf dem Außenumfang der Hülse ausgebildete Umfangsnut verwirklicht ist.
[0017] Besonders zweckmäßig kann das Kopplungselement bolzenartig oder stiftartig ausgebildet
sein und radial nach außen vom Nockenfolger abstehen. Diese Variante erfordert besonders
wenig Bauraum.
[0018] In einer dazu alternativen Variante, die besonders wenig Bauraum erfordert, kann
von einer Außenumfangsseite der Hülse radial nach außen ein Vorsprung abstehen, der
in eine am Kopplungselement ausgebildete Ausnehmung eingreift.
[0019] Besonders zweckmäßig kann der Vorsprung als in Umfangsrichtung der Hülse umlaufender
Wulst ausgebildet sein.
[0020] Gemäß einer Weiterbildung umfasst die mechanische Verstelleinrichtung einen ersten
Aktuator. Mittels des ersten Aktuators ist das erste mechanische Eingriffselement
verstellbar zwischen einer ersten Position, in welcher es in die erste Kulissenführung
eingreift, und einer zweiten Position verstellbar ist, in welcher es nicht in die
erste Kulissenführung eingreift. Alternativ oder zusätzlich umfasst die mechanische
Verstelleinrichtung einen zweiten Aktuator, mittels welchem das zweite mechanische
Eingriffselement verstellbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher es in
die zweite Kulissenführung eingreift, und einer zweiten Position verstellbar ist,
in welcher es nicht in die zweite Kulissenführung eingreift. Auch die Verwendung solcher
Aktuatoren erlaubt einen Verzicht auf technisch nur mit erheblichem Aufwand realisierbare
pneumatische und/oder hydraulische Verstellmittel zum Verstellen des jeweiligen Eingriffselements.
[0021] Zweckmäßig ist der erste Aktuator zwischen einer Inaktiv-Position und einer Aktiv-Position
verstellbar. Vorzugsweise kann die Verstellbarkeit derart realisiert sein, dass der
erste Aktuator in der Inaktiv-Position mit dem ersten Eingriffselement außer Kontakt
steht und durch ein Verstellen von der Inaktiv-Position in die Aktiv-Position das
erste Eingriffselement durch mechanischen Kontakt von der zweiten in die erste Position
verstellt. Bei dieser Variante kann auch der zweite Aktuator, alternativ oder zusätzlich
zum ersten Aktuator zwischen einer Inaktiv-Position und einer Aktiv-Position verstellbar
sein. Entsprechend zum ersten Aktuator ist auch der zweite Aktuator in der Inaktiv-Position
mit dem zweiten Eingriffselement außer Kontakt. Durch ein Verstellen von der Inaktiv-Position
in die Aktiv-Position verstellt der zweite Aktuator das zweite Eingriffselement durch
mechanischen Kontakt von der zweiten in die erste Position. Die Verwendung rein mechanischer
Mittel - in Form der Aktuatoren - zum Verstellen der Eingriffsmittel vereinfacht den
Aufbau des gesamten Ventiltriebs. Damit gehen erhebliche Kosteneinsparungen bei der
Herstellung des Ventiltriebs einher.
[0022] Zweckmäßig erfolgt die Verstellung des ersten und/oder zweiten Eingriffselements
von der ersten in die zweite Position mit Hilfe der Hubbewegung des Nockenfolgers.
Mit anderen Worten, der Nockenfolger wird durch die vom ersten oder zweiten Nocken
bewirkte Hubbewegung auf die beiden Aktuatoren zu bewegt. Befinden sich diese in ihrer
Aktiv-Position, so wird durch die Hubbewegung des Nockenfolgers und damit des jeweiligen
Eingriffselements das jeweilige Eingriffselement gegen den jeweiligen, in der Aktiv-Position
gegenüber der Nockenwelle ortsfesten, also unbeweglichen Aktuator gedrückt und auf
diese Weise vom Aktuator in seine zweite Position "verschoben". Ein aktives Verstellen
des ersten oder zweiten Eingriffselements durch eine aktive Bewegung des ersten bzw.
zweiten Aktuators kann auf diese Weise entfallen. Entsprechend können die beiden Aktuatoren
konstruktiv sehr einfach aufgebaut werden, was zu Kostenvorteilen bei der Herstellung
führt.
[0023] Besonders bevorzugt können die beiden Aktuatoren als linear verstellbare, elektrisch
angetriebene Aktuatoren ausgebildet sein. In diesem Fall können sie auf einfache Weise
von einer Steuerungseinrichtung des Ventiltriebs zum Verstellen zwischen der Aktiv-Position
und der Inaktiv-Position angesteuert werden. Darüber hinaus gestattet die Realisierung
als elektrische Aktuatoren eine sehr genaue Steuerung der linearen Positionierung
der Aktuatoren entlang ihrer Verstellrichtung. Die mechanische Verstelleinrichtung
ist in dieser Variante als elektromechanische Verstelleinrichtung realisiert.
[0024] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erste Aktuator ein linear
verstellbares erstes Stellelement auf. Dieses kann einen zylindrischen Stellkörper
umfassen, dessen Stirnseite beim Bewegen des ersten Eingriffselements in die erste
Kulissenführung gegen eine dem ersten Stellelement gegenüberliegende Stirnseite des
Eingriffselements drückt. In analoger Weise kann auch der zweite Aktuator ein linear
verstellbares zweites Stellelement aufweist, welches einen zylindrischen Stellkörper
aufweist. Dessen Stirnseite kann in analoger Weise zum ersten Stellelement beim Bewegen
des zweiten Eingriffselements in die zweite Kulissenführung gegen eine dem zweiten
Stellelement gegenüberliegende Stirn-seite des zweiten Eingriffselements drücken.
In der vorangehend beschrieben Weise lässt sich auf einfache und somit kostengünstige
Weise die gewünschte mechanische Kopplung des Aktuators mit dem Eingriffselement realisieren.
[0025] Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der erste Aktuator ein Gehäuse
und ein relativ zum Gehäuse zwischen der ersten und der zweiten Position translatorisch
verstellbares erstes Stellelement auf. Bei dieser Variante kann auch der zweite Aktuator,
alternativ oder zusätzlich zum ersten Aktuator, ein Gehäuse und ein relativ zu diesem
Gehäuse zwischen der ersten und der zweiten Position translatorisch verstellbares,
zweites Stellelement aufweisen. Mittels solcher Stellelemente, die vorzugsweise eine
stift- oder bolzenartigen Kontaktabschnitt aufweisen, kann auf einfache Weise das
erforderliche mechanische Zusammenwirken der Aktuatoren mit den Eingriffselementen
realisiert werden, um die Eingriffselemente, vorzugsweise formschlüssig, in Eingriff
mit den Kulissenführungen zu bringen.
[0026] Zweckmäßig weist der Nockenfolger für wenigstens ein Eingriffselement, vorzugsweise
für beide Eingriffselemente, eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung zum lösbaren
Fixieren des Eingriffselements in der ersten oder zweiten Position auf. Bei dieser
Variante weist besagte Eingriffselement-Fixiereinrichtung ein federbeaufschlagtes
Fixierelement auf. Dieses ist in der ersten Position des Eingriffselements in einer
am Eingriffselement vorgesehenen ersten Aufnahme aufgenommen. In der zweiten Position
des Eingriffselements ist das Fixierelement in einer am Nockenfolger vorgesehenen
zweiten Aufnahme aufgenommen.
[0027] Bevorzugt weisen das erste und/oder zweite Eingriffselement jeweils einen bolzenartig
oder stiftartig ausgebildeten Grundkörper auf, auf dessen Umfangsseite die erste Aufnahme
als erste Umfangsnut und die zweite Aufnahme als axial im Abstand angeordnete zweite
Umfangsnut ausgebildet sind.
[0028] Besonders zweckmäßig umfasst die mechanische Verstelleinrichtung keine hydraulischen
und/oder pneumatischen Komponenten.
[0029] Soll der Ventiltrieb in einer Brennkraftmaschine mit einem abschaltbaren Zylinder
betrieben, so wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, den ersten
oder zweiten Nocken als Grundkreis ohne Nockenhub ausauszubilden ist.
[0030] Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine mit einem vorangehend vorgestellten
Ventiltrieb.
[0031] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
[0032] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
[0033] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen
auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
[0034] Es zeigen, jeweils schematisch:
- Fig. 1
- ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs mit einer Nockenwelle,
- Fig. 2
- eine Variante des Beispiels der Figur 1 relativ zur Nockenwelle axial verstellbaren
Kulissenführungen.
- Fig. 3
- eine alternative Variante des Beispiels der Figur 2.
[0035] Die Figur 1 illustriert in einer schematischen Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen
Ventiltriebs 1. Der Ventiltrieb 1 umfasst eine Nockenwelle 2 und einen Nockenfolger
3. Auf der Nockenwelle 2 sind drehfest und axial im Abstand zueinander zwei erste
Nocken 4a angebracht, die eine identische erste Nockenkontur 17a aufweisen. Auf der
Nockenwelle 2 sind weiterhin drehfest und axial im Abstand zueinander zwei zweite
Nocken 4b angebracht, die eine identische erste Nockenkontur 17b aufweisen. Wie Figur
1 anschaulich belegt, wechseln sich die beiden ersten Nocken 4a und die beiden zweiten
Nocken 4b entlang der axialen Richtung A der Nockenwelle 2 ab.
[0036] Der Nockenfolger 3 ist entlang einer axialen Richtung A verstellbar zwischen einer
ersten Position, in welcher er mit den beiden ersten Nocken 4a antriebsverbunden ist,
und einer zweiten Position, in welcher er mit den beiden zweiten Nocken 4b antriebsverbunden
ist. Figur 1 zeigt den Nockenfolger 3 dabei in der ersten Position.
[0037] Der Nockenfolger 3 kann einen zylindrisch ausgebildeten Nockenfolger-Grundkörper
5 aufweisen, auf dessen Umfangsseite 34 im Abstand zueinander eine erste und eine
zweite, jeweils hohlzylindrisch ausgebildete Nockenfolger-Rolle 6 drehbar gelagert
sind. Die beiden Nockenfolger-Rollen 6 sind im selben axialen Abstand zueinander angeordnet
wie die beiden ersten Nocken 4a zueinander und wie die beiden zweiten Nocken 4b zueinander.
[0038] Der Nockenfolger-Grundkörper 5 ist dem einschlägigen Fachmann auch unter der Bezeichnung
"Bolzen" oder "Verschiebeachse" bekannt. Über die Nockenfolger-Rollen 6 erfolgt die
Antriebsverbindung bzw. mechanische Kopplung der beiden ersten Nocken 4a mit den beiden
Nockenfolger-Rollen 6 des Nockenfolgers 3, wenn dieser sich in der ersten Position
verbindet. In der zweiten Position sind die beiden Nockenfolger-Rollen 6 mit den beiden
zweiten Nocken 4b antriebsverbunden bzw. mechanisch gekoppelt. In beiden Fällen wird
die Drehbewegung der Nockenwelle 2 mittels der ersten bzw. zweiten Nocken 4a, 4b in
eine lineare Bewegung des Nockenfolgers 3 umgewandelt.
[0039] In der in Figur 1 gezeigten ersten Position des Nockenfolgers 3 sind die beiden Nockenfolger-Rollen
6 also mit dem ersten Nocken 4a gekoppelt, nicht jedoch mit dem zweiten Nocken 4b.
Die Nockenfolger-Rollen 6 steuern über eine geeignet ausgebildete mechanische Kopplungseinrichtung
(in Figur 1 nicht näher dargestellt), insbesondere in der Art eines Stellglieds, ein
Ventil zum Verstellen zwischen einem geöffneten und geschlossenen Zustand an.
[0040] Der Nockenfolger 3 der Figur 1 weist eine mit der Nockenwelle 2 zusammenwirkende
mechanische Verstelleinrichtung 7 zur axialen Verstellung des Nockenfolgers 3 zwischen
der ersten und der zweiten Position auf. Die mechanische Verstelleinrichtung 7 umfasst
hierzu ein erstes verstellbares mechanisches Eingriffselement 8a. Das erste mechanische
Eingriffselement 8a wirkt zum axialen Verstellen des Nockenfolgers 3 von der in Figur
1 gezeigten ersten Position in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle 3
vorhandenen ersten Kulissenführung 9a zusammen. In analoger Weise weist die mechanische
Verstelleinrichtung 7 ein verstellbares zweites mechanisches Eingriffselement 8b auf.
Das zweite Eingriffselement 8b wirkt zum axialen Verstellen des Nockenfolgers 3 von
seiner zweiten in die erste Position mit einer an der Nockenwelle 3 vorhandenen, zweiten
Kulissenführung 9b zusammen.
[0041] Die mechanische Verstelleinrichtung 7 umfasst ferner einen ersten Aktuator 10a, mittels
welchem das erste Eingriffselement 8a zwischen einer in Figur 1 gezeigten ersten Position,
in welcher es in die erste Kulissenführung 9a eingreift, und einer in den Figuren
nicht gezeigten zweiten Position verstellbar ist, in welcher es nicht in die erste
Kulissenführung 9a eingreift. Die mechanische Verstelleinrichtung 7 umfasst auch einen
zweiten Aktuator 10b, mittels welchem das zweite Eingriffselement 8b zwischen einer
ersten Position, in welcher es in die zweite Kulissenführung 9b eingreift, und einer
zweiten Position verstellbar ist, in welcher es nicht in besagte zweite Kulissenführung
9b eingreift. Die mechanische Verstelleinrichtung 7 umfasst keine hydraulischen oder
pneumatischen Komponenten.
[0042] Der erste Aktuator 10a ist zwischen einer Inaktiv-Position und einer Aktiv-Position
verstellbar. Zu diesem Zweck können die beiden Aktuatoren 10a, 10b als linear verstellbare,
elektrisch angetriebene Aktuatoren ausgebildet sein. Die mechanische Verstelleinrichtung
7 ist in diesem Fall als elektromechanische Verstelleinrichtung realisiert. Mit anderen
Worten, elektrisch angetriebene Aktuatoren 10a, 10b sind vorliegend vom Begriff "mechanische
Stelleinrichtung" 7 umfasst.
[0043] Die beiden Aktuatoren 10a, 10b sind von einer Steuerungseinrichtung 11 des Ventiltriebs
1 zum Verstellen zwischen ihrer Aktiv-Position und ihrer Inaktiv-Position steuerbar.
Diese Verstellbarkeit ist derart realisiert, dass der erste Aktuator 10a in der Inaktiv-Position
mit dem ersten Eingriffselement 8a außer Kontakt steht. Im Zuge eines Verstellens
von seiner Inaktiv-Position in seine Aktiv-Position verstellt der erste Aktuator 10a
das erste Eingriffselement 8a durch mechanischen Kontakt von seiner zweiten in seine
erste Position.
[0044] Die Verstellung des ersten Eingriffselement 8a von der ersten in die zweite Position
kann bevorzugt mittels der Hubbewegung des Nockenfolgers 3, insbesondere mittels des
Nockenfolger-Grundkörpers 5 bewirkt werden. Dabei wird der Nockenfolger 3 durch die
vom ersten oder zweiten Nocken 4a, 4b bewirkte Hubbewegung in Richtung des ersten
Aktuators 10a bewegt. Befindet sich dieser in seiner Aktiv-Position, so wird durch
die Hubbewegung des Nockenfolgers 3 und damit des ersten Eingriffselements 8a dieses
gegen den ersten Aktuator 10a gedrückt und von diesem in seine zweite Position verstellt.
In diesem Zustand greift das erste Eingriffselement 8a in die erste Kulissenführung
9a ein, so dass der Nockenfolger 3 aufgrund der Drehbewegung der Nockenwelle 2 mit
Hilfe der auf dieser angeordneten ersten Kulissenführung 9a axial von seiner ersten
in die zweite Position bewegt wird. Auch der zweite Aktuator 10b ist zwischen einer
Inaktiv-Position und einer Aktiv-Position verstellbar. Diese Verstellbarkeit ist derart
realisiert, dass der zweite Aktuator 10b in der Inaktiv-Position mit dem zweiten Eingriffselement
8b außer Kontakt steht. Im Zuge eines Verstellens von seiner Inaktiv-Position in seine
Aktiv-Position verstellt der zweite Aktuator 10b das zweite Eingriffselement 8b durch
mechanischen Kontakt von seiner zweiten in seine erste Position.
[0045] Auch die Verstellung des zweiten Eingriffselements 8b von der ersten in die zweite
Position wird bevorzugt mittels der Hubbewegung des Nockenfolgers 3, insbesondere
mittels des Nockenfolger-Grundkörpers 5 bewirkt. Dabei wird der Nockenfolger 3 durch
die vom ersten oder zweiten Nocken 4a, 4b bewirkte Hubbewegung in Richtung des zweiten
Aktuators 8b bewegt. Befindet sich dieser in seiner Aktiv-Position, so wird durch
die Hubbewegung des Nockenfolgers 3 und damit des zweiten Eingriffselements 8b dieses
gegen den zweiten Aktuator 10b gedrückt und somit von diesem in seine zweite Position
verstellt.
[0046] In diesem Zustand greift das zweite Eingriffselement 8b in die zweite Kulissenführung
9b ein, so dass der Nockenfolger 3 aufgrund der Drehbewegung der Nockenwelle 2 mit
Hilfe der auf dieser angeordneten zweiten Kulissenführung 9a axial von seiner zweiten
in die erste Position bewegt wird.
[0047] Der erste Aktuator 10a weist ein linear verstellbares (vgl. Pfeil 15a) erstes Stellelement
12a auf. Dieses kann teilweise aus einem ersten Gehäuse 16a des ersten Aktuators 10a
herausragen und linear verstellbar relativ zu diesem angeordnet sein. Eine dem ersten
Eingriffselement 8a zugewandte Stirnseite 13a des ersten Stellelements 12a, welches
stift- oder bolzenartig ausgebildet sein kann, drückt beim Bewegen des ersten Eingriffselements
8a in die erste Kulissenführung 9a gegen eine dem ersten Stellelement 12a gegenüberliegende
Stirnseite 14a des ersten Eingriffselements 8a. Der zweite Aktuator 10b weist ein
linear verstellbares (vgl. Pfeil 15b) zweites Stellelement 12b auf. Dieses kann teilweise
aus einem zweiten Gehäuse 16b des zweiten Aktuators 10b herausragen und linear verstellbar
relativ zu diesem angeordnet sein. Eine dem zweiten Eingriffselement 8b zugewandte
Stirnseite 13b des zweiten Stellelements 12b, welches stift- oder bolzenartig ausgebildet
sein kann, drückt beim Bewegen des zweiten Eingriffselements 8b in die zweite Kulissenführung
9b gegen eine dem zweiten Stellelement 12b gegenüberliegende Stirnseite 14b des zweiten
Eingriffselements 8b.
[0048] Wie die Figur 1 anschaulich belegt, weist der Nockenfolger 3 für die beiden Eingriffselemente
8a, 8b, vorzugsweise für beide Eingriffselemente 8a, 8b, jeweils eine erste bzw. zweite
Eingriffselement-Fixiereinrichtung 22a, 22b zum lösbaren Fixieren des ersten bzw.
zweiten Eingriffselements 8a, 8b in der ersten oder zweiten Position auf. Erkennbar
besitzen die beiden Eingriffselement-Fixiereinrichtungen 22a, 22b jeweils ein federbeaufschlagtes
Fixierelement 23a, 23b, welches in der ersten Position des jeweiligen Eingriffselements
8a, 8b in einer am jeweiligen Eingriffselement 8a, 8b vorgesehenen ersten Aufnahme
24a, 24b aufgenommen ist. In der zweiten Position des Nockenfolgers ist das Fixierelement
23a, 23b in einer am Nockenfolger vorgesehenen zweiten Aufnahme 25a, 25b aufgenommen.
Das erste und das zweite Eingriffselement 8a, 8b weisen jeweils einen bolzenartig
oder stiftartig ausgebildeten Grundkörper 29a, 29b auf. Auf einer Umfangsseite des
Grundkörpers 29a, 29b ist die erste Aufnahme 24a, 24b als erste Umfangsnut 27a, 27b
und die zweite Aufnahme 25a, 25b als axial im Abstand auf der Umfangsseite angeordnete
zweite Umfangsnut 28a, 28b ausgebildet.
[0049] Im Folgenden wird anhand der Darstellung der Figur 1 ein Verstellen des Nockenfolgers
3 von der ersten in die zweite Position erläutert. Im Szenario der Figur 1 befindet
sich der Nockenfolger 3 in der ersten Position, in welcher seine Nockenfolger-Rolle
6 mit dem ersten Nocken 4a antriebsverbunden ist.
[0050] Soll eine Verstellung des Nockenfolgers 2 von seiner ersten in seine zweite axiale
Position erfolgen, so wird das erste Eingriffselement 8a der mechanischen Verstelleinrichtung
7 wie in Figur 1 gezeigt mit der ersten Kulissenführung 9a in Eingriff gebracht. Dies
geschieht mit Hilfe des ersten elektrischen Aktuators 10a.
[0051] Der erste Aktuator 10a ist, wie bereits erläutert, zwischen einer in Figur 1 gezeigten
Inaktiv-Position und einer Aktiv-Position - in Figur 1 gestrichelt angedeutet verstellbar.
Der erste Aktuator 10a steht in der Inaktiv-Position mit dem ersten Eingriffselement
8a mechanisch außer Kontakt. Im Zuge eines Verstellens von seiner Inaktiv-Position
in seine Aktiv-Position verstellt der erste Aktuator 10a das erste Eingriffselement
8a durch mechanischen Kontakt von seiner zweiten in seine erste Position. In der ersten
Position greift das erste Eingriffselement 8a in die erste Kulissenführung 9a ein
(vgl. Figur 1), so dass der Nockenfolger 3 durch die Drehbewegung der Nockenwelle
2 mit Hilfe der ersten Kulissenführung 9a axial von seiner ersten in seine zweite
Position bewegt wird, die in Figur 2 dargestellt ist. Nach dem In-Eingriff-Bringen
des ersten Eingriffselements 8a mit der ersten Kulissenführung 9a kann der erste Aktuator
10a von der Steuerungseinrichtung 11 wieder in seine Inaktiv-Position zurückbewegt
werden.
[0052] Die erste Kulissenführung 9a kann - ebenso wie die zweite Kulissenführung 9b - eine
in den Figuren nicht gezeigte Rampenstruktur aufweisen, derart, dass das erste Eingriffselement
8a außer Eingriff mit der ersten Kulissenführung gebracht wird, sobald der Nockenfolger
3 die zweite axiale Position erreicht hat. In dieser zweiten Position steht der zweite
Nocken 4b mit der Nockenfolger-Rolle 6 in Antriebsverbindung. Das Verstellen des Nockenfolgers
3 von der zweiten Position zurück in die erste Position kann mit Hilfe des zweiten
Aktuators 10b, des zweiten Eingriffselements 8b und der zweiten Kulissenführung 9b
in analoger Weise zum vorangehend erläuterten Übergang von der ersten in die zweite
Position des Nockenfolgers 3 erfolgen.
[0053] In Figur 2 ist eine Variante des Beispiels der Figur 1 gezeigt, wobei in Figur 2
die Nockenwelle 2 und der Nockenfolger 3 des Ventiltriebs nur in einem axialen Teilausschnitt
gezeigt sind. Bei der Variante gemäß Figur 2 sind die beiden Kulissenführungen 9a,
9b relativ zur Nockenwelle 2 axial verstellbar auf dieser angebracht und mittels eines
Kopplungselements 18 mit dem Nockenfolger 3 gekoppelt. Besagte mechanische Kopplung
ist dabei derart verwirklicht, dass mit einer Bewegung der Kulissenführungen 9a, 9b
entlang der axialen Richtung A - typischerweise zum Verstellen des Nockenfolgers 3
zwischen der ersten und zweiten Position - auch eine Bewegung des Nockenfolgers 3
entlang der axialen Richtung A einhergeht. Das Kopplungselement 18 ist wie Figur 2
gezeigt vorzugsweise bolzenartig oder stiftartig ausgebildet und kann radial nach
außen vom Nockenfolger 3 abstehen.
[0054] Wie die Figur 2 erkennen lässt, sind die beiden Kulissenführungen 9a, 9b als Au-ßenumfangsnuten
30a, 30b auf einer gemeinsamen Hülse 19 ausgebildet. Besagte Hülse 19 ist dabei axial
verschiebbar (vgl. Pfeil 20) auf die Nockenwelle 2 aufgeschoben. Somit kann das Kopplungselement
18 zur mechanischen axialen Kopplung in eine an der Hülse 19 vorgesehene Ausnehmung
20 eingreifen, die entsprechend Figur 2 bevorzugt als auf dem Außenumfang der Hülse
19 ausgebildete Umfangsnut 21 verwirklicht ist.
[0055] Bei einer Bewegung der Hülse 19 relativ zur Nockenwelle 2 entlang der axialen Richtung
A, hervorgerufen durch einen Eingriff des ersten Stellelements 8a oder des zweiten
Stellelement 8b in die jeweilige Kulissenführung 9a, 9b, wird der Nockenfolger 3 -
aufgrund der vorhandenen mechanischen Kopplung der Hülse 19 über das Kopplungselement
18 - mit dem Nockenfolger 3 in der axialen Richtung A mitgenommen. Auf diese Weise
wird die gewünschte axiale Verstellung des Nockenfolgers 3 zwischen seiner ersten
und seiner zweiten Position bewirkt.
[0056] Die Figur 3 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 2. Auch im Beispiel der Figur
3 sind die Nockenwelle 2 und der Nockenfolger 3 des Ventiltriebs nur in einem axialen
Teilausschnitt gezeigt. Das Beispiel der Figur 3 unterscheidet sich von jenem der
Figur 2 darin, dass anstelle der an der Hülse 19 vorgesehenen Ausnehmung 20 ein von
der Außenumfangsseite 35 der Hülse 19 radial nach außen abstehender Vorsprung 31 vorgesehen
ist. Der Vorsprung 31 kann als in Umfangsrichtung der Hülse 19 umlaufender Wulst 32
ausgebildet sein. Der Wulst 32 bzw. der Vorsprung 31 greift in eine am Kopplungselement
18 ausgebildete Ausnehmung 33 ein, die vorzugsweise nutartig ausgebildet ist. Besagte
Ausnehmung 33 kann auch direkt am Nockenfolger 3 bzw. an dessen Nockenfolger-Grundkörper
ausgebildet sein (in Figur 3 nicht gezeigt). Das Wirkprinzip von Vorsprung 31 und
Ausnehmung 33 bei der Variante der Figur 3 entspricht dem Wirkprinzip des bolzenartigen
Kopplungselements 18 in Verbindung mit der auf der Hülse 19 ausgebildeten Ausnehmung
20.
1. Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine,
- mit einer Nockenwelle (2) und einem Nockenfolger (3),
- mit zwei drehfest und axial im Abstand zueinander auf der Nockenwelle (2) angebrachten
ersten Nocken (4a, 4a), die eine identische erste Nockenkontur aufweisen, und mit
zwei drehfest und axial im Abstand zueinander auf der Nockenwelle (2) angeordneten
zweiten Nocken (4b), die eine identische zweite Nockenkontur (17a, 17b) aufweisen,
wobei sich die ersten und zweiten Nocken (4a, 4b) in axialer Richtung auf der Welle
(2) abwechseln,
- wobei der Nockenfolger (3) axial verstellbar ist zwischen einer ersten Position,
in welcher er mit den ersten Nocken (4a) antriebsverbunden ist, und einer zweiten
Position, in welcher er mit den zweiten Nocken (4b) antriebsverbunden ist,
- wobei der Nockenfolger (3) eine mit der Nockenwelle (2) zusammenwirkende mechanische
Verstelleinrichtung (7) zur axialen Verstellung des Nockenfolgers (3) zwischen der
ersten und der zweiten Position aufweist.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Nockenfolger (3) eine erste und eine zweite, axial im Abstand zueinander angeordnete
Nockenfolger-Rolle (6) umfasst, welche in der ersten Position mit den beiden ersten
Nocken (4a) gekoppelt sind und in der zweiten Position mit den beiden zweiten Nocken
(4b) gekoppelt sind.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der ersten Position des Nockenfolgers (3) jeweils eine der beiden Nockenfolger-Rollen
(6) mit jeweils einem der beiden ersten Nocken (4a) antriebsverbunden ist und in der
zweiten Position des Nockenfolgers jeweils eine der beiden Nockenfolger-Rollen (6)
mit jeweils einem der beiden zweiten Nocken (4b) antriebsverbunden ist.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Nockenfolger-Rollen (6) im selben axialen Abstand zueinander angeordnet
sind wie die beiden ersten Nocken (4a) zueinander und wie die beiden zweiten Nocken
(4b) zueinander.
5. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei dritte Nocken und eine dritte Nockenfolger-Rolle vorhanden sind, welche
in derselben Weise wie die ersten und die zweite Nocken (4a, 4b) und die beiden Nockenfolger-Rollen
(6) ausgebildet sind.
6. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die mechanische Verstelleinrichtung (7) ein verstellbares erstes mechanisches Eingriffselement
(8a) aufweist, welche zum axialen Verstellen des Nockenfolgers (3) von der ersten
in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorhandenen ersten Kulissenführung
(9a) zusammenwirkt,
- die mechanische Verstelleinrichtung (7) ein verstellbares zweites mechanisches Eingriffselement
(8b) aufweist, welche zum axialen Verstellen des Nockenfolgers (3) von der zweiten
in die erste Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorhandenen zweiten Kulissenführung
(9b) zusammenwirkt.
7. Ventiltrieb nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Kulissenführungen (9a, 9b) relativ zur Nockenwelle (2) axial verstellbar
auf dieser angeordnet sind und mittels eines Kopplungselements (18) mechanisch mit
dem Nockenfolger (3) gekoppelt sind, so dass mit einer axialen Bewegung der Kulissenführungen
(9a, 9b) zum Verstellen des Nockenfolgers (3) zwischen der ersten und zweiten Position
eine axiale Bewegung des Nockenfolgers (3) einhergeht.
8. Ventiltrieb nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Kulissenführungen (9a, 9b), vorzugsweise als Außenumfangsnuten (30a, 30b),
auf einer gemeinsamen Hülse (19) ausgebildet sind, die axial verschiebbar auf die
Nockenwelle (2) aufgeschoben ist.
9. Ventiltrieb nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kopplungselement (18) in eine an der Hülse (19) vorgesehene Ausnehmung (20), die
vorzugsweise als auf dem Außenumfang der Hülse (19) ausgebildete Umfangsnut (21) realisiert
ist, eingreift.
10. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kopplungselement (18) bolzenartig oder stiftartig ausgebildet ist und radial nach
außen vom Nockenfolger (3) absteht.
11. Ventiltrieb nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
von einer Außenumfangsseite (35) der Hülse (19) radial nach außen ein Vorsprung (31),
der in eine am Kopplungselement (18) ausgebildete Ausnehmung (3) eingreift.
12. Ventiltrieb nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorsprung (31) als in Umfangsrichtung der Hülse (19) umlaufender Wulst ausgebildet
ist.
13. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die mechanische Verstelleinrichtung (7) einen ersten Aktuator (10a) umfasst, mittels
welchem das erste mechanische Eingriffselement (8a) zwischen einer ersten Position,
in welcher es in die erste Kulissenführung (9a) eingreift, und einer zweiten Position
verstellbar ist, in welcher es nicht in die erste Kulissenführung (9a) eingreift,
und/oder dass
- die mechanische Verstelleinrichtung (7) einen zweiten Aktuator (10b) umfasst, mittels
welchem das zweite mechanische Eingriffselement (8b) zwischen einer ersten Position,
in welcher es in die zweite Kulissenführung (9b) eingreift, und einer zweiten Position
verstellbar ist, in welcher es nicht in die zweite Kulissenführung (9b) eingreift.
14. Ventiltrieb nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Aktuatoren (10a, 10b) als linear verstellbare, elektrisch angetriebene
Aktuatoren ausgebildet sind, die von einer elektronischen Steuerungseinrichtung (11)
des Ventiltriebs (1) zum Verstellen zwischen der Aktiv-Position und der Inaktiv-Position
steuerbar sind.
15. Ventiltrieb nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Aktuator (10a) ein linear verstellbares erstes Stellelement (12a) aufweist,
dessen Stirnseite (13a) beim Bewegen des ersten Eingriffselements (8a) in die erste
Kulissenführung (9a) gegen eine dem ersten Stellelement (12a) gegenüberliegende Stirnseite
(14a) des Eingriffselements (8a) drückt,
- der zweite Aktuator (10b) ein linear verstellbares zweites Stellelement (12b) aufweist,
dessen Stirnseite (13a) beim Bewegen des zweiten Eingriffselements (8b) in die zweite
Kulissenführung (9b) gegen eine dem zweiten Stellelement (12b) gegenüberliegende Stirnseite
(14b) des zweiten Eingriffselements (8b) drückt.
16. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Nockenfolger (3) für wenigstens ein Eingriffselement (8a, 8b), vorzugsweise für
beide Eingriffselemente (8a, 8b), eine Eingriffselement-Fixiereinrichtung (22a, 22b)
zum lösbaren Fixieren des Eingriffselements (8a, 8b) in der ersten oder zweiten Position
aufweist,
wobei die Eingriffselement-Fixiereinrichtung (22a, 22b) ein federbeaufschlagtes Fixierelement
(23a, 23b) aufweist, welches in der ersten Position des Eingriffselements (8a, 8b)
in einer am Eingriffselement (8a, 8b) vorgesehenen ersten Aufnahme (24a, 24b) aufgenommen
ist und in der zweiten Position des Eingriffselements (8a, 8b) in einer am Nockenfolger
vorgesehenen zweiten Aufnahme (25a, 25b) aufgenommen ist.
17. Ventiltrieb nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste und/oder zweite Eingriffselement (8a, 8b) jeweils einen bolzenartig oder
stiftartig ausgebildeten Grundkörper (29a, 29b) aufweist, auf dessen Umfangsseite
die erste Aufnahme (24a, 24b) als erste Umfangsnut (27a, 27b) und die zweite Aufnahme
(25a, 25b) als axial im Abstand angeordnete zweite Umfangsnut (28a, 28b) ausgebildet
ist.
18. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mechanische Verstelleinrichtung (7) keine hydraulischen oder pneumatischen Komponenten
umfasst.
19. Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche.