DE102010013216A1

DE102010013216A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010013216A1
Application number: DE102010013216A
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-04-04
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: US20100251982A1; DE102010013216B4

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb (1, 1') einer Brennkraftmaschine mit hubvariabler Gaswechselventilbetätigung. Der Ventiltrieb umfasst eine Nockenwelle (2, 2') mit einer Trägerwelle (3) und einem darauf drehfest und zwischen Axialpositionen verschiebbar angeordneten Nockenstück (4, 4'), das eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (14a-c, 15a-c) mit unterschiedlichen Erhebungen und eine nutförmige Axialkulisse (16, 16') aufweist, und ein in die Axialkulisse einkoppelbares Betätigungselement (18, 19) zum Verschieben des Nockenstücks auf der Trägerwelle, wobei das Nockenstück mit einem Lagerzapfen (12, 13 bzw. 12') versehen ist, an welchem die Nockenwelle in einer Nockenwellenlagerstelle (9, 10 bzw. 9') der Brennkraftmaschine radial gelagert ist. Dabei soll die Axialkulisse mit der Nockenwellenlagerstelle axial überlappend am Lagerzapfen ausgebildet sein, wobei das Betätigungselement in der Nockenwellenlagerstelle verläuft.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit hubvariabler Gaswechselventilbetätigung. Der Ventiltrieb umfasst eine Nockenwelle mit einer Trägerwelle und einem darauf drehfest und zwischen Axialpositionen verschiebbar angeordneten Nockenstück, das eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken mit unterschiedlichen Erhebungen und eine sich am Außenumfang erstreckende, nutförmige Axialkulisse aufweist, und ein in die Axialkulisse einkoppelbares Betätigungselement zum Verschieben des Nockenstücks auf der Trägerwelle. Das Nockenstück ist mit einem Lagerzapfen versehen, an welchem die Nockenwelle in einer Nockenwellenlagerstelle der Brennkraftmaschine radial gelagert ist.
Hintergrund der Erfindung
Die Hubvariabilität eines derartigen Ventiltriebs basiert bekanntermaßen auf einem Nockenstück mit darauf unmittelbar benachbart angeordneten Nocken, deren unterschiedliche Erhebungen mittels eines konventionell starr ausgebildeten Nockenfolgers selektiv auf ein Gaswechselventil übertragen werden. Zur betriebspunktabhängigen Aktivierung der jeweiligen Erhebung ist das Nockenstück drehfest, jedoch zwischen zwei oder mehr Axialpositionen verschieblich auf einer Trägerwelle angeordnet und weist axial gegensinnig verlaufende Kulissenbahnen in Form von Spiralnuten auf. Das Verschieben des Nockenstücks erfolgt je nach Ausgestaltung der Kulissenbahnen über ein oder mehrere Betätigungselemente, die in die Spiralnuten wechselweise eingekoppelt werden. Der axiale Verlauf der sich mit dem Betätigungselement in Eingriff befindlichen Spiralnut führt dazu, dass sich das Nockenstück während der gemeinsamen (erhebungsfreien) Grundkreisphase der Nocken einer Nockengruppe selbststeuernd und nockenwellenwinkeltreu von einer in die nächste Axialposition verschiebt. Der radiale Verlauf einer Spiralnut ist zumeist so gestaltet, dass diese gegen Ende des Verschiebevorgangs zunehmend flacher wird und das momentan in Eingriff befindliche Betätigungselement in dessen eingriffslose Ruheposition zurückschiebt.
Ein gattungsgemäßer Ventiltrieb mit zweistufiger Hubvariabilität geht unter anderem aus der DE 101 48 179 A1 hervor. Eine wesentliche Eigenschaft dieses Ventiltriebs ist, dass die einzelnen Nockenstücke mit Lagerzapfen versehen sind, die in zugehörigen Nockenwellenlagerstellen der Brennkraftmaschine sowohl radial als auch axial gleitend gelagert sind. Demgegenüber erfolgt die Nockenwellenlagerung der in DE 101 48 177 A1 und DE 10 2004 022 832 A1 offenbarten Ventiltriebe unmittelbar an den Trägerwellen. Während in diesem Fall die Länge eines Nockenstücks maßgeblich durch die Anzahl der Nocken und der Kulissenbahnen sowie deren räumliche Anordnung zueinander bestimmt wird, ist im erstgenannten Fall zusätzlich die Länge des oder gegebenenfalls der Lagerzapfen zu berücksichtigen. Unter Berücksichtigung diverser konstruktiver Parameter der Brennkraftmaschine, insbesondere des Zylinder- und Gaswechselventilabstands, der Anzahl und Breite der Nocken sowie der mittigen oder endseitigen Nockenwellenlagerposition bezüglich eines Zylinders kollidiert die erforderliche Länge des Nockenstücks jedoch schnell mit dem dafür zur Verfügung stehenden Bauraum. Dies gilt in verstärktem Maße bei dreistufiger Hubvariabilität.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass das Nockenstück axial möglichst kompakt bauend gestaltet ist, so dass nicht nur eine breite Verwendbarkeit des Ventiltriebs auch in kleinvolumigen Brennkraftmaschinen, sondern auch ein hohes Potenzial für eine mehr als zweistufige, insbesondere dreistufige Hubvariabilität gegeben sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach soll die Axialkulisse mit der Nockenwellenlagerstelle axial überlappend am Lagerzapfen ausgebildet sein, wobei das Betätigungselement in der Nockenwellenlagerstelle verläuft. Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht mit anderen Worten darin, die räumliche Trennung von Lagerzapfen und Axialkulisse aufzuheben und diese axial miteinander zu „verschmelzen”, um somit den axialen Bauraum des Nockenstücks entsprechend verringern und/oder um die Nockengruppe mit einem zusätzlichen Nocken versehen zu können.
Im Hinblick auf die selbstverständlich nach wie vor zu gewährleistende Stabilität und Dauerfestigkeit der Nockenwellenlagerung ist es in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Lagerzapfen mit der Nockenwellenlagerstelle ein Gleitlager bildet, wobei der Lagerzapfen axial beidseits der Axialkulisse Gleitflächenabschnitte aufweist.
Außerdem soll der Lagerdurchmesser des Lagerzapfens größer als der Hüllkreisdurchmesser des zum Lagerzapfen nächstliegenden Nockens sein, wobei sich dieser Nocken und die Nockenwellenlagerstelle in einer der Axialpositionen des Nockenstücks axial überlappen. Das so ermöglichte Eintauchen der Nockengruppe in die Nockenwellenlagerstelle ist besonders dann zweckmäßig oder sogar erforderlich, wenn das Nockenstück zwei Nockengruppen zur Betätigung von zwei Gaswechselventilen aufweist, die mit geringem Abstand zur Nockenwellenlagerstelle angeordnet sind, und wenn zudem eine dreistufige Hubvariabilität mit drei Nocken pro Nockengruppe vorgesehen ist.
Im Hinblick auf die Lageranordnung der Nockenwelle soll das Nockenstück zwei an dessen axialen Endabschnitten ausgebildete Lagerzapfen und zwei zwischen den Lagerzapfen angeordnete Nockengruppen aufweisen. Diese Lageranordnung korreliert mit Nockenwellenlagerstellen, die zwischen den Zylindern einer Brennkraftmaschine mit Mehrventiltechnik angeordnet sind. An beiden Lagerzapfen können unidirektional wirkende Axialkulissen mit einer einzigen Kulissenbahn gemäß der eingangs zitierten DE 101 48 179 A1 vorgesehen sein, in welche in beiden zugehörigen Nockenwellenlagerstellen verlaufende Betätigungselemente einkoppelbar sind.
In einer hierzu alternativen Ausgestaltung der Erfindung soll das Nockenstück zwei an dessen axialen Endabschnitten ausgebildete Nockengruppen und lediglich einen zwischen den Nockengruppen angeordneten Lagerzapfen aufweisen. Diese Lageranordnung korreliert mit Nockenwellenlagerstellen, die zwischen den Gaswechselventilen eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit Mehrventiltechnik angeordnet sind.
Außerdem ist es vorgesehen, dass das Nockenstück genau eine Axialkulisse aufweist, die mit zwei axial gegensinnig verlaufenden Kulissenbahnen bidirektional ausgebildet ist. Eine Ausgestaltung einer derartigen Axialkulisse ist bereits aus der eingangs zitierten DE 101 48 177 A1 vorbekannt: hier sind die beiden Kulissenbahnen in Umfangsrichtung des Lagerzapfens nebeneinander angeordnet und kreuzen sich in deren Mitte. Der wesentliche Vorteil gegenüber den räumlich getrennten, unidirektionalen Kulissenbahnen besteht einerseits in dem vergleichsweise geringen, axialen Bauraumbedarf für die Axialkulisse und andererseits darin, dass für beide Verschieberichtungen ein einziges Betätigungselement ausreichend ist.
Dies gilt auch für eine bidirektionale Axialkulisse gemäß einer alternativen zweiten Ausgestaltung. In diesem Fall sollen die beiden Kulissenbahnen in Umfangsrichtung des Lagerzapfens hintereinander angeordnet sein, wobei jeweils der Anfangspunkt der einen Kulissenbahn an den Endpunkt der anderen Kulissenbahn angrenzt. Die Kinematik einer solchen Axialkulisse geht im Detail aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2009 009 080 A1 der Anmelderin hervor, deren gesamter Inhalt hiermit in Bezug genommen wird.
Zudem erlauben die beiden vorgenannten Ausgestaltungen eine vergleichsweise einfach durchzuführende Erweiterung der Hubvariabilität von zwei auf drei Stufen, indem zwei Betätigungselemente in die bidirektionalen Axialkulissen wechselweise eingekoppelt werden. Dies ist in der ebenfalls nicht vorveröffentlichten DE 10 2007 051 739 A1 der Anmelderin für die Ausgestaltung mit sich kreuzenden Kulissenbahnen näher offenbart. Auch der gesamte Inhalt dieser Schrift wird hiermit in Bezug genommen.
Im Falle der dreistufigen Hubvariabilität ist es vorgesehen, dass einer der drei Nocken einer Nockengruppe erhebungsfrei ist. Bei diesem Nocken handelt es sich um einen sogenannten Grundkreisnocken, der aufgrund seiner rein zylindrischen Form zur Stilllegung des Gaswechselventils führt.
Sofern möglich und zweckmäßig sollen die vorgenannten Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung auch beliebig miteinander kombinierbar sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich auf der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung teilweise vereinfacht dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine mit einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs in perspektivischer Zusammenbaudarstellung;
2 den Ausschnitt aus 1 ohne Nockenwellenlagerdeckel;
3 den Ausschnitt gemäß den 1 und 2 in perspektivischer Längsschnittdarstellung;
4 die Axialkulisse gemäß den 1 bis 3 in einer ersten perspektivischen Ansicht;
5 die Axialkulisse gemäß 4 in einer zweiten (ca. 180° gedrehten) perspektivischen Ansicht;
6 einen Ausschnitt eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine mit einer zweiten Ausführung eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs in perspektivischer Zusammenbaudarstellung;
7 den Ausschnitt aus 6 ohne Nockenwellenlagerdeckel;
8 das Nockenstück gemäß den 6 und 7 als perspektivische Einzelteildarstellung;
9 die Axialkulisse gemäß den 6 bis 8 in einer ersten perspektivischen Ansicht;
10 die Axialkulisse gemäß 9 in einer zweiten (ca. 120° gedrehten) perspektivischen Ansicht und
11 die Axialkulisse gemäß 9 in einer dritten (ca. 240° gedrehten) perspektivischen Ansicht.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 3 ist ein für das Verständnis der Erfindung wesentlicher Ausschnitt eines Ventiltriebs 1 einer Brennkraftmaschine mit hubvariabler Gaswechselventilbetätigung und Vierventiltechnik offenbart. Ein für die Funktion des Ventiltriebs 1 zentraler Bestandteil ist eine Nockenwelle 2, die eine Trägerwelle 3 sowie – der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechend – darauf drehfest und zwischen drei Axialpositionen verschiebbar angeordnete Nockenstücke 4 umfasst. Zwecks Axialverschiebung sind die Trägerwelle 3 mit einer Außenlängsverzahnung und jedes Nockenstück 4 mit einer entsprechenden Innenlängsverzahnung versehen. Die an sich bekannten Verzahnungen 5 und 6 sind in den 3 und 8 erkennbar. Die zwischen den axialen Endabschnitten 7 und 8 der Nockenstücke 4 erkennbaren Zwischenräume ermöglichen das getrennte und zur Zündfolge der Brennkraftmaschine synchrone Verschieben der Nockenstücke 4 in eine jeweils benachbarte Axialposition. Die radiale Lagerung der Nockenwelle 2 erfolgt in Nockenwellenlagerstellen 9 und 10, die in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die zwischen den Nockenwellenlagerstellen 9, 10 erkennbaren Schlepphebel 11 betätigen die beiden hier nicht dargestellten Einlassventile eines Zylinders.
Wie aus 2 hervorgeht – dargestellt ist derselbe Ausschnitt wie in 1, jedoch ohne die oberen Nockenwellenlagerdeckel – ist das Nockenstück 4 an dessen Endabschnitten 7, 8 mit unterschiedlich breiten Lagerzapfen 12 und 13 versehen, die an den Innenmantelflächen der Nockenwellenlagerstellen 9, 10 sowohl radial als auch axial gleitend gelagert sind. Zwischen den Lagerzapfen 12, 13 verlaufende Nockengruppen bestehen jeweils aus drei unmittelbar benachbarten Nocken 14a–c und 15a–c, die bei gleichem Grundkreisradius unterschiedliche Erhebungen aufweisen. Diese werden selektiv, d. h. in Abhängigkeit der momentanen Axialposition des Nockenstücks 4, mittels der Schlepphebel 11 auf die Gaswechselventile übertragen. Unter den unterschiedlichen Erhebungen sind unterschiedliche Beträge des jeweiligen Nockenhubs und/oder unterschiedliche Ventilsteuerzeiten der Nocken 14a–c und 15a–c zu verstehen. So handelt es sich bei den No cken 14a und 15a um sogenannte Grundkreisnocken, die erhebungsfrei sind und jeweils zur Stilllegung des Gaswechselventils führen.
Das Verschieben des Nockenstücks 4 zwischen dessen Axialpositionen erfolgt außerhalb der Erhebungen während des gemeinsamen Grundkreiswinkels der Nocken 14a–c und 15a–c. Das beispielsweise aus der eingangs zitierten DE 101 48 179 A1 grundsätzlich bekannte Funktionsprinzip der hierzu erforderlichen Aktuatorik beruht auf einer nutförmigen Axialkulisse 16 auf dem Nockenstück 4 und einem Betätigungselement in Form eines zylindrischen Aktuatorstifts, der bezüglich der Nockenwelle 2 axial ortsfest, jedoch radial zur Nockenwelle 2 hin verlagerbar in der Brennkraftmaschine angeordnet und zwecks Verschiebung des Nockenstücks 4 in die Axialkulisse 16 einkoppelbar ist.
Der vorliegend eingesetzte Aktuator 17, der in den 1 und 2 lediglich verdeckt erkennbar ist, geht näher aus dem längsgeschnittenen Ausschnitt in 3 hervor. Der Aktuator 17 umfasst zwei mit einer Nockenbreite beabstandete Aktuatorstifte 18 und 19, die mittels eines elektromagnetisch betätigten Verriegelungsmechanismus aus einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse selektiv herausgetrieben und in die einzige Axialkulisse 16 je Nockenstück 4 abwechselnd eingekoppelt werden. Der konstruktive Aufbau dieses Aktuators 17 geht im Detail aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2009 010 949 A1 der Anmelderin hervor, deren gesamter Inhalt hiermit ebenfalls in Bezug genommen wird.
Die in den 4 und 5 als Einzelheit aus zwei gegenüberliegenden Perspektiven dargestellte Axialkulisse 16 ist mit zwei axial gegensinnig verlaufenden Kulissenbahnen 20 und 21 bidirektional wirkend ausgebildet, wobei die beiden Kulissenbahnen 20, 21 in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind und sich in deren Mitte kreuzen. Während eine derartige Axialkulisse 16 grundsätzlich bekannt ist, sind die Kulissenbahnen 20, 21 im vorliegenden Ausführungsbeispiel radial zueinander höhenversetzt, um eine beidseitige Zwangsführung des eingekoppelten Aktuatorstifts 18 oder 19 entlang der radial tieferen Kulissenbahn 20 zu erzeugen. Auf diese Weise kann auch bei niedriger Nockenwellendrehzahl und entsprechend geringer axialer Massenträgheit des Nockenstücks 4 dessen Ver schiebevorgang entlang der radial tieferen Kulissenbahn 20 nach Passieren des Kreuzungspunkts vollständig abgeschlossen werden.
Zur Funktionsweise der Aktuatorik: eine Einkopplung des Aktuatorstifts 18 in die Kulissenbahn 20 führt zu einer Verschiebung des Nockenstücks 4 nach links (in 3) und – ausgehend von dessen dargestellter Axialposition, in welcher die Schlepphebel 11 von den mittleren Nocken 14b und 15b beaufschlagt sind – zu einer Aktivierung der Nocken 14c und 15c. Umgekehrt führt eine Einkopplung des Aktuatorstifts 19 in die Kulissenbahn 21 zu einer Verschiebung des Nockenstücks 4 nach rechts und – ausgehend von der dargestellten Axialposition – zu einer Aktivierung der Nocken 14a und 15a. Ein unmittelbar aufeinander folgendes, zweimaliges Einkoppeln desselben Aktuatorstifts 18 oder 19 führt zu einer Hin- und Rückverschiebung des Nockenstücks 4 in die ursprüngliche Axialposition. Hingegen führt ein unmittelbar aufeinander folgendes, abwechselndes Einkoppeln der Aktuatorstifte 18 und 19 in dieselbe Kulissenbahn 20 oder 21 zu einer gleichgerichteten Verschiebung des Nockenstücks 4 um zwei Axialpositionen. Somit sind zur Einstellung der drei Axialpositionen des Nockenstücks 4 lediglich ein Aktuator 17 mit den beiden Aktuatorstiften 18, 19 und eine Axialkulisse 16 erforderlich.
Das Nockenstück 4 ist in dessen jeweiliger Axialposition durch eine Arretiervorrichtung gegen unkontrolliertes Verschieben gesichert. Die an sich bekannte und hier nicht näher dargestellte Arretiervorrichtung umfasst ein federbelastetes Druckstück 22, das in einer Querbohrung 23 der Trägerwelle 3 gelagert ist und – je nach Axialposition des Nockenstücks 4 – in eine von drei Umlaufnuten 24, 25 und 26 am Innenumfang des Nockenstücks 4 einrastet.
Der Aktuator 17 verläuft erfindungsgemäß innerhalb der axialen Längserstreckung der Nockenwellenlagerstelle 9. Das bedeutet, dass deren Innenmantelfläche von einer Bohrung zur Aufnahme des Aktuators 17 geschnitten wird und sich dementsprechend die auf dem Umfang des Lagerzapfens 12 ausgebildete Axialkulisse 16 und die Nockenwellenlagerstelle 9 in axialer Richtung überlappen. Zur Bildung der Gleitlagerung des Lagerzapfens 12 in der Nockenwellenlagerstelle 9 dienen Gleitflächenabschnitte 27 und 28 zu beiden Seiten der Axialkulisse 16. Der Lager zapfen 13 ist gegenüber dem Lagerzapfen 12 mit der darauf verlaufenden Axialkulisse 16 deutlich schmaler und vollzylindrisch ausgebildet.
Eine alternative Ausgestaltung eines hubvariablen Ventiltriebs 1' geht aus den 6 bis 8 hervor, wobei sich die nachfolgenden Ausführungen weitgehend auf die konstruktiven Unterschiede zum Ventiltrieb 1 beschränken. Bei dem Ventiltrieb 1' befinden sich die Nockenwellenlagerstellen 9' nicht zwischen den Zylindern, sondern zwischen den Gaswechselventilen 29 eines Zylinders. Dementsprechend sind die beiden Nockengruppen mit den Nocken 14a–c und 15a–c an den beiden Endabschnitten 7, 8 des Nockenstücks 4' angeordnet, das lediglich einen dazwischen verlaufenden Lagerzapfen 12' zur Radiallagerung der Nockenwelle 2' in der jeweils zugehörigen Nockenwellenlagerstelle 9' aufweist. Der aus den 1 bis 3 bekannte Aktuator 17 ist in diesem Fall im oberen Nockenwellenlagerdeckel 30 aufgenommen.
Beiden Ventiltrieben 1' und 1 ist gemeinsam, dass die Gaswechselventile 29 und mithin auch die Schlepphebel 11 eng beabstandet zu der oder den Nockenwellenlagerstellen 9' bzw. 9 und 10 verlaufen. Der für die dreistufige Hubvariabilität erforderliche Axialfreigang der Nockengruppen gegenüber der Nockenwellenlagerstelle 9' wird dadurch geschaffen, dass je nach Axialposition des Nockenstücks 4' die Nockengruppen mit ihren zum Lagerzapfen 12' nächstliegenden Nocken 14a und 15c in die Nockenwellenlagerstelle 9' eintauchen. In der in 7 dargestellten Axialposition des Nockenstücks 4' sind die Gaswechselventile 29 momentan von den Nocken 14c und 15c beaufschlagt, während sich der Grundkreisnocken 14a und die Nockenwellenlagerstelle 9' axial überlappen. Die hierzu entgegengesetzte Axialposition des Nockenstücks 4' mit dann wirksamen Grundkreisnocken 14a und 15a erfordert gleichermaßen ein Eintauchen des Nockens 15c in die Nockenwellenlagerstelle 9'.
Wie es in 8 ersichtlich ist, ergibt sich der Axialfreigang der Nockengruppen gegenüber der Nockenwellenlagerstelle 9' konstruktiv dadurch, dass der Lagerdurchmesser des Lagerzapfens 12' größer als der gepunktet eingezeichnete Hüllkreisdurchmesser 31 des zum Lagerzapfen 12' nächstliegenden Nockens 15c und auch größer als der Grundkreisdurchmesser des Nockens 14a ist. Diese geometrische Ausgestaltung trifft bezüglich der Nocken 14c und 15a in entsprechender Weise für den Ventiltrieb 1 gemäß den 1 bis 5 auf.
Die auf dem Umfang des Lagerzapfens 12' ausgebildete Axialkulisse 16' ist ebenfalls mit zwei axial gegensinnig verlaufenden Kulissenbahnen 20' und 21' bidirektional wirkend ausgebildet und zu beiden Seiten von den Gleitflächenabschnitten 27, 28 begrenzt, die mit der Nockenwellenlagerstelle 9' ein Gleitlager bilden. Gegenüber der Axialkulisse 16 sind jedoch die Kulissenbahnen 20', 21' nicht mit gleichen Anfangs- und Endpunkten nebeneinander, sondern in Umfangsrichtung des Lagerzapfens 12' hintereinander angeordnet. Wie es aus den 9 bis 11 mit jeweils um etwa 120° gedrehter Axialkulisse 16' deutlich wird, grenzt der Anfangspunkt 32 der Kulissenbahn 20' an den Endpunkt 33 der Kulissenbahn 21' an, und der Anfangspunkt 34 der Kulissenbahn 21' grenzt an den Endpunkt 35 der Kulissenbahn 20' an. Auch in diesem Fall sind zur Umschaltung zwischen den drei Axialpositionen des Nockenstücks 4' zwei um eine Nockenbreite beabstandete Aktuatorstifte 18, 19 (siehe 3) ausreichend, die der vorherigen Erläuterung entsprechend abwechselnd in dieselbe Axialkulisse 16' eingekoppelt werden. Der für das Verschieben des Nockenstücks 4' verfügbare Nockenwellenwinkel ist zwar gegenüber der Axialkulisse 16 mit den sich kreuzenden Kulissenbahnen 20, 21 deutlich kleiner, jedoch besteht ein wesentlicher Vorteil in der durchgehenden Zwangsführung des jeweils eingekoppelten Aktuatorstifts 18 oder 19, so dass ein sicheres Verschieben des Nockenstücks 4' auch ohne dessen unterstützende Massenträgheit, d. h. bei kleinsten Nockenwellendrehzahlen möglich ist.

1: Ventiltrieb
2: Nockenwelle
3: Trägerwelle
4: Nockenstück
5: Außenlängsverzahnung
6: Innenlängsverzahnung
7: axialer Endabschnitt des Nockenstücks
8: axialer Endabschnitt des Nockenstücks
9: Nockenwellenlagerstelle
10: Nockenwellenlagerstelle
11: Schlepphebel
12: Lagerzapfen
13: Lagerzapfen
14: Nockengruppe mit Nocken 14a–c
15: Nockengruppe mit Nocken 15a–c
16: Axialkulisse
17: Aktuator
18: Aktuatorstift/Betätigungselement
19: Aktuatorstift/Betätigungselement
20: Kulissenbahn
21: Kulissenbahnen
22: Druckstück
23: Querbohrung der Trägerwelle
24: Umlaufnut
25: Umlaufnut
26: Umlaufnut
27: Gleitflächenabschnitt
28: Gleitflächenabschnitt
29: Gaswechselventil
30: Nockenwellenlagerdeckel
31: Hüllkreisdurchmesser
32: Anfangspunkt der einen Kulissenbahn
33: Endpunkt der anderen Kulissenbahn
34: Anfangspunkt der anderen Kulissenbahn
35: Endpunkt der einen Kulissenbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10148179 A1 [0003, 0008, 0029]
- DE 10148177 A1 [0003, 0010]
- DE 102004022832 A1 [0003]
- DE 102009009080 A1 [0011]
- DE 102007051739 A1 [0012]
- DE 102009010949 A1 [0030]

Claims

Ventiltrieb (1, 1') einer Brennkraftmaschine mit hubvariabler Gaswechselventilbetätigung, umfassend eine Nockenwelle (2, 2') mit einer Trägerwelle (3) und einem darauf drehfest und zwischen Axialpositionen verschiebbar angeordneten Nockenstück (4, 4'), das eine Nockengruppe unmittelbar benachbarter Nocken (14a–c, 15a–c) mit unterschiedlichen Erhebungen und eine nutförmige Axialkulisse (16, 16') aufweist, und ein in die Axialkulisse (16, 16') einkoppelbares Betätigungselement (18, 19) zum Verschieben des Nockenstücks (4, 4') auf der Trägerwelle (3), wobei das Nockenstück (4, 4') mit einem Lagerzapfen (12, 13 bzw. 12') versehen ist, an welchem die Nockenwelle (2, 2') in einer Nockenwellenlagerstelle (9, 10 bzw. 9') der Brennkraftmaschine radial gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkulisse (16, 16') mit der Nockenwellenlagerstelle (9, 9') axial überlappend am Lagerzapfen (12, 12') ausgebildet ist, wobei das Betätigungselement (18, 19) in der Nockenwellenlagerstelle (9, 9') verläuft.
Ventiltrieb (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (12, 12') mit der Nockenwellenlagerstelle (9, 9') ein Gleitlager bildet, wobei der Lagerzapfen (12, 12') axial beidseits der Axialkulisse (16, 16') Gleitflächenabschnitte (27, 28) aufweist.
Ventiltrieb (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdurchmesser des Lagerzapfens (12, 12') größer als der Hüllkreisdurchmesser (31) des zum Lagerzapfen (12, 12') nächstliegenden Nockens (14c, 15a bzw. 14a, 15c) ist, wobei sich dieser Nocken (14c, 15a bzw. 14a, 15c) und die Nockenwellenlagerstelle (9, 9') in einer der Axialpositionen des Nockenstücks (4, 4') axial überlappen.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (4) zwei an dessen axialen Endabschnitten (7, 8) ausgebildete Lagerzapfen (12, 13) und zwei zwischen den Lagerzapfen (12, 13) angeordnete Nockengruppen aufweist.
Ventiltrieb (1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (4') zwei an dessen axialen Endabschnitten (7, 8) ausgebildete Nockengruppen und lediglich einen zwischen den Nockengruppen angeordneten Lagerzapfen (12') aufweist.
Ventiltrieb (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenstück (4, 4') genau eine Axialkulisse (16, 16') aufweist, die mit zwei axial gegensinnig verlaufenden Kulissenbahnen (20, 21 bzw. 20', 21') bidirektional ausgebildet ist.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kulissenbahnen (20, 21) in Umfangsrichtung des Lagerzapfens (12) nebeneinander angeordnet sind und sich in deren Mitte kreuzen.
Ventiltrieb (1') nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kulissenbahnen (20', 21') in Umfangsrichtung des Lagerzapfens (12') hintereinander angeordnet sind, wobei jeweils der Anfangspunkt (32, 34) der einen Kulissenbahn (20' bzw. 21') an den Endpunkt (33, 35) der anderen Kulissenbahn (21' bzw. 20') angrenzt.
Ventiltrieb (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei unmittelbar benachbarte Nocken (14a–c, 15a–c) pro Nockengruppe und zwei in dieselbe Axialkulisse (16, 16') abwechselnd einkoppelbare Betätigungselemente (18, 19) vorgesehen sind.
Ventiltrieb (1, 1') nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer der drei Nocken (14a–c, 15a–c) erhebungsfrei ist.