DE102013009757A1

DE102013009757A1 - Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102013009757A1
Application number: DE102013009757.6A
Authority: DE
Inventors: Kai Lehmann; Thomas Stolk
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2014-12-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem ersten Nockenelement (10), das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, mit einem ersten Umschaltmechanismus (11), der dazu vorgesehen ist, einen Schaltzustand des ersten Nockenelements (10) zu verändern, mit zumindest einem weiteren Nockenelement (10', 10''), das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, und mit zumindest einem weiteren Umschaltmechanismus (12), der dazu vorgesehen ist, zeitversetzt zu dem ersten Nockenelement (10) einen Schaltzustand des zumindest einen weiteren Nockenelements (10', 10'') zu verändern, wobei eine Kopplungseinheit (14), die dazu vorgesehen ist, den zumindest einen weiteren Umschaltmechanismus (12) mechanisch an den ersten Umschaltmechanismus (11) anzubinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
Es ist bereits eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einem ersten Nockenelement, das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, mit einem ersten Umschaltmechanismus, der dazu vorgesehen ist, einen Schaltzustand des ersten Nockenelements zu verändern, mit zumindest einem weiteren Nockenelement, das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, und mit zumindest einem weiteren Umschaltmechanismus, der dazu vorgesehen ist, zeitversetzt zu dem ersten Nockenelement einen Schaltzustand des zumindest einen weiteren Nockenelements zu verändern.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebvorrichtung mit Ventilhubumschaltung bereitzustellen, mittels der ein vorhandener Bauraum besonders vorteilhaft genutzt werden kann. Sie wird durch eine Ventiltriebvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem ersten Nockenelement, das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, mit einem ersten Umschaltmechanismus, der dazu vorgesehen ist, einen Schaltzustand des ersten Nockenelements zu verändern, mit zumindest einem weiteren Nockenelement, das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, und mit zumindest einem weiteren Umschaltmechanismus, der dazu vorgesehen ist, zeitversetzt zu dem ersten Nockenelement einen Schaltzustand des zumindest einen weiteren Nockenelements zu verändern.
Es wird eine Kopplungseinheit vorgeschlagen, die dazu vorgesehen ist, den zumindest einen weiteren Umschaltmechanismus mechanisch an den ersten Umschaltmechanismus anzubinden. Dadurch kann eine Anzahl von Aktoren reduziert werden, weil durch eine mechanische Kopplung der Umschaltmechanismen der zumindest eine weitere Umschaltmechanismus keinen eigenen Aktor erfordert. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt werden und ein Gewicht der Brennkraftmaschine kann reduziert werden. Unter einem „Nockenelement” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Getriebeelement zur Betätigung eines Gaswechselventils verstanden werden. Vorzugsweise ist das Nockenelement zu einer Ventilhubumschaltung vorgesehen. Unter einem „Umschaltmechanismus” soll insbesondere ein Mechanismus verstanden werden, der eine axiale Position eines Nockenelements verstellt. Unter „mechanisch anbinden” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Schaltbewegung des ersten Nockenelements durch eine Bewegung und/oder durch einen Kontakt von Getriebeelementen übertragen wird ohne eine Mitwirkung von steuerungstechnischen, elektrischen, elektromagnetischen oder hydraulischen Elementen. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der erste Umschaltmechanismus aktiv schaltbar ausgebildet ist und einen Aktor umfasst, der dazu vorgesehen ist, einen Umschaltvorgang des ersten Nockenelements auszulösen. Durch die Ventilhubumschaltung kann ein Verbrennungsprozess der Brennkraftmaschine optimiert werden, wodurch eine Leistung der Brennkraftmaschine gesteigert und/oder ein Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann. Dadurch kann ein Verbrennungsprozess der Brennkraftmaschine besonders kostengünstig optimiert werden. Unter „aktiv schaltbar” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Umschaltmechanismus direkt betätigt werden kann, vorzugsweise über ein Signal einer Steuer- und/oder Regeleinheit. Unter einem „Aktor” soll insbesondere ein mechatronisches Bauteil verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, elektrische Signale in eine Bewegung, insbesondere in eine Schwenk- und/oder Linearbewegung, umzusetzen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der weitere Umschaltmechanismus passiv schaltend ausgebildet ist und zumindest einen Schaltpin und eine Schaltkulisse umfasst, die mittels der Kopplungseinheit an das erste Nockenelement angebunden sind. Dadurch kann eine zeitversetzte Ventilhubumschaltung für mehrere Ventile mittels nur eines Aktors erreicht werden. Ein vorhandener Bauraum kann besonders effizient genutzt werden, da das erste Nockenelement und der Aktor an verschiedenen Positionen angeordnet werden können. Unter „passiv schaltend” soll insbesondere verstanden werden, dass ein Vorgang selbständig, ohne einen externen, beispielsweise mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit angesteuerten Aktor abläuft.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kopplungseinheit einen Kulissenträger umfasst, der die Schaltkulisse des weiteren Umschaltmechanismus aufweist. Der Kulissenträger kann koaxial zu den Nockenelementen angeordnet werden und die Nockenelemente durchsetzen. Dadurch kann ein vorhandener Bauraum besonders vorteilhaft genutzt werden. Unter einem „Kulissenträger” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Getriebeelement verstanden werden, das wirktechnisch zwischen dem ersten Umschaltmechanismus und dem weiteren Umschaltmechanismus angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kulissenträger in Form eines Kreiszylinders ausgebildet und weist an einem Außenumfang die Schaltkulisse des weiteren Umschaltmechanismus auf.
Unter einer „Schaltkulisse” soll dabei eine Schalteinheit zum axialen Verstellen eines Elements verstanden werden, die wenigstens eine Kulissenbahn aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung in eine axiale Verstellkraft umzusetzen. Unter einer „Kulissenbahn” soll insbesondere eine Bahn zur zumindest einseitigen, vorzugsweise beidseitigen, Zwangsführung eines Schaltpins verstanden werden. Die Kulissenbahn ist vorzugsweise in Form eines Stegs, in Form eines Schlitzes und/oder in Form einer Nut ausgebildet. Der Schaltpin in vorzugsweise in Form eines in der Nut geführten Pins ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass eine Drehbewegung des ersten Nockenelements in eine axiale Bewegung des Kulissenträgers umgesetzt wird. Außerdem ist denkbar, dass die Schaltkulisse an einem Nockenelement angeordnet ist und mit einem mit dem Kulissenträger verbundenen Pin zusammenwirkt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Kulissenträger axial verschiebbar aber drehfest gegenüber einem Gehäuse der Brennkraftmaschine gelagert ist. Dadurch kann die Schaltbewegung auf beliebig viele Nockenelemente entlang der gesamten Länge des Kulissenträgers übermittelt werden. Der Kulissenträger kann dadurch einen oder mehrere passiv schaltbare Umschaltmechanismen auslösen, wodurch die Ventiltriebvorrichtung kostengünstig herstellbar und gleichzeitig flexibel einsetzbar ist. Darunter, dass der Kulissenträger „axial verschiebbar” gelagert ist soll insbesondere verstanden werden, dass er in Richtung einer Rotationsachse der Nockenelemente verschiebbar gelagert ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Kulissenträger mit zumindest einem der Nockenelemente axial fest verbunden ist. Dadurch kann eine besonders zuverlässige Kopplung der Umschaltmechanismen erreicht werden. Unter „axial fest verbunden” soll insbesondere in axialer Richtung formschlüssig verbunden verstanden werden, vorzugsweise befindet sich das zumindest eine Nockenelement in einem formschlüssigen Eingriff mit dem Kulissenträger.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kopplungseinheit zumindest einen Kopplungspin aufweist, der das zumindest eine Nockenelement und den Kulissenträger axial fest miteinander verbindet und drehbar zueinander anordnet. Dadurch kann eine besonders einfache axiale Verbindung zwischen dem Nockenelement und dem Kulissenträger erreicht werden. Unter einem „Kopplungspin” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein fest gelagerter Pin verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, ständig mit einer einseitigen, vorzugsweise beidseitigen, Zwangsführung zusammenzuwirken.
Ferner wird eine Trägerwelle vorgeschlagen, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung auf die Nockenelemente zu übertragen. Dadurch können die Nockenelemente besonders zuverlässig drehfest aber axial verschiebbar untereinander verbunden werden. Unter einer Trägerwelle soll insbesondere eine Welle verstanden werden, auf der die Nockenelemente drehfest aber axial verschiebbar gelagert sind. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Nockenelemente unabhängig von einer Trägerwelle drehfest miteinander verbunden und axial gegeneinander verschiebbar gelagert sind, vorzugsweise indem jeweils benachbart angeordnete Nockenelemente direkt drehfest miteinander verbunden sind.
Ferner werden ein drittes Nockenelement und ein dritter Umschaltmechanismus zur Veränderung eines Schaltzustands des dritten Nockenelements vorgeschlagen, der mittels der Kopplungseinheit an den ersten Umschaltmechanismus angebunden ist. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Ventiltriebvorrichtung einfach an Brennkraftmaschinen angepasst werden, die beispielsweise drei oder fünf in Reihe angeordnete Zylinder aufweisen, wie beispielsweise für Reihenmotoren mit drei Zylindern oder V-Motoren mit sechs Zylindern. Durch die in Reihe geschalteten Umschaltmechanismen kann für jedes Nockenelement einzeln vorgegeben werden, bei welcher Phasenlage ein Schaltzustand geändert wird, ohne dass für jedes Nockenelement ein eigener Aktor vorgesehen werden muss. Dadurch ist die Ventiltriebvorrichtung besonders flexibel einsetzbar, insbesondere für Brennkraftmaschinen mit einer großen Zahl von Arbeitszylindern und für Brennkraftmaschinen mit mehreren Ventilen pro Arbeitszylinder.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der dritte Umschaltmechanismus dazu vorgesehen ist, den Schaltzustand des dritten Nockenelements zeitversetzt zu dem Schaltzustand des ersten Nockenelements und/oder des zweiten Nockenelements zu verändern. Dadurch kann eine Ventiltriebvorrichtung mit einer besonders flexiblen Ventilhubsteuerung bereitgestellt werden. Vorzugsweise umfasst der dritte Umschaltmechanismus eine Schaltkulisse, die besonders bevorzugt auf dem Kulissenträger angeordnet ist, wodurch durch eine Position der Schaltkulisse entlang des Umfangs des Kulissenträgers festgelegt werden kann, wann der Schaltzustand relativ zu den anderen Nockenelementen verändert wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Die einzige Figur zeigt eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebvorrichtung ist in einem nicht näher beschriebenen Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Ventiltriebvorrichtung umfasst ein erstes Nockenelement 10, ein zweites Nockenelement 10' und ein drittes Nockenelement 10'. Die Nockenelemente 10, 10', 10'' sind jeweils in Form eines Hohlzylinders ausgebildet und weisen jeweils an einem Außenumfang zueinander benachbart einen Nocken 30, 30', 30'', einen Lagerbereich 36, 36', 36'' und einen weiteren Nocken 31, 31', 31'' auf. Jeweils ein Nocken 30, 31, 30', 31', 30'', 31'' ist zu einer Betätigung eines nicht näher dargestellten Gaswechselventils vorgesehen. Die Nockenelemente 10, 10', 10'' sind zu einer Ventilhubumschaltung vorgesehen. Die Nocken 30, 31, 30', 31', 30'', 31'' umfassen jeweils zwei unmittelbar benachbart angeordnete Teilnocken 32–35, 32'–35', 32''–35'', die unterschiedliche Nockenkurven aufweisen. Die Teilnocken 32–35, 32'–35', 32''–35'' können dabei beispielsweise einem Vollhub, einem Teilhub oder einem Nullhub zugeordnet sein.
Der Lagerbereich 36, 36', 36'' eines jeden Nockenelements 10, 10', 10'' ist axial zwischen den beiden Nocken 30, 31, 30', 31', 30'', 31'' des jeweiligen Nockenelements 10, 10', 10'' angeordnet. Die Ventiltriebvorrichtung weist für jedes Nockenelement 10 einen Lagerbock 37, 37', 37'' auf. Die Lagerböcke 37, 37', 37'' sind jeweils dazu vorgesehen, eines der Nockenelemente 10, 10', 10'' drehbar aber axial verschiebbar zu lagern. Die Lagerbereiche 36, 36', 36'' der Nockenelemente 10, 10', 10'' und die Lagerböcke 37, 37', 37'' weisen jeweils eine axiale Erstreckung auf. Eine Differenz der axialen Erstreckung jeweils eines Lagerbereichs 36, 36', 36'' zu der axialen Erstreckung des zugeordneten Lagerbocks 37, 37', 37'' entspricht einer axialen Erstreckung der Teilnocken 32–35, 32'–35', 32''–35''. Durch eine axiale Verstellung der Nockenelemente 10, 10', 10'' gegenüber den Gaswechselventilen kann jeweils ein nicht näher dargestellter Nockenfolger von dem einen Teilnocken 32, 34, 32', 34', 32'', 34'' auf den anderen Teilnocken 33, 35, 33', 35', 33'', 35'' und umgekehrt verschoben werden. Entsprechend einem Ventilhub, für den der entsprechende Teilnocken 32–35, 32'–35', 32''–35'' vorgesehen ist, wird dann das entsprechende Gaswechselventil mit einem Vollhub, einem Teilhub oder einem Nullhub beaufschlagt. Die Nockenelemente 10, 10', 10'' weisen dabei diskrete Schaltzustände auf, die den einzelnen Teilnocken 32–35, 32'–35', 32''–35'' zugeordnet sind.
Die Ventiltriebvorrichtung weist eine Trägerwelle 28 auf. Die Trägerwelle 28 ist in Form eines Hohlzylinders ausgebildet. Die Nockenelemente 10, 10', 10'' sind drehfest, aber axial verschiebbar auf der Trägerwelle 28 angeordnet. Die Trägerwelle 28 und die Nockenelemente 10, 10', 10'' sind koaxial zueinander angeordnet. Jeweils zueinander benachbart sind auf der Trägerwelle 28 das erste Nockenelement 10, das zweite Nockenelement 10' und das dritte Nockenelement 10'' angeordnet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Nockenelemente 10, 10', 10'' in einer anderen Reihenfolge auf der Trägerwelle 28 angeordnet sind. Die Trägerwelle 28 ist dazu vorgesehen, eine Drehbewegung auf die Nockenelemente 10, 10', 10'' zu übertragen. Die Trägerwelle 28 ist innerhalb der Nockenelemente 10, 10', 10'' angeordnet. Sie durchsetzt die Nockenelemente 10, 10', 10''. Die Nockenelemente 10, 10', 10'' und die Trägerwelle 28 weisen eine gemeinsame Rotationsachse 29 auf, um die sie in einem Betrieb der Brennkraftmaschine rotieren.
Die Ventiltriebvorrichtung weist einen ersten Umschaltmechanismus 11 auf, der dazu vorgesehen ist, einen Schaltzustand des ersten Nockenelements 10 zu verändern. Der erste Umschaltmechanismus 11 umfasst einen Aktor 15 und eine Schaltkulisse 18. Das erste Nockenelement 10 bildet in einem Teilbereich ein Kulissenelement 19 aus, auf dem die Schaltkulisse 21 angeordnet ist. Die Schaltkulisse 18 ist an einem Außenumfang des Kulissenelements 19 angeordnet. Der Aktor 15 ist als ein elektromagnetisches Schaltelement ausgebildet und weist zwei beweglich gelagerte Schaltpins 16, 17 auf, die dazu vorgesehen sind, mit der Schaltkulisse 18 zusammenzuwirken und einen Schaltzustand des ersten Nockenelements 10 zu ändern. Der Aktor 15 ist dazu vorgesehen, die Schalpins zu betätigen.
Zur Schaltung des zweiten Nockenelements 10' weist die Ventiltriebvorrichtung einen zweiten Umschaltmechanismus 12 auf. Der zweite Umschaltmechanismus 12 ist dazu vorgesehen, zeitversetzt zu dem ersten Nockenelement 10 einen Schaltzustand des zweiten Nockenelements 10' zu verändern. Der zweite Umschaltmechanismus 12 weist einen Schaltpin 20 und eine Schaltkulisse 21 auf. Die Schaltkulisse 21 weist eine Kulissenbahn 22 auf. Der Schaltpin 20 ist fest mit dem zweiten Nockenelement 10' verbunden. Das Nockenelement 10' weist eine Aufnahme 39 für den Schaltpin 20 auf. Die Aufnahme 39 ist in Form einer Bohrung ausgebildet. Die Trägerwelle 28 weist im Bereich des Schaltpins 20 eine Öffnung 42 auf. Die Öffnung 42 ist in Form eines Langlochs ausgebildet. In einem montierten Zustand ragt der Schaltpin 20 über einen Innenumfang des zweiten Nockenelements 10' hinaus und greift durch die Öffnung 42 der Trägerwelle 28 hindurch. Der Schaltpin 20 ist dazu vorgesehen, mit der Kulissenbahn 22, der Schaltkulisse 21 zusammenzuwirken und das zweite Nockenelement 10' axial zu verschieben.
Zur Schaltung des dritten Nockenelements 10'' weist die Ventiltriebvorrichtung einen dritten Umschaltmechanismus 13 auf. Der dritte Umschaltmechanismus 13 ist dazu vorgesehen, zeitversetzt zu dem ersten Nockenelement 10 und dem zweiten Nockenelement 10' einen Schaltzustand des dritten Nockenelements 10'' zu verändern. Der dritte Umschaltmechanismus 13 weist einen Schaltpin 23 und eine Schaltkulisse 24 auf. Die Schaltkulisse 24 weist eine Kulissenbahn 25 auf. Der Schaltpin 23 ist fest mit dem dritten Nockenelement 10'' verbunden. Das Nockenelement 10'' weist eine Aufname 40 für den Schaltpin 23 auf. Die Aufnahme 40 ist in Form einer Bohrung ausgebildet. Die Trägerwelle 28 weist im Bereich des Schaltpins 20 eine Öffnung 43 auf. Die Öffnung 43 ist in Form eines Langlochs ausgebildet. In einem montierten Zustand ragt der Schaltpin 23 über einen Innenumfang des zweiten Nockenelements 10'' hinaus und greift durch die Öffnung 43 der Trägerwelle 28 hindurch. Der Schaltpin 23 ist dazu vorgesehen, mit der Kulissenbahn 25, der Schaltkulisse 24 zusammenzuwirken und das zweite Nockenelement 10'' axial zu verschieben.
Die Ventiltriebvorrichtung umfasst eine Kopplungseinheit 14, die dazu vorgesehen ist, den zweiten Umschaltmechanismus 12 und den dritten Umschaltmechanismus 13 mechanisch an den ersten Umschaltmechanismus 11 anzubinden. Die Kopplungseinheit 14 umfasst einen Kulissenträger 26, der drehfest zu dem Gehäuse der Brennkraftmaschine aber axial verschiebbar gelagert ist. Der Kulissenträger 26 ist koaxial zu der Trägerwelle 28 und den Nockenelementen 10, 10', 10'' angeordnet. Der Kulissenträger 26 ist dazu vorgesehen, bei einer axialen Verstellung des ersten Nockenelements 10 den zweiten und den dritten Umschaltmechanismus 12, 13 auszulösen. Der Kulissenträger 26 ist in Form eines Zylinders ausgebildet. Der Kulissenträger 26 ist innerhalb der Trägerwelle 28 angeordnet. Der Kulissenträger 26 durchsetzt die Trägerwelle 28.
Der Kulissenträger 26 weist eine an einem Außenumfang umlaufende Nut 44 auf. Die Nut 44 ist in Form eines Kreisrings in den Umfang des Kulissenträgers 26 eingebracht. Die Nut 44 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Das erste Nockenelement 10 weist an seinem Innenumfang einen Kopplungspin 27 auf, der dazu vorgesehen ist, in die Nut 44 des Kulissenträgers 26 einzugreifen. Der Kulissenträger 26, die Nut 44 und der Kopplungspin 27 bilden die Kopplungseinheit 14. Eine Breite des Kopplungspins 27 entspricht einer Breite der Nut 44. Der Kopplungspin 27 ist fest mit dem ersten Nockenelement 10 verbunden. Das erste Nockenelement 10 weist an einem Innenumfang eine Aufnahme 38 für den Kopplungspin 27 der Kopplungseinheit 14 auf. Die Aufnahme 38 für den Kopplungspin 27 ist in Form einer Bohrung ausgebildet.
Die Trägerwelle 28 weist im Bereich des Kopplungspins 27 eine Öffnung 41 in Form eines Langlochs auf. In einem montierten Zustand ragt der Kopplungspin 27 über den Innenumfang des ersten Nockenelements 10 hinaus und greift durch die Öffnung 41 der Trägerwelle 28 hindurch. Der Kopplungspin 27 ist dazu vorgesehen, eine axiale Verstellung des ersten Nockenelements 10 auf den Kulissenträger 26 zu übertragen. Das erste Nockenelement 10 und der Kulissenträger 26 sind mittels des Kopplungspins 27 und der Nut 44 axial fest miteinander verbunden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Kopplungspin 27 fest mit dem Kulissenträger 26 verbunden und dazu vorgesehen ist, in eine Nut an dem Innenumfang des ersten Nockenelements 10 einzugreifen.
Der zweite Umschaltmechanismus 12 ist passiv schaltend ausgebildet. Die Schaltkulisse 21 des zweiten Umschaltmechanismus 12 ist an einem Außenumfang des Kulissenträgers 26 angeordnet, wodurch eine axiale Verstellung des Kulissenträgers 26 den zweiten Umschaltmechanismus 12 auslöst. Die Kulissenbahn 22 weist zwei Flanken 45, 46 auf. Die beiden Flanken 45, 46 sind S-förmig ausgebildet und spiegelbildlich zueinander angeordnet, wodurch sie, in einer Drehrichtung der Trägerwelle 28 gesehen, aufeinander zulaufen. Die einzige Figur zeigt den Schaltpin 20 und die Kulissenbahn 22 in der Bildebene. Grundsätzlich sind der Schaltpin 20 und die Kulissenbahn 22 in Bezug auf die Rotationsachse 29 der Trägerwelle 28 verdreht angeordnet. Ein Winkel, um den die Schaltkulisse 21 auf dem Kulissenträger 26 gegenüber der Schaltkulisse 18 des aktiven Umschaltmechanismus 11 verdreht ist, bestimmt die Zeitdifferenz zwischen dem Umschaltvorgang des ersten Nockenelements 10 und dem Umschaltvorgang des zweiten Nockenelements 10'. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Schaltpin 20 fest mit dem Kulissenträger 26 verbunden ist und in eine Kulissenbahn eingreift, die an dem Innenumfang des dritten Nockenelements 10' angeordnet ist.
Der dritte Umschaltmechanismus 13 ist passiv schaltend ausgebildet. Die Schaltkulisse 24 des dritten Umschaltmechanismus 13 ist an einem Außenumfang des Kulissenträgers 26 angeordnet, wodurch eine axiale Verstellung des Kulissenträgers 26 den dritten Umschaltmechanismus 13 auslöst. Die Kulissenbahn 25 weist zwei Flanken 47, 48 auf. Die beiden Flanken 47, 48 sind S-förmig ausgebildet und spiegelbildlich zueinander angeordnet, wodurch sie, in einer Drehrichtung der Trägerwelle 28 gesehen, aufeinander zulaufen. Die einzige Figur zeigt den Schaltpin 23 und die Kulissenbahn 25 in der Bildebene. Grundsätzlich sind der Schaltpin 23 und die Kulissenbahn 25 in Bezug auf die Rotationsachse 29 der Trägerwelle 28 verdreht angeordnet. Ein Winkel, um den die Schaltkulisse 24 auf dem Kulissenträger 26 gegenüber der Schaltkulisse 18 des aktiven Umschaltmechanismus 11 verdreht ist, bestimmt die Zeitdifferenz zwischen dem Umschaltvorgang des ersten Nockenelements 10 und dem Umschaltvorgang des dritten Nockenelements 10''. Ein Winkel, um den die Schaltkulisse 24 des dritten Umschaltmechanismus 13 auf dem Kulissenträger 26 gegenüber der Schaltkulisse 21 des zweiten Umschaltmechanismus 12 verdreht ist, bestimmt die Zeitdifferenz zwischen dem Umschaltvorgang des zweiten Nockenelements 10' und dem Umschaltvorgang des dritten Nockenelements 10''. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Schaltpin 23 fest mit dem Kulissenträger 26 verbunden ist und in eine Kulissenbahn eingreift, die an dem Innenumfang des dritten Nockenelements 10'' angeordnet ist.
Zur Schaltung der Nockenelemente 10, 10', 10'' in eine erste Schaltrichtung wird mittels der Steuer- und Regeleinheit der erste Umschaltmechanismus 11 betätigt. Dazu aktiviert der Aktor 15 den Schaltpin 17, wodurch der Schaltpin 17 mit der Schaltkulisse 18 des ersten Umschaltmechanismus 11 zusammenwirkt. Eine Drehbewegung des ersten Nockenelements 10 wird in eine axiale Bewegung des ersten Nockenelements 10 in die erste Schaltrichtung umgesetzt. Gleichzeitig wird der mit dem ersten Nockenelement 10 fest verbundene Kulissenträger 26 axial verstellt. Die axiale Position der auf dem Kulissenträger 26 angeordneten Schaltkulisse 21 des zweiten Umschaltmechanismus 12 ändert sich.
Durch eine Drehbewegung des zweiten Nockenelements 10' relativ zu dem Kulissenträger 26 kommt der Schaltpin 20 mit der Flanke 45 der Kulissenbahn 22 in Kontakt und verstellt das zweite Nockenelement 10' in der ersten Schaltrichtung. Ebenso ändert sich die axiale Position der auf dem Kulissenträger 26 angeordneten Schaltkulisse 24 des dritten Umschaltmechanismus 13. Durch eine Drehbewegung des dritten Nockenelements 10'' relativ zu dem Kulissenträger 26 kommt der Schaltpin 23 mit der Flanke 47 der Kulissenbahn 25 in Kontakt und verstellt das dritte Nockenelement 10'' in der ersten Schaltrichtung.
Zur Schaltung der Nockenelemente 10, 10', 10'' in eine zweite Schaltrichtung, die der ersten entgegengesetzt ist, aktiviert der Aktor 15 den Schaltpin 16, wodurch der Schaltpin 16 mit der Schaltkulisse 18 des ersten Umschaltmechanismus 11 zusammenwirkt. Eine Drehbewegung des ersten Nockenelements 10 wird dadurch in eine axiale Bewegung des ersten Nockenelements 10 in die zweite Schaltrichtung umgesetzt. Gleichzeitig wird der mit dem ersten Nockenelement 10 fest verbundene Kulissenträger 26 axial verstellt. Die axiale Position der auf dem Kulissenträger 26 angeordneten Schaltkulisse 21 des zweiten Umschaltmechanismus 12 ändert sich. Durch eine Drehbewegung des zweiten Nockenelements 10' kommt der Schaltpin 20 mit der Flanke 46 der Kulissenbahn 22 in Kontakt und verstellt das zweite Nockenelement 10' in der zweiten Schaltrichtung. Ebenso ändert sich die axiale Position der auf dem Kulissenträger 26 angeordneten Schaltkulisse 24 des dritten Umschaltmechanismus 13. Durch eine Drehbewegung des dritten Nockenelements 10'' kommt der Schaltpin 23 mit der Flanke 48 der Kulissenbahn 25 in Kontakt und verstellt das dritte Nockenelement 10'' in der zweiten Schaltrichtung.
Die Ventiltriebvorrichtung umfasst einen Antrieb 49. Der Antrieb 49 weist ein Kettenrad 50 auf, das an eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle gekoppelt ist. Der Antrieb 49 weist ferner einen Lagerbereich 51 auf. Die Ventiltriebvorrichtung umfasst einen Lagerbock 52 für den Antrieb 49. Der Antrieb 49 ist an die Trägerwelle 28 gekoppelt. Der Antrieb 49 ist benachbart zum dritten Nockenelement 10 an einem Ende der Trägerwelle 28 angeordnet. Der Antrieb 49 und der Aktor 15 sind an unterschiedlichen Enden der Trägerwelle 28 angeordnet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass das erste Nockenelement 10 benachbart zum Antrieb 49 angeordnet ist. Der Aktor 15 und die Schaltkulisse 18 des ersten Umschaltmechanismus 11 können benachbart zum Antrieb 49 oder in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Nockenelement 10, 10' angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

10: Nockenelement
10': Nockenelement
10'': Nockenelement
11: Umschaltmechanismus
12: Umschaltmechanismus
13: Umschaltmechanismus
14: Kopplungseinheit
15: Aktor
16: Schaltpin
17: Schaltpin
18: Schaltkulisse
19: Kulissenelement
20: Schaltpin
21: Schaltkulisse
22: Kulissenbahn
23: Schaltpin
24: Schaltkulisse
25: Kulissenbahn
26: Kulissenträger
27: Kopplungspin
28: Trägerwelle
29: Rotationsachse
30: Nocken
31: Nocken
30': Nocken
31': Nocken
30'': Nocken
31'': Nocken
32: Teilnocken
33: Teilnocken
34: Teilnocken
35: Teilnocken
32': Teilnocken
33': Teilnocken
34': Teilnocken
35': Teilnocken
32'': Teilnocken
33'': Teilnocken
34'': Teilnocken
35'': Teilnocken
36: Lagerbereich
36': Lagerbereich
36'': Lagerbereich
37: Lagerbock
37': Lagerbock
37'': Lagerbock
38: Aufnahme
39: Aufnahme
40: Aufnahme
41: Öffnung
42: Öffnung
43: Öffnung
44: Nut
45: Flanke
46: Flanke
47: Flanke
48: Flanke
49: Antrieb
50: Kettenrad
51: Lagerbereich
52: Lagerbock

Claims

Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem ersten Nockenelement (10), das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, mit einem ersten Umschaltmechanismus (11), der dazu vorgesehen ist, einen Schaltzustand des ersten Nockenelements (10) zu verändern, mit zumindest einem weiteren Nockenelement (10', 10''), das zumindest zwei Schaltzustände aufweist, und mit zumindest einem weiteren Umschaltmechanismus (12), der dazu vorgesehen ist, zeitversetzt zu dem ersten Nockenelement (10) einen Schaltzustand des zumindest einen weiteren Nockenelements (10', 10'') zu verändern, gekennzeichnet durch eine Kopplungseinheit (14), die dazu vorgesehen ist, den zumindest einen weiteren Umschaltmechanismus (12) mechanisch an den ersten Umschaltmechanismus (11) anzubinden.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umschaltmechanismus (11) aktiv schaltbar ausgebildet ist und einen Aktor (15) umfasst, der dazu vorgesehen ist, einen Umschaltvorgang des ersten Nockenelements (10) auszulösen.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Umschaltmechanismus (12, 13) passiv schaltend ausgebildet ist und zumindest einen Schaltpin (20, 23) und eine Schaltkulisse (21, 24) umfasst, die mittels der Kopplungseinheit (14) an das erste Nockenelement (10) angebunden sind.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheit (14) einen Kulissenträger (26) umfasst, der die Schaltkulisse (21, 24) des weiteren Umschaltmechanismus (12, 13) aufweist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenträger (26) axial verschiebbar aber drehfest gegenüber einem Gehäuse der Brennkraftmaschine gelagert ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenträger (26) mit zumindest einem der Nockenelemente (10, 10', 10'') axial fest verbunden ist.
Ventiltriebvorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheit (14) zumindest einen Kopplungspin (27) aufweist, der das zumindest eine Nockenelement (10) und den Kulissenträger (26) axial fest miteinander verbindet und drehbar zueinander anordnet.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Trägerwelle (28), die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung auf die Nockenelemente (10, 10', 10'') zu übertragen.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein drittes Nockenelement (10'') und einen dritten Umschaltmechanismus (13) zur Veränderung eines Schaltzustands des dritten Nockenelements (10''), der mittels der Kopplungseinheit (14) an den ersten Umschaltmechanismus (11) angebunden ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Umschaltmechanismus (13) dazu vorgesehen ist, den Schaltzustand des dritten Nockenelements (10'') zeitversetzt zu dem Schaltzustand des ersten Nockenelements (10) und/oder des zweiten Nockenelements (10') zu verändern.