DE102017205141A1

DE102017205141A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102017205141A1
Application number: DE102017205141.8A
Authority: DE
Inventors: Patrick Altherr; Thorsten Ihne; Markus Walch
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-09-27
Also published as: CN108661739A; US20180274396A1; US10428698B2; CN108661739B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei der Ventiltrieb (1) eine Nockenwelle (2) und wenigstens einen Nockenfolger (3) aufweist. Die Nockenwelle (2) weist dabei wenigstens eine Nockengruppe (4, 5) mit einem ersten Nocken (4a, 5a) und mit einem zweiten Nocken (4b, 5b) auf. Der Ventiltrieb (1) weist des Weiteren wenigstens eine Verstelleinrichtung (6) auf mit einem ersten verstellbaren Eingriffselement (6a) und mit einem zweiten verstellbaren Eingriffselement (6b) auf, die jeweils mit einer ersten Kulissenführung (7a) und mit einer zweiten Kulissenführung (7b) zusammenwirken. Der Ventiltrieb (1) weist auch wenigstens eine Steuerachse (9) mit wenigstens einer Steuerelementgruppe (10) mit einem ersten Steuerelement (10a) und mit einem zweiten Steuerelement (10b) auf.
Erfindungsgemäß sind das erste Steuerelement (10a) und das zweite Steuerelement (10b) relativ zu der Steuerachse (9) verdrehbar, so dass das erste Steuerelement (10a) das erste Eingriffselement (6a) und das zweite Steuerelement (10b) das zweite Eingriffselement (6b) verstellen können. Das Steuerelement kann in Form eines Steuernockens (12), eines Verstellungsstabs (25) oder eines Drehhebels (28) ausgebildet sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle und mit einem Nockenfolger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Ventiltriebe für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle und mit wenigstens einem Nockenfolger sowie mit einer drehfest auf der Nockenwelle festgelegten Nockengruppe mit einem ersten Nocken und mit einem zu dem ersten Nocken axial benachbarten zweiten Nocken sind bereits bekannt. Der Nockenfolger ist dabei in einer ersten Position mit dem ersten Nocken der jeweiligen Nockengruppe und in einer zweiten Position mit dem zweiten Nocken der jeweiligen Nockengruppe antriebsverbunden. Durch eine Verstelleinrichtung kann der Nockenfolger zwischen der ersten Position und der zweiten Position geschaltet werden und so einen entsprechenden Zylinder der Brennkraftmaschine zuschalten oder abschalten. Um die Verstelleinrichtung zu steuern, weist der aus dem Stand der Technik bekannte Ventiltrieb eine Steuerwelle auf, die drehbar und axial verschiebbar gelagert ist und durch eine an der Steuerwelle festgelegte Steuerelementgruppe die Verstelleinrichtung steuert.
Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Steuerwelle ist jedoch, dass die Ansteuerung der Verstelleinrichtung nur durch einen komplexen Bewegungsablauf - beispielsweise aus einer mit einer axialen Verschiebung kombinierter Drehung - möglich ist. Dies führt nicht nur zu vergleichbar längeren Ansteuerungszeiten, sondern erhöht auch die Herstellungs- und Reparaturkosten. Des Weiteren kann eine getrennte Ansteuerung der einzelnen Zylinder nicht oder nur mit einem hohen Aufwand realisiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Ventiltrieb der gattungsgemäßen Art eine alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die Ansteuerung der einzelnen Zylinder durch einen vereinfachten Bewegungsablauf realisiert und eine getrennte Ansteuerung der einzelnen Zylinder mit einem reduzierten Aufwand möglich wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Steuerachse eines Ventiltriebs anzugeben, bei der erstmals die Ansteuerung der einzelnen Zylinder durch einen vereinfachten Bewegungsablauf realisiert und eine getrennte Ansteuerung der einzelnen Zylinder mit einem reduzierten Aufwand möglich wird. Hierzu weist der Ventiltrieb eine Nockenwelle und wenigstens einen Nockenfolger auf, wobei die Nockenwelle wenigstens eine drehfest auf der Nockenwelle festgelegte Nockengruppe mit einem ersten Nocken und mit einem zu dem ersten Nocken axial benachbarten zweiten Nocken aufweist. Der jeweilige Nockenfolger ist in einer ersten Position mit dem ersten Nocken der jeweiligen Nockengruppe und in einer zweiten Position mit dem zweiten Nocken der jeweiligen Nockengruppe antriebsverbunden. Zur Verstellung des Nockenfolgers in die erste Position oder in die zweite Position weist der Ventiltrieb wenigstens eine Verstelleinrichtung auf, die ein erstes verstellbares Eingriffselement und ein zweites verstellbares Eingriffselement aufweist. Das erste Eingriffselement wirkt dabei mit einer an der Nockenwelle angeordneten ersten Kulissenführung und das zweite Eingriffselement wirkt mit einer an der Nockenwelle angeordneten zweiten Kulissenführung zusammen. Das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement sind abwechselnd zwischen einer Grundposition und einer Schaltposition verstellbar, wobei in der Grundposition kein Kontakt mit der zugehörigen Kulissenführung besteht und in der Schaltposition das jeweilige Eingriffselement mit der zugehörigen Kulissenführung zusammenwirkt. Der Ventiltrieb weist auch wenigstens eine Steuerachse mit wenigstens einer Steuerelementgruppe auf, wobei die Steuerelementgruppe ein erstes an der Steuerachse angeordnetes Steuerelement und ein zweites an der Steuerachse angeordnetes Steuerelement aufweist. Erfindungsgemäß ist die Steuerachse drehfest gelagert und das erste Steuerelement und das zweite Steuerelement sind relativ zu der Steuerachse in eine Schaltelementstellung und in eine Grundelementstellung bringbar. In der Schaltelementstellung wird durch einen Anschlagbereich des Steuerelements das entsprechende Eingriffselement aus der Grundposition in die Schaltposition verstellt und in der Grundelementstellung weist das Steuerelement keinen Kontakt mit dem entsprechenden Eingriffselement auf.
Die ersten Steuerelemente und die zweiten Steuerelemente der Steuerachse können erfindungsgemäß unabhängig voneinander betätigt werden, so dass auf diese Weise auch die Eingriffselemente in einer beliebigen Reihenfolge verstellt werden können. Die entsprechenden Zylinder können folglich in einer beliebigen Reihenfolge zugeschaltet und abgeschaltet werden und die Zuschaltreihenfolge kann sich von der Abschaltreihenfolge unterscheiden. Des Weiteren können auch die Zuschaltreihenfolgen und die Abschaltreihenfolgen in einzelnen Betriebszyklen unterschiedlich sein. Auf diese Weise wird eine vorteilhafte flexible Ansteuerung des Ventiltriebs erreich und die einzelnen Zylinder können einzeln, paarweise oder nacheinander zugeschaltet oder abgeschaltet werden. Der Bewegungsablauf bei der Ansteuerung der einzelnen Zylinder ist auch vereinfacht, so dass die Ansteuerungszeiten sowie die Herstellungs- und die Reparaturkosten des Ventiltriebs reduziert werden können.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das Steuerelement ein Steuernocken ist. Der Steuernocken kann relativ zu der drehfest festgelegten Steuerachse verkippen und mit dem Anschlagbereich das entsprechende Eingriffselement verstellen.
Vorgesehen ist, dass die Steuerachse eine Innenachse und eine die Innenachse bereichsweise ummantelnde Außenachse aufweist, wobei die Innenachse durch ein radial abstehendes Anschlagelement in der drehfesten Außenachse zu dieser radial beabstandet festlegt ist. Zwischen der Außenachse und der Innenachse wird so ein Hebelraum gebildet, in dem der Steuernocken mit einem Hebelelement angeordnet ist. Das Hebelelement ist dabei in dem Hebelraum teilweise drehbar zwischen der Außenachse und der Innenachse an diesen anliegend angeordnet und ummantelt die Innenachse bereichsweise. In der Schaltelementstellung liegt das Hebelelement an dem Anschlagelement der Innenachse mit einer ersten Seitenfläche an und in der Grundelementstellung liegt das Hebelelement an dem Anschlagelement der Innenachse anderseits mit einer zweiten Seitenfläche an.
Der Anschlagbereich des Steuerelements ist an dem Hebelelement festgelegt und ragt durch eine Kippöffnung der Außenachse radial heraus. Wird das Hebelelement aus der Grundelementstellung an der Innenachse verdreht, so entfernt sich die zweite Seitenfläche des Hebelelements von dem Anschlagelement der Innenachse und die erste Seitenfläche des Hebelelements nähert sich dem Anschlagelement andersseitig. Der an dem Hebelelement festgelegte Anschlagbereich kippt relativ zu der drehfesten Steuerachse und wechselt aus der Grundelementstellung in die Schaltelementstellung. Liegt die erste Seitenfläche an dem Anschlagelement der Innenachse an, so ist die Schaltelementstellung erreicht. Die Bewegung des Anschlagsbereichs wird dabei zusätzlich durch die Größe der Kippöffnung an der Außenachse begrenzt.
Zur Verstellung des Steuernockens ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Hebelelement und das Anschlagselement der Innenachse in der Grundelementstellung einen ersten Druckraum zwischen der ersten Seitenfläche und dem Anschlagelement und in der Schaltelementstellung einen zweiten Druckraum zwischen der zweiten Seitenfläche und dem Anschlagelement aufweisen. Dabei sind der erste Druckraum und der zweite Druckraum jeweils ein Teil des Hebelraums und sind an beiden Seiten des Anschlagselements der Innenachse angeordnet und durch dieses getrennt. Zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum kann eine zusätzliche Abdichtung - beispielsweise an dem Hebelelement - vorgesehen sein. Um den Steuernocken steuern zu können, weist der Steuernocken eine Steuerungsanordnung auf, durch die der Druck in dem ersten Druckraum des Steuernockens und/oder in dem zweiten Druckraum des Steuernockens - beispielsweise hydraulisch - geändert werden kann.
Ist nun der Druck in dem zweiten Druckraum höher als in dem ersten Druckraum, verdreht sich das Hebelelement an der Innenachse aus der Grundelementstellung bis der Druck in dem ersten Druckraum und in dem zweiten Druckraum ausgeglichen wird. Der an dem Hebelelement festgelegte Anschlagbereich verdreht sich relativ zu der Steuerachse in die Schaltelementstellung und kann das Eingriffselement verstellen. Um den Steuernocken in die Grundelementstellung zu verstellen, kann der Druck in dem ersten Druckraum erhöht und in dem zweiten Druckraum reduziert werden, so dass das Hebelelement den Druck in dem ersten Druckraum und in dem zweiten Druckraum durch eine Drehung ausgleicht und sich zurück in die Grundelementstellung stellt.
Vorteilhafterweise kann an dem Steuernocken eine Rückstellanordnung vorgesehen sein, die eine Rückstellung des Steuernockens in die Grundelementstellung erleichtert. Die Rückstellanordnung kann beispielsweise eine Federrückstellanordnung mit einer Torsionsfeder, einer Schraubenfeder oder einer Biegefeder sein. Bei der Federrückstellanordnung mit einer Schraubenfeder kann diese in dem ersten Druckraum zwischen dem Anschlagelement und der ersten Seitenfläche des Hebelelements angeordnet sein und eine Rückstellung des Steuernockens in die Grundelementstellung sichern. Die Schraubenfeder kann auch alternativ an dem Anschlagbereich des Steuernockens außerhalb der Steuerachse oder an einem Wegeventil einer hydraulischen Steuerungsanordnung festgelegt werden.
Bei einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Steuerelement ein Verstellungsstab ist. Der Verstellungsstab kann sich relativ zu der drehfesten Steuerachse radial verschieben und so das entsprechende Eingriffselement verstellen.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Steuerachse eine radiale Verstellungsbohrung mit einer ersten Anschlagfläche und mit einer zweiten Anschlagfläche aufweist und dass in der Verstellungsbohrung der Verstellungsstab bereichsweise angeordnet ist. Der Verstellungsstab wird dabei durch einen radialen Begrenzungsrand in der Verstellungsbohrung axial verschiebbar festgelegt, wobei ein Anschlagsbereich des Verstellungsstabs aus der Verstellungsbohrung einseitig herausragt. Durch ein axiales Verschieben des Verstellungsstabs in der Verstellungsbohrung kann nun der Verstellungsstab zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung verstellt werden.
In der Grundelementstellung liegt der Begrenzungsstab mit dem Begrenzungsrand an der zweiten Anschlagfläche der Verstellungsbohrung an. Der Anschlagbereich des Verstellungsstabs ist zumindest bereichsweise in der Verstellungsbohrung angeordnet, so dass der Verstellungsstab keinen Kontakt mit dem entsprechenden Eingriffselement aufweist. Wird der Verstellungsstab aus der Steuerachse rausbewegt, so entfernt sich der Begrenzungsrand von der zweiten Anschlagfläche der Verstellungsbohrung und nähert sich andersseitig der ersten Anschlagfläche der Verstellungsbohrung an. Der Anschlagbereich bewegt sich mit dem Begrenzungsstab aus der Steuerachse radial nach außen und kann das Eingriffselement verstellen. Sobald der Begrenzungsrand an der ersten Anschlagfläche der Verstellungsbohrung anliegt, ist die Schaltelementstellung erreicht.
Zur Verstellung des Verstellungsstabs ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass in der Grundelementstellung der Begrenzungsrand des Verstellungsstabs und die erste Anschlagfläche einen ersten Druckraum und in der Schaltelementstellung der Begrenzungsrand des Verstellungsstabs und die zweite Anschlagfläche einen zweiten Druckraum aufweisen. Zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum kann eine Abdichtung - beispielsweise an dem Begrenzungsrand des Verstellungsstabs - vorgesehen sein. Eine Steuerungsanordnung kann den Druck in dem ersten Druckraum des Verstellungsstabs und/oder in dem zweiten Druckraum des Verstellungsstabs - beispielsweise hydraulisch - ändern, so dass der Verstellungsstab zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
In der Grundelementstellung liegt der Verstellungsstab mit dem Begrenzungsrand an der zweiten Anschlagfläche der Verstellungsbohrung an. Wird der Druck in dem zweiten Druckraum im Vergleich zu dem ersten Druckraum erhöht, so wird der Druck in dem ersten Druckraum und in dem zweiten Druckraum durch eine Verschiebung des Verstellungsstabs ausgeglichen und der Verstellungsstab wechselt aus der Grundelementstellung zu der Schaltelementstellung. Wird in der Schaltelementstellung der Druck in dem ersten Druckraum im Vergleich zu dem zweiten Druckraum erhöht, so wechselt der Verstellungsstab zurück in die Grundelementstellung.
Vorteilhafterweise kann an dem Verstellungsstab eine Rückstellanordnung vorgesehen sein, die eine Rückstellung des Verstellungsstabs in die Grundelementstellung erleichtert. Die Rückstellanordnung kann beispielsweise eine Federrückstellanordnung mit einer Torsionsfeder, einer Schraubenfeder oder einer Biegefeder sein. Bei der Federrückstellanordnung mit einer Schraubenfeder kann diese beispielsweise in dem ersten Druckraum zwischen der ersten Anschlagfläche und dem Begrenzungsrand um den Anschlagbereich des Verstellungsstabs angeordnet werden. Die Verstellung des Verstellungsstabes aus der Grundelementstellung in die Schaltelementstellung kann dann durch die Druckänderung in dem zweiten Druckraum erfolgen und die Rückstellung des Verstellungsstabs in die Grundelementstellung durch die Federrückstellanordnung unterstützt werden.
Bei einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Steuerelement ein Drehhebel ist. Der Drehhebel kann sich an der Steuerachse relativ zu dieser um einen definierten Drehwinkel verdrehen, so dass das jeweilige Eingriffselement verstellt werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Steuerachse eine die Steuerachse bereichsweise radial umlaufende Längsnut und der Drehhebel einen die Steuerachse an der Längsnut ummantelnden Umlaufbereich aufweist. Ein Verbindungsbolzen ragt durch eine radiale Durchgangsbohrung in dem Umlaufbereich in die Längsnut der Steuerachse hinein und verbindet drehbar den Drehhebel mit der Steuerachse. Durch eine Bewegung des Verbindungsbolzens entlang der Längsnut kann der Drehhebel an der Steuerachse verdreht werden und zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung verstellt werden.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass in der Grundelementstellung der Verbindungsbolzen des Drehhebels und eine erste Seitenfläche der Längsnut einen ersten Druckraum und in der Schaltelementstellung der Verbindungsbolzen des Drehhebels und eine zweite Seitenfläche der Längsnut einen zweiten Druckraum aufweisen. Durch eine Steuerungsanordnung kann der Druck in dem ersten Druckraum des Drehhebels und/oder in dem zweiten Druckraum des Drehhebels - beispielsweise hydraulisch - geändert werden, so dass der Drehhebel zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann. Zwischen dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum kann eine Abdichtung - beispielsweise an dem Verbindungsbolzen - vorgesehen sein. Auch die Form des Verbindungsbolzens kann für eine bessere Abdichtung der beiden Druckräume angepasst werden.
In der Grundelementstellung liegt der Verbindungsbolzen an der zweiten Anschlagfläche der Längsnut an. Wird der Druck in dem zweiten Druckraum im Vergleich zu dem ersten Druckraum erhöht, so wird der Druck in dem ersten Druckraum und in dem zweiten Druckraum durch eine Verschiebung des Verbindungsbolzens in der Längsnut ausgeglichen und der Verstellungsstab wechselt aus der Grundelementstellung in die Schaltelementstellung. Wird in der Schaltelementstellung der Druck in dem ersten Druckraum im Vergleich zu dem zweiten Druckraum erhöht, so wechselt der Verbindungsbolzen zurück in die Grundelementstellung.
Vorteilhafterweise kann an dem Drehhebel eine Rückstellanordnung vorgesehen sein, die eine Rückstellung des Drehhebels in die Grundelementstellung erleichtert. Die Rückstellanordnung kann beispielsweise eine Federrückstellanordnung mit einer Torsionsfeder, einer Schraubenfeder oder einer Biegefeder sein. Bei der Federrückstellanordnung mit einer Schraubenfeder kann diese beispielsweise in dem ersten Druckraum zwischen der ersten Anschlagfläche und dem Verbindungsbolzen angeordnet werden. Die Verstellung des Drehhebels aus der Grundelementstellung in die Schaltelementstellung kann dann durch die Druckänderung in dem zweiten Druckraum erfolgen und die Rückstellung des Drehhebels in die Grundelementstellung durch die Federrückstellanordnung erreicht werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass die Steuerachse eine Kipphebelachse ist. So kann die Steuerungswelle mit der Kipphebelachse zusammengelegt sein und der Bauraum für den Ventiltrieb reduziert werden.
Des Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Steuerungsanordnung hydraulisch ist und dass ein Wegeventil der Steuerungsanordnung in eine Sperrruhestellung verstellbar ist. Ist der Wegeventil der Steuerungsanordnung in die Sperrruhestellung gebracht, so befindet sich das Steuerelement in der Grundelementstellung. Mittels der hydraulischen Steuerungsanordnung kann das Steuerelement auf eine einfache energiesparende Weise aus der Schaltelementstellung zurück in die Grundelementstellung gebracht werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Teilansicht eines Ventiltriebs mit einer Steuerachse;
2 eine Ansicht einer Steuerelementgruppe mit einem ersten Steuerelement und mit einem zweiten Steuerelement in Form eines Steuernockens;
3 eine Ansicht der in 2 gezeigten Steuerelementgruppe mit einer Federrückstellanordnung mit einer Torsionsfeder;
4 eine Schnittansicht eines Steuerelements in Form eines Steuernockens;
5 eine Schnittansicht des in 3 gezeigten Steuerelements in Form eines Steuernockens mit einer innenliegenden Federrückstellanordnung;
6 eine Schnittansicht des in 3 gezeigten Steuerelements in Form eines Steuernockens mit einer außenliegenden Federrückstellanordnung;
7 eine Schnittansicht des in 3 gezeigten Steuerelements in Form eines Steuernockens mit einer Federrückstellanordnung an einem Wegeventil;
8 eine Schnittansicht eines Steuerelements in Form eines Verstellungsstabs;
9 eine Schnittansicht eines Steuerelements in Form eines Drehhebels;
10 eine Teilschnittansicht des in 9 gezeigten Steuerelements in Form eines Drehhebels.

1 zeigt eine Teilansicht eines Ventiltriebs 1 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1 weist eine Nockenwelle 2 und einen Nockenfolger 3 auf. Die Nockenwelle 2 weist eine erste Nockengruppe 4 mit einem ersten Nocken 4a und mit einem zweiten Nocken 4b sowie eine zweite Nockengruppe 5 mit einem ersten Nocken 5a und mit einem zweiten Nocken 5b auf. Die erste Nockengruppe 4 und die zweite Nockengruppe 5 sind drehfest auf der Nockenwelle 2 festgelegt. Durch die erste Nockengruppe 4 und die zweite Nockengruppe 5 kann ein entsprechender nicht näher gezeigter Zylinder angesteuert werden, indem beispielsweise die erste Nockengruppe 4 einen Einlassventil des Zylinders und die zweite Nockengruppe 5 einen Auslassventil des Zylinders ansteuern.
Der Nockenfolger 3 ist durch eine erste Rolle 3a mit der ersten Nockengruppe 4 und über eine zweite Rolle 3b mit der zweiten Nockengruppe 5 antriebsverbunden. In einer ersten Position wirken die Rollen 3a und 3b mit den ersten Nocken 4a und 5a der jeweiligen Nockengruppen 4 und 5 und in einer zweiten Position wirken die Rollen 3a und 3b mit den zweiten Nocken 4b und 5b der jeweiligen Nockengruppen 4 und 5.
Zur Verstellung des Nockenfolgers 3 in die erste Position oder in die zweite Position weist der Ventiltrieb 1 eine Verstelleinrichtung 6 auf, die ein erstes verstellbares Eingriffselement 6a und ein zweites verstellbares Eingriffselement 6b aufweist. Das erste Eingriffselement 6a wirkt dabei mit einer an der Nockenwelle 2 angeordneten ersten Kulissenführung 7a und das zweite Eingriffselement 6b wirkt mit einer an der Nockenwelle 2 angeordneten zweiten Kulissenführung 7b zusammen. Das erste Eingriffselement 6a und das zweite Eingriffselement 6b sind abwechselnd zwischen einer Grundposition und einer Schaltposition verstellbar, wobei in der Grundposition kein Kontakt mit der zugehörigen Kulissenführung 7a oder 7b besteht und in der Schaltposition das jeweilige Eingriffselement 6a oder 6b mit der zugehörigen Kulissenführung 7a oder 7b zusammenwirkt.
Der Ventiltrieb 1 weist auch eine um eine Längsachse 8 rotationssymmetrische drehfeste Steuerachse 9 mit einer Steuerelementgruppe 10 auf, wobei die Steuerelementgruppe 10 ein erstes an der Steuerachse 9 drehbares Steuerelement 10a und ein zweites an der Steuerachse 9 drehbares Steuerelement 10b aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerachse 9 und eine Kipphebelachse des Ventiltriebs 1 zusammengelegt. Erfindungsgemäß weist das erste Steuerelement 10a einen Anschlagbereich 11 für das erste Eingriffselement 6a und das zweite Steuerelement 10b weist ebenfalls den Anschlagbereich 11 für das zweite Eingriffselement 6b auf. Bei der Drehung des ersten Steuerelements 10a an der Steuerachse 9 kann durch den Anschlagbereich 11 das erste Eingriffselement 6a aus der Grundposition in die Schaltposition verstellt werden. Bei der Drehung des zweiten Steuerelements 10b an der Steuerachse 9 kann durch den Anschlagbereich 11 das zweite Eingriffselement 6b aus der Grundposition in die Schaltposition verstellt werden.
Die jeweiligen ersten Steuerelemente 10a und die jeweiligen zweiten Steuerelemente 10b der Steuerachse 9 können erfindungsgemäß unabhängig voneinander betätigt werden. Bei mehreren Steuerelementgruppen 10 an einer Steuerachse 9 können so die jeweiligen Eingriffselemente 6a und 6b in einer beliebigen Reihenfolge verstellt werden und die entsprechenden Zylinder können folglich in einer beliebigen Reihenfolge zugeschaltet und abgeschaltet werden. Vorteilhaft kann auch die Zuschaltreihenfolge sich von der Abschaltreihenfolge unterscheiden sowie die Zuschaltreihenfolgen und die Abschaltreihenfolgen in einzelnen Betriebszyklen unterschiedlich sein.
2 zeigt eine Ansicht der Steuerelementgruppe 10 mit einem ersten Steuerelement 10a und mit einem zweiten Steuerelement 10b, beide in Form eines Steuernockens 12. Die Steuernocken 12a und 12b können unabhängig voneinander relativ zu der drehfesten Steuerachse 9 verdreht werden und mit den Anschlagbereichen 11 die Eingriffselemente 6a und 6b verstellen. So ist in 2 der erste Steuernocken 12a relativ zu der Steuerachse 9 verdreht und befindet sich in der Schaltelementstellung im Kontakt mit dem ersten Eingriffselement 6a. Der zweite Steuernocken 12b befindet sich in der Grundelementstellung und weist keinen Kontakt mit dem zweiten Eingriffselement 6b auf.
In 3 ist eine Ansicht der in 2 dargestellten Steuerelementgruppe 10 mit einer Rückstellanordnung 13 in Form einer Federrückstellanordnung 14 gezeigt. Die Federrückstellanordnung 14 weist Torsionsfeder 15a und 15b auf, die eine Rückstellung des ersten Steuernockens 12a und des zweiten Steuernockens 12b in die Grundelementstellung ermöglichen. Die Torsionsfeder 15a und 15b sind an der drehfesten Steuerachse 9 und an dem ersten Steuernocken 12a und an dem zweiten Steuernocken 12b festgelegt, so dass bei einer Verdrehung der Steuernocken 12a und 12b durch die Federkraft der Torsionsfeder 15a und 15b eine Rückstellkraft auf die Steuernocken 12a und 12b wirkt und diese in die Grundelementstellung bringt.
4 zeigt eine Schnittansicht der Steuerelemente 10a oder 10b in Form des Steuernockens 12. Die Steuerachse 9 weist eine Innenachse 16 und eine die Innenachse 16 bereichsweise ummantelnde Außenachse 17 auf, wobei die Innenachse 16 durch ein radial abstehendes Anschlagelement 18 in der drehfesten Außenachse 17 festlegt ist. Zwischen der Außenachse 17 und der Innenachse 16 ist ein Hebelraum 19 gebildet, in dem der Steuernocken 12 mit einem Hebelelement 20 angeordnet ist. Das Hebelelement 20 ist dabei in dem Hebelraum 19 drehbar angeordnet. In der Schaltelementstellung liegt das Hebelelement 20 an dem Anschlagelement 18 der Innenachse 16 mit einer ersten Seitenfläche 20a an und in der Grundelementstellung liegt das Hebelelement 20 an dem Anschlagelement 18 der Innenachse 16 mit einer zweiten Seitenfläche 20b an. Der Anschlagbereich 11 des Steuernockens 12 ist an dem Hebelelement 20 festgelegt und ragt durch eine Kippöffnung 21 der Außenachse 17 radial heraus.
Das Hebelelement 20 und das Anschlagelement 18 der Innenachse 16 bilden einen ersten Druckraum 22a zwischen der ersten Seitenfläche 20a und dem Anschlagelement 18 und einen zweiten Druckraum 22b zwischen der zweiten Seitenfläche 20b und dem Anschlagelement 18 auf. Dabei sind der erste Druckraum 22a und der zweite Druckraum 22b ein Teil des Hebelraums 19 und sind an beiden Seiten des Anschlagselements 18 der Innenachse 16 angeordnet. Durch eine Steuerungsanordnung 23 kann der Druck in dem ersten Druckraum 22a und/oder in dem zweiten Druckraum 22b - beispielsweise hydraulisch - geändert werden, so dass das Hebelelement 20 an der Innenachse 16 verdreht wird. Folglich verdreht sich auch der Anschlagbereich 11 relativ zu der drehfesten Steuerachse 9 und verstellt das entsprechende Eingriffselement 6a oder 6b.
In 5, in 6 und in 7 sind Schnittansichten des in 3 gezeigten Steuernockens 12 mit der Federrückstellanordnung 14 gezeigt, die eine Schraubenfeder 24 aufweist. In 5 ist die Schraubenfeder 24 innenliegend zwischen dem Anschlagelement 18 und der ersten Seitenfläche 20a des Hebelelements 20 angeordnet; in 6 ist die Schraubenfeder 24 außenliegenden an dem Anschlagbereich 11 des Steuernockens 12 angeordnet und in 7 ist die Schraubenfeder an einem Wegeventil der hydraulischen Steuerungsanordnung 23 angeordnet. Durch die Federrückstellanordnung 14 kann der Steuernocken 12 auf eine einfache energiesparende Weise aus der Schaltelementstellung zurück in die Grundelementstellung gebracht werden.
8 zeigt eine Schnittansicht des Steuerelements 10a oder 10b in Form eines Verstellungsstabs 25. Die Steuerachse 9 weist hier eine radiale Verstellungsbohrung 26 mit einer ersten Anschlagfläche 26a und mit einer zweiten Anschlagfläche 26b auf. In der Verstellungsbohrung 26 ist der Verstellungsstab 25 bereichsweise und durch einen radialen Begrenzungsrand 27 axial verschiebbar angeordnet. Der Anschlagsbereich 11 des Verstellungsstabs 25 ragt aus der Verstellungsbohrung 26 einseitig heraus, so dass durch ein axiales Verschieben des Verstellungsstabs 25 in der Verstellungsbohrung 26 der Verstellungsstab 25 zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
Der Begrenzungsrand 27 des Verstellungsstabs 25 und die erste Anschlagfläche 26a bilden den ersten Druckraum 22a und der Begrenzungsrand 27 des Verstellungsstabs 25 und die zweite Anschlagfläche 26b bilden den zweiten Druckraum 22b. Die Steuerungsanordnung 23 kann den Druck in dem ersten Druckraum 22a und/oder in dem zweiten Druckraum 22b - beispielsweise hydraulisch - ändern, so dass der Verstellungsstab 25 zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
9 zeigt eine Schnittansicht des Steuerelements 10a oder 10b in Form eines Drehhebels 28 und 10 zeigt eine Teilschnittansicht des in 9 gezeigten Drehhebels 28. Die Steuerachse 9 weist hier eine die Steuerachse 9 bereichsweise radial umlaufende Längsnut 29 und der Drehhebel 28 einen die Steuerachse 9 an der Längsnut ummantelnden Umlaufbereich 30 auf. Ein Verbindungsbolzen 31 ragt durch eine radiale Durchgangsbohrung 32 in dem Umlaufbereich 30 in die Längsnut 29 der Steuerachse 9 hinein und verbindet drehbar den Drehhebel 28 mit der Steuerachse 9. Durch eine Bewegung des Verbindungsbolzens 31 entlang der Längsnut 29 kann der Drehhebel 28 an der Steuerachse 9 verdreht werden und zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln.
Der Verbindungsbolzen 31 des Drehhebels 28 bildet mit einer ersten Seitenfläche 29a der Längsnut 29 den ersten Druckraum 22a und mit einer zweiten Seitenfläche 29b der Längsnut 29 den zweiten Druckraum 22b. Durch eine Steuerungsanordnung 23 kann der Druck in dem ersten Druckraum 22a des Drehhebels 28 und/oder in dem zweiten Druckraum 22b des Drehhebels 28 - beispielsweise hydraulisch - geändert werden, so dass der Drehhebel 28 zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.

Claims

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine, - wobei der Ventiltrieb (1) eine Nockenwelle (2) und wenigstens einen Nockenfolger (3) aufweist, - wobei die Nockenwelle (2) wenigstens eine drehfest auf der Nockenwelle (2) festgelegte Nockengruppe (4, 5) mit einem ersten Nocken (4a, 5a) und mit einem zu dem ersten Nocken (4a, 5a) axial benachbarten zweiten Nocken (4b, 5b) aufweist, - wobei der jeweilige Nockenfolger (3) in einer ersten Position mit dem ersten Nocken (4a, 5a) der jeweiligen Nockengruppe (4, 5) und in einer zweiten Position mit dem zweiten Nocken (4b, 5b) der jeweiligen Nockengruppe (4, 5) antriebsverbunden ist, - wobei der Ventiltrieb (1) wenigstens eine Verstelleinrichtung (6) aufweist, die ein erstes verstellbares Eingriffselement (6a) und ein zweites verstellbares Eingriffselement (6b) aufweist, - wobei das erste Eingriffselement (6a) mit einer an der Nockenwelle (2) angeordneten ersten Kulissenführung (7a) und das zweite Eingriffselement (6b) mit einer an der Nockenwelle (2) angeordneten zweiten Kulissenführung (7b) zusammenwirken, - wobei das erste Eingriffselement (6a) und das zweite Eingriffselement (6b) abwechselnd zwischen einer Grundposition und einer Schaltposition verstellbar sind, - wobei in der Grundposition kein Kontakt mit der zugehörigen Kulissenführung (7a, 7b) besteht und in der Schaltposition das jeweilige Eingriffselement (6a, 6b) mit der zugehörigen Kulissenführung (7a, 7b) zusammenwirkt, und - wobei der Ventiltrieb (1) wenigstens eine Steuerachse (9) mit wenigstens einer Steuerelementgruppe (10) mit einem ersten an der Steuerachse (9) angeordneten Steuerelement (10a) und mit einem zweiten an der Steuerachse (9) angeordneten Steuerelement (10b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerelement (10a) und das zweite Steuerelement (10b) relativ zu der Steuerachse (9) in eine Schaltelementstellung und in eine Grundelementstellung bringbar sind, wobei in der Schaltelementstellung durch einen Anschlagbereich (11) des jeweiligen Steuerelements (10a, 10b) das Eingriffselement (6a, 6b) aus der Grundposition in die Schaltposition verstellt ist und in der Grundelementstellung das jeweilige Steuerelement (10a, 10b) keinen Kontakt mit dem jeweiligen Eingriffselement (6a, 6b) aufweist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (10a, 10b) ein Steuernocken (12) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, - dass die Steuerachse (9) eine Innenachse (16) und eine die Innenachse (16) radial bereichsweise ummantelnde Außenachse (17) aufweist, wobei die Innenachse (16) durch ein radial abstehendes Anschlagelement (18) in der Außenachse (17) radial beabstandet festlegt ist und so einen Hebelraum (19) zwischen der Außenachse (17) und der Innenachse (16) gebildet ist, und - dass der Steuernocken (12) ein Hebelelement (20) aufweist, das in dem Hebelraum (19) teilweise drehbar zwischen der Außenachse (17) und der Innenachse (16) an diesen anliegend angeordnet ist und die Innenachse (16) bereichsweise ummantelt, und wobei das Hebelelement (20) in der Schaltelementstellung an dem Anschlagelement (18) mit einer ersten Seitenfläche (20a) anliegt und in der Grundelementstellung mit einer zweiten Seitenfläche (20b) anliegt.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass das Hebelelement (20) und das Anschlagelement (18) der Innenachse (16) in der Grundelementstellung einen ersten Druckraum (22a) zwischen der ersten Seitenfläche (20a) und dem Anschlagelement (18) und in der Schaltelementstellung einen zweiten Druckraum (22b) zwischen der zweiten Seitenfläche (20b) und dem Anschlagelement (18) begrenzen, wobei der erste Druckraum (22a) und der zweite Druckraum (22b) jeweils ein Teil des Hebelraums (19) sind, und - dass der Steuernocken (12) eine Steuerungsanordnung (23) aufweist, wobei durch die Steuerungsanordnung (23) der Druck in dem ersten Druckraum (22a) des Steuernockens (12) und/oder in dem zweiten Druckraum (22b) des Steuernockens (12) geändert werden kann, so dass das Hebelelement (20) zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (10a, 10b) ein Verstellungsstab (25) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die Steuerachse (9) eine radiale Verstellungsbohrung (26) mit einer ersten Anschlagfläche (26a) und mit einer zweiten Anschlagfläche (26b) aufweist, - dass in der Verstellungsbohrung (26) der Verstellungsstab (25) bereichsweise angeordnet ist, wobei der Verstellungsstab (25) durch einen radialen Begrenzungsrand (27) in der Verstellungsbohrung (26) axial verschiebbar festgelegt ist, und - dass ein Anschlagsbereich (11) des Verstellungsstabs (25) aus der Verstellungsbohrung (26) einseitig radial herausragt, so dass durch eine axiale Verschiebung des Verstellungsstabs (25) in der Verstellungsbohrung (26) der Verstellungsstab (25) zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass in der Grundelementstellung der Begrenzungsrand (27) des Verstellungsstabs (25) und die erste Anschlagfläche (26a) einen ersten Druckraum (22a) und in der Schaltelementstellung der Begrenzungsrand (27) des Verstellungsstabs (25) und die zweite Anschlagfläche (26b) einen zweiten Druckraum (22b) aufweisen, und - dass der Verstellungsstab (25) eine Steuerungsanordnung (23) aufweist, wobei durch die Steuerungsanordnung (23) der Druck in dem ersten Druckraum (22a) und/oder in dem zweiten Druckraum (22b) geändert werden kann, so dass der Verstellungsstab (25) zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (10a, 10b) ein Drehhebel (28) ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die Steuerachse (9) eine die Steuerachse (9) bereichsweise radial umlaufende Längsnut (29) aufweist, und - dass der Drehhebel (28) einen die Steuerachse (9) an der Längsnut (29) ummantelnden Umlaufbereich (30) aufweist, wobei ein Verbindungsbolzen (31) durch eine Durchgangsbohrung (32) in dem Umlaufbereich (30) in die Längsnut (29) der Steuerachse (9) hineinragt und den Drehhebel (28) mit die Steuerachse (9) kippbar verbindet, so dass durch eine Verschiebung des Verbindungsbolzens (31) in der Längsnut (29) der Drehhebel (28) zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, - dass in der Grundelementstellung der Verbindungsbolzen (31) des Drehhebels (28) und eine erste Seitenfläche (29a) der Längsnut (29) einen ersten Druckraum (22a) und in der Schaltelementstellung der Verbindungsbolzen (31) des Drehhebels (28) und eine zweite Seitenfläche (29b) der Längsnut einen zweiten Druckraum (22b) aufweisen, und - dass der Drehhebel (28) eine Steuerungsanordnung (23) aufweist, wobei durch die Steuerungsanordnung (23) der Druck in dem ersten Druckraum (22a) des Drehhebels (28) und/oder in dem zweiten Druckraum (22b) des Drehhebels (28) geändert werden kann, so dass der Drehhebel (28) zwischen der Schaltelementstellung und der Grundelementstellung wechseln kann.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerachse (9) für das erste Steuerelement (10a) und/oder für das zweite Steuerelement (10b) eine Rückstellanordnung (13), bevorzugt eine Federrückstellanordnung (14), aufweist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerachse (9) eine Kipphebelachse ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4, 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, - dass die Steuerungsanordnung (23) hydraulisch ist, - dass ein Wegeventil der Steuerungsanordnung (23) in eine Sperrruhestellung verstellbar ist.