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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer Grundnockenwelle sowie einem ersten Nockenträger und einem zweiten Nockenträger, wobei die Nockenträger drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet sind, jeweils mehrere Ventilbetätigungsnocken aufweisen und über eine gemeinsame Schaltkulisse zur axialen Verlagerung verfügen, und wobei die Nockenträger mittels eines Verbindungselements in axialer Richtung miteinander gekoppelt sind, wobei das Verbindungselement einen ringförmigen Grundkörper aufweist, der die Grundnockenwelle in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgreift.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
US 8,607,749 B2 bekannt. Diese betrifft eine Nockenwelle, mit einem Trägerelement und einem Nocken. Dabei ist vorgesehen, dass das Trägerelement Trägerabschnitte aufweist, die axial hintereinander längs einer Längsachse angeordnet sind, und dass die Trägerabschnitte axial längs der Längsachse zueinander verschiebbar sind.
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Die Druckschrift
DE 10 2016 007 886 A1 beschreibt einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit wenigstens einer Grundnockenwelle sowie einem ersten Nockenträger und einem zweiten Nockenträger, wobei die Nockenträger drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle angeordnet sind und jeweils mehrere Ventilbetätigungsnocken aufweisen, wobei den Nockenträgern zur axialen Verlagerung eine gemeinsame Schaltkulisse zugeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Schaltkulisse einen mit dem ersten Nockenträger einstückig ausgebildeten ersten Schaltkulissenteil und einen mit dem zweiten Nockenträger einstückig ausgebildeten zweiten Schaltkulissenteil aufweist, wobei die beiden Schaltkulissenteile separat voneinander hergestellt und aneinander befestigt sind. Die Druckschrift betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine.
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Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die Druckschrift
DE 10 2015 210 080 A1 bekannt. Diese betrifft ein Nockenwellenmodul sowie ein Verfahren zur Montage eines Nockenwellenmoduls, wobei das Nockenwellenmodul zumindest eine Nockenwelle mit wenigstens zwei Wellenelementen und zumindest einem auf wenigstens einem der Wellenelemente angeordneten Nockenelement, sowie ein Schiebeelement zum Verschieben der Nockenwelle entlang deren Längsachse aufweist und wobei das Schiebeelement Kupplungselemente und jedes der Wellenelemente mindestens ein Kupplungsgegenelement aufweisen, sodass das Schiebeelement derart zwischen den Wellenelementen anordenbar ist, dass jeweils eines der Kupplungselemente des Schiebeelements in ein entsprechendes Kupplungsgegenelement eines Wellenelements eingreift.
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Schließlich ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift
DE 10 2011 054 218 A1 bekannt. Diese betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, wobei zur Betätigung von Gaswechselventilen mehrere Zylinder einer Zylindergruppe mindestens eine drehbar gelagerte Nockenwelle vorgesehen ist, auf welcher für jeden Zylinder ein Schiebenocken axial verschiebbar angeordnet ist, wobei zur Bewirkung einer axialen Verschiebung der auf der jeweiligen Nockenwelle axial verschiebbar gelagerten Schiebenocken für die Schiebenocken ein gemeinsamer Aktuator vorgesehen ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Ventiltrieben Vorteile aufweist, insbesondere ein Verlagern der Nockenträger mit geringem Energieaufwand ermöglicht und einfach herstellbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Verbindungselement an wenigstens einem der Nockenträger zwischen zwei eine Formschlussaufnahme in axialer Richtung beidseitig begrenzende Endanschläge mit Spiel in axialer Richtung eingreift, sodass innerhalb des Spiels eine unabhängige Verlagerung der Nockenträger möglich ist und bei einer Verlagerung einer der beiden Nockenträger eine Verlagerung des jeweils anderen der Nockenträger erst zeitverzögert eingeleitet wird, wobei jedem der Nockenträger eine axiale Rastsicherung zugeordnet ist, die den jeweiligen Nockenträger in jeder seiner Axialpositionen rastend halten kann, und wobei der Ventiltrieb derart ausgestaltet ist, dass einer der Nockenträger bei einem Erreichen einer gewünschten der Axialpositionen durch den jeweils anderen der Nockenträger derart angeordnet ist, dass seine Axialrastsicherung ihn in eine gewünschte seiner Axialpositionen drängt.
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Der Ventiltrieb ist der Brennkraftmaschine zugeordnet oder bildet einen Bestandteil derselben. Die Brennkraftmaschine dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Der Ventiltrieb weist die Grundnockenwelle auf, welche um eine Drehachse drehbar gelagert ist. Auf der Grundnockenwelle sind der erste Nockenträger und der zweite Nockenträger jeweils in axialer Richtung verlagerbar angeordnet. Jeder der beiden Nockenträger kann insoweit jeweils wenigstens zwei voneinander verschiedene Axialpositionen bezüglich der Drehachse einnehmen. Die Nockenträger sind zudem drehfest bezüglich der Grundnockenwelle angeordnet; bei einer Drehbewegung der Grundnockenwelle beschreiben also auch die Nockenträger eine Drehbewegung.
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Jeder der Nockenträger verfügt über mehrere Ventilbetätigungsnocken, die zumindest teilweise der Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils, vorzugsweise mehrerer Gaswechselventile, dienen. Der Ventiltrieb wird für eine Brennkraftmaschine eingesetzt, bei welcher das Arbeitsspiel von Gaswechselventilen einzelner Zylinder der Brennkraftmaschine zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften beeinflusst werden kann. Die Nockenträger können auch als Nockenstücke bezeichnet werden.
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Jedem Nockenträger sind üblicherweise mehrere, also zumindest zwei, Ventilbetätigungsnocken zugeordnet. Jeder dieser Ventilbetätigungsnocken kann eine Exzentrizität aufweisen, welche der Betätigung eines der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine bei einem bestimmten Drehwinkel der Grundnockenwelle dient. Die Ventilbetätigungsnocken laufen demnach gemeinsam mit der Grundnockenwelle um, sodass das jeweilige Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zumindest einmal pro Umdrehung der Grundnockenwelle von dem zugeordneten Ventilbetätigungsnocken beziehungsweise dessen Exzentrizität betätigt wird. Der Ventilbetätigungsnocken wirkt dabei vorzugsweise mit einem Betätigungselement des Gaswechselventils zusammen, indem er mit diesem in Anlagekontakt tritt. Das Betätigungselement kann beispielsweise als Schlepphebel, insbesondere als Rollenschlepphebel, ausgestaltet sein. Wenigstens einer der Ventilbetätigungsnocken kann jedoch auch als sogenannter Nullhubnocken und insoweit ohne Exzentrizität ausgeführt sein. Ein derartiger Nullhubnocken kann beispielsweise zur Zylinderabschaltung eingesetzt werden.
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Vorzugsweise weist jeder der Nockenträger mehrere Ventilbetätigungsnocken auf, welche unterschiedlichen Nockengruppen zugeordnet sein können. Die Ventilbetätigungsnocken einer Nockengruppe unterscheiden sich beispielsweise hinsichtlich der Winkellage ihrer Exzentrizität und/oder der Erstreckung derselben in radialer Richtung (Höhe) und/oder in Umfangsrichtung (Länge), jeweils bezüglich der Drehachse der Grundnockenwelle. Durch das axiale Verlagern der Nockenträger können diese in die wenigstens zwei Axialpositionen, beispielsweise in die erste und die zweite Axialposition, gebracht werden. In der ersten Axialposition wird das Gaswechselventil von einem ersten der Ventilbetätigungsnocken und in der zweiten Axialposition von einem zweiten der Ventilbetätigungsnocken betätigt, welche derselben Nockengruppe zugeordnet sind.
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Die Ventilbetätigungsnocken, welche derselben Nockengruppe zugeordnet sind, sind in axialer Richtung gesehen vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordnet, liegen also beispielsweise aneinander an. Durch die Verlagerung des Nockenträgers beziehungsweise der Nockenträger können somit insbesondere der Öffnungszeitpunkt, die Öffnungsdauer und/oder der Hub des Gaswechselventils, insbesondere in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, ausgewählt und eingestellt werden. Somit kann eine hohe Effizienz der Brennkraftmaschine erzielt werden.
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Das Verschieben beziehungsweise Verlagern der Nockenträger in axialer Richtung erfolgt mithilfe einer Stelleinrichtung, die die den Nockenträgern zugeordnete Schaltkulisse und einen ortsfest angeordneten Aktuator, üblicherweise ortsfest bezüglich eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine, umfasst. Der Aktuator verfügt über einen ausfahrbaren Mitnehmer, der sich mit wenigstens einer beispielsweise schrauben- oder spiralförmigen Kulissenbahn der Schaltkulisse in Eingriff bringen lässt. Die wenigstens eine Kulissenbahn ist an der Schaltkulisse vorgesehen beziehungsweise in dieser ausgebildet.
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Die Kulissenbahn liegt entlang eines Verlaufs einer vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise stetigen Kurvenbahn vor und weist eine bestimmte Breite auf, welche insbesondere auf die Breite des Mitnehmers des Aktuators abgestimmt ist. Üblicherweise ist die wenigstens eine Kulissenbahn geringfügig breiter als der Mitnehmer, sodass ein problemloses Durchlaufen der Kulissenbahn durch den Mitnehmer möglich ist. Die Kulissenbahn liegt beispielsweise als Radialnut vor, welche den Umfang der Schaltkulisse durchgreift, also randoffen in dieser ausgebildet ist. Die Kurvenbahn liegt beispielsweise zentral in der Kulissenbahn vor und ist eine Linie im mathematischen Sinn. Die Linie kann sich aus mehreren Linienabschnitten zusammensetzen. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Kulissenbahnen an oder in der Schaltkulisse ausgebildet sind. Diese Kulissenbahnen verlaufen vorzugsweise wenigstens bereichsweise in axialer Richtung gegenläufig. Die Kulissenbahnen sind voneinander beabstandet, gehen also nicht unmittelbar ineinander über.
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Die gemeinsame Schaltkulisse dient sowohl der Verlagerung des ersten Nockenträges als auch der Verlagerung des zweiten Nockenträgers, in anderen Worten also der gemeinsamen Verlagerung der beiden Nockenträger. Um eine einfache Herstellbarkeit und Montage des Ventiltriebs sicherzustellen, sind die Nockenträger separat voneinander ausgestaltet. Die gemeinsame Schaltkulisse ist bevorzugt an einem der Nockenträger angeordnet beziehungsweise ausgebildet, vorzugsweise einstückig und/oder materialeinheitlich. Die Schaltkulisse liegt vorzugsweise ausschließlich an dem einen Nockenträger vor und ist benachbart zu dem jeweils anderen der Nockenträger angeordnet.
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Um zudem eine geringe Stellkraft beziehungsweise Umschaltkraft zu realisieren, das Verlagern der Nockenträger in axialer Richtung also mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand durchführen zu können, sind die beiden Nockenträger über das Verbindungselement miteinander verbunden. Das Verbindungselement koppelt hierbei die beiden Nockenträger in axialer Richtung mit Spiel aneinander. Die Nockenträger sind also mittels des Verbindungselements in axialer Richtung miteinander gekoppelt. Das bedeutet, dass das Verbindungselement die beiden Nockenträger derart miteinander verbindet, dass innerhalb des Spiels eine unabhängige Verlagerung der Nockenträger in axialer Richtung möglich ist.
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Zur Realisierung des Spiels greift das Verbindungselement in die Formschlussaufnahme ein, welche an dem wenigstens einen der Nockenträger ausgebildet ist. Diese Formschlussaufnahme ist in axialer Richtung von den Endanschlägen begrenzt, welche in axialer Richtung beabstandet voneinander vorliegen. Einer der Endanschläge begrenzt die Formschlussaufnahme also in einer ersten axialen Richtung und ein zweiter der Endanschläge in einer in die entgegengesetzte Richtung weisenden zweiten axialen Richtung. Das Verbindungselement greift nun derart zwischen die beiden Endanschläge ein, dass eine Verlagerung des Verbindungselements in axialer Richtung von den Endanschlägen begrenzt ist. Die Endanschläge halten insoweit das Verbindungselement in axialer Richtung in der Formschlussaufnahme.
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Aufgrund der Verbindung der Nockenträger mit Spiel in axialer Richtung wird bei einer Verlagerung eines der Nockenträger, beispielsweise mithilfe der Schaltkulisse, eine Verlagerung des jeweils anderen der Nockenträger erst zeitverzögert eingeleitet, nämlich erst sobald das Verbindungselement an einem der Endanschläge anliegt. Somit ist die einer Verlagerung des zuerst bewegten der Nockenträger entgegenwirkende Haftreibungskraft bereits überwunden, bevor der andere der Nockenträger sich - wiederum entgegen der auf ihn wirkenden Haftreibungskraft - in Bewegung setzt. Entsprechend ist eine Verlagerung der beiden Nockenträger mit geringerer Stellkraft realisierbar als bei anderen Ventiltrieben, insbesondere aufgrund der geringeren Haftreibungskraft und/oder der Massenträgkeit.
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Die Erfindung sieht vor, dass jedem der Nockenträger eine Axialrastsicherung zugeordnet ist, die den jeweiligen Nockenträger in jeder seiner Axialpositionen rastend hält. Die Axialrastsicherung ist dazu vorgesehen und ausgebildet, den jeweiligen Nockenträger bezüglich der Grundnockenwelle in axialer Richtung zumindest zeitweise festzusetzen, nämlich in der wenigstens einen der Axialpositionen des Nockenträgers. Jedem der Nockenträger ist eine separate Axialrastsicherung zugeordnet, sodass der Ventiltrieb zumindest über zwei Axialrastsicherungen verfügt, wobei eine erste dem ersten Nockenträger und eine zweite dem zweiten Nockenträger zugeordnet ist. Die Axialrastsicherungen sind grundsätzlich ähnlich oder sogar identisch ausgebildet, sodass die Ausführungen zu der Axialrastsicherung auf jede der Axialrastsicherungen anwendbar sind.
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Die Axialrastsicherung hält den jeweiligen Nockenträger mit einer bestimmten Haltekraft in jeder der Axialpositionen. Übersteigt eine auf den Nockenträger ausgeübte Stellkraft diese Haltekraft, so gibt die Axialrastsicherung den Nockenträger zur Verlagerung aus der Axialposition frei. Gelangt der Nockenträger erneut in eine der Axialpositionen, in welcher die Axialrastsicherung den Nockenträger halten kann, so setzt die Axialrastsicherung den Nockenträger erneut bezüglich der Grundnockenwelle in axialer Richtung fest, nämlich bis die Stellkraft erneut die Haltekraft übersteigt. Die Haltekraft der Axialrastsicherung tritt zu der Haftreibungskraft und/oder der Massenträgheit der Nockenträger hinzu, muss also zum Verlagern der Nockenträger ebenfalls überwunden werden. Daher ist die beschriebene Kopplung der Nockenträger aneinander mit Spiel in axialer Richtung bei der Ausgestaltung des Ventiltriebs, bei welcher auch die Axialrastsicherung vorliegt, besonders vorteilhaft.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Axialrastsicherung ein Federelement und ein Rastelement aufweist, das von dem Federelement in radialer Richtung in Richtung wenigstens einer Rastaufnahme gedrängt wird, wobei die Axialposition des Nockenträgers durch rastendes Eingreifen des Rastelements in der Rastaufnahme gehalten wird. Die Axialrastsicherung verfügt also über das Federelement, das Rastelement und die Rastaufnahme. Das Rastelement ist zum rastenden Eingreifen in die Rastaufnahme vorgesehen und ausgebildet. Das Federelement drängt das Rastelement in Richtung der Rastaufnahme beziehungsweise in diese hinein, nämlich in radialer Richtung. Beispielsweise sind das Federelement und das Rastelement an der Grundnockenwelle und die Rastaufnahme an dem jeweiligen Nockenträger angeordnet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Rastaufnahme an der Grundnockenwelle vorliegt, wohingegen das Federelement und das Rastelement an dem jeweiligen Nockenträger angeordnet sind.
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Beispielsweise sind das Federelement und das Rastelement in einer in der Grundnockenwelle ausgebildeten Ausnehmung angeordnet, welche zur Führung des Rastelements in radialer Richtung vorgesehen und ausgebildet ist. Das Federelement drängt das Rastelement aus der Ausnehmung heraus in Richtung der Rastaufnahme, sodass das Rastelement rastend in die Rastaufnahme eingreift, sobald der Nockenträger in seiner entsprechenden Axialposition angeordnet ist. Nachfolgend ist der Nockenträger in der Axialposition durch das rastende Eingreifen des Rastelements in die Rastaufnahme gehalten. Besonders bevorzugt ist jeder der Axialpositionen des jeweiligen Nockenträgers jeweils eine Rastaufnahme zugeordnet, sodass die Axialrastsicherung den Nockenträger in jeder seiner Axialpositionen rastend hält beziehungsweise halten kann. Eine derartige Ausgestaltung des Ventiltriebs stellt einen zuverlässigen Betrieb der Brennkraftmaschine durch zuverlässiges Schalten der Nockenträger zwischen den Axialpositionen sicher.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rastelement an der Grundnockenwelle in radialer Richtung verlagerbar gelagert ist und die wenigstens eine Rastaufnahme an einem der Grundnockenwelle zugewandten Innenumfang des jeweiligen Nockenträgers ausgebildet ist. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Das Rastelement ist an beziehungsweise in der Grundnockenwelle gelagert, nämlich derart, dass es in wenigstens einer Stellung über den Außenumfang der Grundnockenwelle übersteht und in die Rastaufnahme eingreifen kann. Die Rastaufnahme ist wiederum an dem Innenumfang des Nockenträgers ausgebildet, welcher der Grundnockenwelle zugewandt ist. Eine derartige Ausgestaltung des Ventiltriebs ist kostengünstig herstellbar und ermöglicht einen zuverlässigen Betrieb.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungselement an einem ersten der Nockenträger starr befestigt ist und an einem zweiten der Nockenträger zwischen die an diesem ausgebildeten Endanschläge eingreift. Die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem ersten Nockenträger ist zumindest in axialer Richtung starr, also unverlagerbar. Das bedeutet, dass das Verbindungselement an dem ersten Nockenträger in axialer Richtung spielfrei angeordnet beziehungsweise befestigt ist. An dem zweiten Nockenträger ist die Formschlussaufnahme ausgebildet, die von den beiden Endanschlägen in axialer Richtung begrenzt ist. Das Verbindungselement greift derart in die Formschlussaufnahme ein, dass es in axialer Richtung von den Endanschlägen in der Formschlussaufnahme gehalten ist. Dies stellt eine besonders einfache und zuverlässige Ausgestaltung dar. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, dass das Verbindungselement sowohl an den ersten Nockenträger als auch an dem zweiten Nockenträger jeweils mit Spiel in axialer Richtung gelagert ist. Zu diesem Zweck können beide der Nockenträger jeweils eine Formschlussaufnahme gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung aufweisen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Nockenträger eine Haltenut aufweist, in die das Verbindungselement formschlüssig eingreift, sodass das Verbindungselement in axialer Richtung starr mit dem ersten Nockenträger verbunden ist. Die Haltenut ist beispielsweise innenseitig an dem ersten Nockenträger ausgebildet, durchgreift also einen Innenumfang des ersten Nockenträgers. Das Verbindungselement greift zum Festsetzen von Verbindungselement und erstem Nockenträger gegeneinander in axialer Richtung in die Haltenut ein. Durch das Zusammenwirken des Verbindungselements mit der Haltenut ist das Verbindungselement in axialer Richtung spielfrei mit dem ersten Nockenträger gekoppelt. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Verbindungselements, beispielsweise als Stanz-Biegeteil.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungselement einen ersten Formschlussvorsprung und einen zweiten Formschlussvorsprung aufweist, wobei der erste Formschlussvorsprung in die Haltenut und der zweite Formschlussvorsprung in die Formschlussaufnahme eingreift. Die beiden Formschlussvorsprünge, also der erste Formschlussvorsprung und der zweite Formschlussvorsprung sind in axialer Richtung beabstandet voneinander ausgebildet. Die beschriebene Ausgestaltung des Verbindungselements ermöglicht eine kostengünstige Herstellung, insbesondere in Form des bereits erwähnten Stanz-Biegeteils.
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Der erste Formschlussvorsprung kann in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet sein. Alternativ ist er in Umfangsrichtung unterbrochen, weist also wenigstens einen Formschlussteilvorsprung auf, der die Grundnockenwelle beziehungsweise ihre Drehachse in Umfangsrichtung lediglich teilweise umgreift. Bevorzugt sind mehrere derartiger Formschlussteilvorsprünge in Umfangsrichtung beabstandet voneinander ausgebildet. Der zweite Formschlussvorsprung kann analog hierzu in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet sein oder in Form eines oder mehrerer Formschlussteilvorsprünge vorliegen. Hierzu wird auf die Ausführungen zu dem ersten Formschlussvorsprung verwiesen.
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Eine besonders bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Formschlussvorsprung und der zweite Formschlussvorsprung form- und/oder abmessungsgleich sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Verbindungselements. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement in axialer Richtung gesehen symmetrisch, insbesondere bezüglich einer senkrecht auf der Drehachse stehenden Mittelebene des Verbindungselements.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Formschlussvorsprung und der zweite Formschlussvorsprung mit dem ringförmigen Grundkörper des Verbindungselements verbunden sind. Der Grundkörper ist ringförmig, in anderen Worten also hohlzylinderförmig beziehungsweise hohlkreiszylinderförmig. Er umgreift nach der Montage des Ventiltriebs die Grundnockenwelle in Umfangsrichtung wenigstens teilweise oder sogar vollständig. Besonders bevorzugt besteht der Grundkörper aus einem federelastischen Material, beispielsweise aus Federstahl. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage des Ventiltriebs. Der erste Formschlussvorsprung und der zweite Formschlussvorsprung sind mit dem Grundkörper verbunden. Hierbei können sie beabstandet von dem Grundkörper vorliegen oder von ihm ausgehen.
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Schließlich kann eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorsehen, dass der erste Formschlussvorsprung und der zweite Formschlussvorsprung von Axialvorsprüngen ausgehen, die an dem Grundkörper befestigt sind. Die Axialvorsprünge gehen von dem Grundkörper aus und die Formschlussvorsprünge wiederum von den Axialvorsprüngen. Beispielsweise geht der erste Formschlussvorsprung von einem ersten der Axialvorsprünge und der zweite Formschlussvorsprung von einem zweiten der Axialvorsprünge aus, wobei der erste Axialvorsprung und der zweite Axialvorsprung in axialer Richtung gesehen auf gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers angeordnet sind. Der erste Axialvorsprung erstreckt sich ausgehend von dem Grundkörper in eine erste axiale Richtung und der zweite Axialvorsprung in eine der ersten Axialrichtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung, sodass schlussendlich die beiden Formschlussvorsprünge in axialer Richtung beabstandet voneinander vorliegen. Die Axialvorsprünge fluchten vorzugsweise in Umfangsrichtung miteinander, sind also an derselben Umfangsposition angeordnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Längsschnittdarstellung durch einen Bereich eines Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine,
- 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines Bereichs des Ventiltriebs, sowie
- 3 schematisch ein Verbindungselement zur Verbindung eines ersten Nockenträgers und eines zweiten Nockenträgers des Ventiltriebs miteinander.
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Die 1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Ventiltriebs 1 für eine Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1 weist eine Grundnockenwelle 2 auf, die um eine Drehachse 3 drehbar ist. Zusätzlich zu der Grundnockenwelle 2 verfügt der Ventiltrieb 1 über einen ersten Nockenträger 4 und einen zweiten Nockenträger 5. Die beiden Nockenträger 4 und 5 sind jeweils drehfest und zwischen wenigstens zwei Axialpositionen axial verlagerbar auf der Grundnockenwelle 2 angeordnet. Hierzu verfügt die Grundnockenwelle über Außenverzahnungen 6 und 7, wobei die Außenverzahnung 6 mit einer Innenverzahnung 8 des ersten Nockenträgers 4 und die Außenverzahnung 7 mit einer Innenverzahnung 9 des zweiten Nockenträgers 5 in Eingriff steht beziehungsweise kämmt.
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An dem ersten Nockenträger 4 sind mehrere Ventilbetätigungsnocken 10 und an dem zweiten Nockenträger 5 mehrere Ventilbetätigungsnocken 11 ausgebildet. Diese sind hier lediglich beispielhaft angedeutet. Die beiden Nockenträger 4 und 5 sind mittels einer gemeinsamen Schaltkulisse 12 in axialer Richtung verlagerbar. Die Schaltkulisse 12 weist wenigstens eine Kulissenbahn 13 auf, in welche ein Mitnehmer einer Stelleinrichtung eingreifen kann. Die Schaltkulisse 12 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dem ersten Nockenträger 4 zugeordnet und hierbei einstückig und/oder materialeinheitlich mit diesem ausgestaltet. Der zweite Nockenträger 5 ist hingegen lediglich benachbart zu der Kulissenbahn 13 angeordnet.
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Es ist erkennbar, dass die beiden Nockenträger 4 und 5 mittels eines Verbindungselements 14 miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 14 koppelt die beiden Nockenträger 4 und 5 in axialer Richtung mit Spiel miteinander. Das Verbindungselement 14 ist einerseits in axialer Richtung starr mit dem ersten Nockenträger 4 verbunden. Andererseits greift es in eine Formschlussaufnahme 15 des zweiten Nockenträgers 5 ein, welche in axialer Richtung von Endanschlägen 16 und 17 begrenzt ist. Die Endanschläge 16 und 17 halten das Verbindungselement 14 in axialer Richtung in der Formschlussaufnahme 15.
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Zur starren Befestigung des Verbindungselements 14 an dem ersten Nockenträger 4 weist der erste Nockenträger 4 eine Haltenut 18 auf. In diese greift ein erster Formschlussvorsprung 19 des Verbindungselements 14 formschlüssig ein. In axialer Richtung beabstandet von dem ersten Formschlussvorsprung 19 weist das Verbindungselement 14 einen zweiten Formschlussvorsprung 20 auf, der in der Formschlussaufnahme 15 des zweiten Nockenträgers 5 angeordnet ist. Die Formschlussvorsprünge 19 und 20 sind über einen ringförmigen Grundkörper 21 des Verbindungselements 14 miteinander verbunden. In einer Ausgangsstellung ist das Verbindungselement 14, insbesondere der zweite Formschlussvorsprung 20, mittig in der Formschlussaufnahme 15 angeordnet.
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Jedem der Nockenträger 4 und 5 ist jeweils eine Axialrastsicherung 22 zugeordnet. Jede dieser Axialrastsicherungen 22 verfügt über ein Federelement 23, ein Rastelement 24 sowie eine Rastaufnahme 25, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über mehrere Rastaufnahmen 25. Das Federelement 23 und das Rastelement 24 sind jeweils an der Grundnockenwelle 2 angeordnet beziehungsweise an diesem gelagert. Das Federelement 23 drängt das Rastelement 24 in radialer Richtung nach außen in Richtung des jeweiligen Nockenträgers 4 beziehungsweise 5, insbesondere in Richtung einer der Rastaufnahmen 25. Befindet sich der Nockenträger 4 beziehungsweise 5 in einer seiner definierten Axialpositionen, so greift das Rastelement 24 in die entsprechende Rastaufnahme 25 ein und hält den Nockenträger 4 beziehungsweise 5 rastend in dieser Axialposition. Die Axialrastsicherung 22 bewirkt eine Haltekraft auf den Nockenträger 4 beziehungsweise 5, der von einer auf den jeweiligen Nockenträger 4 beziehungsweise 5 wirkenden Stellkraft zunächst überwunden werden muss, um eine Verlagerung des Nockenträgers 4 beziehungsweise 5 aus der Axialstellung heraus zu bewirken.
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Wird der erste Nockenträger 4 in Richtung des Pfeils 26 mit einer Stellkraft beaufschlagt, die größer ist als die von der Axialrastsicherung 22 des ersten Nockenträgers 4 bewirkte Haltekraft, so wird der Nockenträger 4 in axialer Richtung verlagert. Der zweite Nockenträger 5 bleibt zunächst in Ruhe. Aufgrund der Verlagerung des ersten Nockenträgers 4 bewegt sich das Verbindungselement 14, insbesondere der zweite Formschlussvorsprung 20, innerhalb der Formschlussaufnahme 15. Hat das Verbindungselement 14 beziehungsweise der zweite Formschlussvorsprung 20 einen der Endanschläge 16 beziehungsweise 17, in dem hier beschriebenen Fall den Endanschlag 16, erreicht, so wird durch die Bewegung des ersten Nockenträgers 4 auch eine Bewegung des Nockenträgers 5 bewirkt. Weil die auf den ersten Nockenträger 4 weiterhin wirkende Stellkraft größer ist als die Haltekraft, die mit der Axialrastsicherung 22 des zweiten Nockenträgers 5 bewirkt wird, setzt sich auch der zweite Nockenträger 5 in axialer Richtung in Bewegung.
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Hat der erste Nockenträger 4 seine gewünschte Axialposition erreicht, in welcher das Rastelement 24 wiederum in eine der Rastaufnahmen 25 eingreifen kann, so wird der erste Nockenträger 4 nachfolgend in axialer Richtung wieder festgesetzt. Der Ventiltrieb 1 ist nun derart ausgestaltet, dass der zweite Nockenträger 5 bei dem Erreichen der Axialposition durch den ersten Nockenträger 4 derart angeordnet ist, dass seine Axialrastsicherung 22 ihn ebenfalls in die gewünschte Axialposition drängt, also den zweiten Nockenträger 5 weiterhin in Richtung des Pfeils 26 verlagert, nämlich bis die gewünschte Axialposition erreicht ist. Hierbei wird der zweite Nockenträger 5 in axialer Richtung bezüglich des ersten Nockenträgers 4 und mithin auch des Verbindungselements 14 verlagert, bis das Verbindungselement 14, insbesondere der zweite Formschlussvorsprung 20, wiederum in etwa mittig in der Formschlussaufnahme 15 angeordnet ist, also in seiner Ausgangsstellung vorliegt.
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Die 2 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Bereichs des Ventiltriebs 1. Es ist zu erkennen, dass das Verbindungselement 12 die Grundnockenwelle 2 in Umfangsrichtung lediglich teilweise umgreift. Zudem setzen sich die Formschlussvorsprünge 19 und 20 jeweils aus mehreren Formschlussteilvorsprüngen 27 beziehungsweise 28 zusammen, welche in Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind. Das Verbindungselement 14 ist als Federelement ausgestaltet, beispielsweise besteht der Grundkörper 21 hierzu aus einem elastischen Material, insbesondere aus Federstahl. In entspanntem Zustand ist ein Innendurchmesser des Verbindungselements 14 größer als ein Außendurchmesser der Grundnockenwelle 2.
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Bei einer Montage des Ventiltriebs 1 wird das Verbindungselement 14 in Richtung der Pfeile 29 komprimiert, sodass sein Innendurchmesser abnimmt. In diesem Zustand wird es entsprechend des Pfeils 30 derart angeordnet, dass es mit der Haltenut 18 und der Formschlussaufnahme 15 in Überdeckung steht. Anschließend wird das Verbindungselement 14 losgelassen, sodass es sich in radialer Richtung federnd aufweiten kann. Hierbei greift es in die Haltenut 18 und die Formschlussaufnahme 15 ein und ist nachfolgend an diesen gehalten.
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Beispielsweise ist das Verbindungselement 14 derart ausgestaltet, dass es abseits der Außenverzahnungen 6 und 7 in montiertem Zustand, also bei Eingreifen in die Haltenut 18 und die Formschlussaufnahme 15, einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser der Grundnockenwelle 2 abseits der Außenverzahnungen 6 und 7. Hingegen entspricht der Innendurchmesser des Verbindungselements 14 vorzugsweise dem Außendurchmesser der Grundnockenwelle 2 im Bereich der Außenverzahnungen 6 und 7. Wird also das Verbindungselement 14 im Bereich der Außenverzahnungen 6 und 7 angeordnet, so verhindern die Außenverzahnungen 6 und 7 eine Durchmesserverringerung des Verbindungselements 14 und mithin ein Herausgelangen des Verbindungselements 14 aus der Haltenut 18 und der Formschlussaufnahme 15. Bevorzugt wird daher zunächst das Verbindungselement 14 in die Haltenut 18 und die Formschlussaufnahme 15 eingebracht und anschließend in Überdeckung mit der Außenverzahnung 6 oder der Außenverzahnung 7 angeordnet, um die Verbindung zwischen den Nockenträgern 4 und 5 mittels des Verbindungselements 14 zuverlässig zu sichern.
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Die 3 zeigt eine Detaildarstellung des Verbindungselements 14. Es ist erkennbar, dass die Formschlussvorsprünge 19 und 20 über Axialvorsprünge 31 und 32 an dem Grundkörper 21 befestigt sind. Die Axialvorsprünge 31 und 32 stehen in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seiten über den Grundkörper 21 über. Hierdurch wird das Gewicht des Verbindungselements 14 minimiert. Die beschriebene Ausgestaltung des Ventiltriebs 1 ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und zudem ein Schalten der Nockenträger 4 und 5 zwischen ihren Axialpositionen mit einer geringen Stellkraft, weil sich die Nockenträger 4 und 5 nicht gleichzeitig, sondern vielmehr nacheinander, in Bewegung setzen. Dennoch wird ein zuverlässiges Schalten zwischen den Axialpositionen erzielt.
