DE102007010156A1

DE102007010156A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mehrstufigen Nockenprofilgruppen und Stellorganen mit mindestens zwei Eingriffselementen

Info

Publication number: DE102007010156A1
Application number: DE102007010156A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schöneberg
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-09-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle (5), die in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagert ist, mindestens einem drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle (5) geführten Nockenträger (6, 7), der mindestens einen Nocken (8, 9) mit mehreren unterschiedlichen Nockenprofilen (18, 19, 20) umfasst, sowie Einrichtungen (27, 28, 29, 30, 31, 32) zum axialen Verschieben des mindestens einen Nockenträgers (6, 7) auf der Nockenwelle (5), umfassend mindestens ein Stellorgan (32) mit einem Eingriffselement (27, 28), das sich mit einer Kurvenkulisse (29) in Eingriff bringen lässt. Damit sich die Anzahl der Nockenprofile (18, 19, 20) jedes Nockens (8, 9) mit minimalem Aufwand auf drei vergrößern lässt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Stellorgan (32) mindestens zwei Eingriffselemente (27, 28) aufweist, die sich alternativ mit der Kurvenkulisse (29) in Eingriff bringen lassen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Stellorgan zum axialen Verschieben eines Nockenträgers auf einer Nockenwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17.
Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen sind mechanische Vorrichtungen bekannt, die das Arbeitsspiel des Ventiltriebes beeinflussen und beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten oder des Hubs von Gaswechselventilen von Zylindern der Brennkraftmaschine ermöglichen.
Aus der DE 10 2004 011 586 A1 ist bereits eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ein Nockenträger drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundnockenwelle angeordnet ist. Zur Betätigung von zwei Gaswechselventilen eines Zylinders der Brennkraftmaschine sind auf dem Nockenträger zwei axial versetzte Nockenprofilgruppen vorgesehen, von denen jede zwei verschiedene Nockenprofile aufweist. Durch axiale Verschiebung des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle zwischen zwei Verschiebestellungen kann jeweils eines der beiden Nockenprofile jeder Nockenprofilgruppe mit einem Schlepphebel des Ventiltriebs von einem der Gaswechselventile in Anlagekontakt gebracht werden. Die axiale Verschiebung des Nockenträgers auf der Nockenwelle erfolgt mit Hilfe von zwei Stellorganen in Form von Aktuatoren, die axial versetzt in einem Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet sind und jeweils ein einzelnes Eingriffselement in Form eines Mitnehmerstifts aufweisen. Durch Betätigung von jeweils einem der Stellorgane lässt sich dessen Mitnehmerstift mit einer Kurvenkulisse auf dem Nockenträger in Eingriff bringen. Die Kurvenkulisse weist bei dem einen der beiden Stellorgane eine linksdrehende schraubenförmige Nut und bei dem anderen der beiden Stellorgane eine rechtsdrehende schraubenförmige Nut auf, so dass der Nockenträger zwischen den beiden Verschiebestellungen nach rechts bzw. links verschoben wird, wenn das eine oder das andere Stellorgan betätigt wird. Der Nockenträger ist in einem Drehlager zwischen den beiden Nockenprofilgruppe drehbar und axial verschiebbar gelagert. Die DE 10 2004 021 375 A1 offenbart ebenfalls eine solche Vorrichtung.
Solange die beiden Nockenprofilgruppen auf dem Nockenträger jeweils nur zwei unterschiedliche Nockenprofile aufweisen, sind zum Verschieben des Nockenträgers zwei Stellorgane oder Aktuatoren ausreichend, die sich problemlos im Zylinderkopfgehäuse unterbringen lassen und keinen übermäßigen konstruktiven Aufwand verursachen. Wenn jedoch zur Verbesserung der Beeinflussung des Arbeitsspiels des Ventiltriebs die Nockenprofilgruppen um eine oder mehrere weitere Nockenkonturen bzw. um ein oder mehrere weitere Nockenprofile erweitert werden sollen, muss der Nockenträger zwischen mehr als zwei verschiedenen Verschiebestellungen hin und her bewegt werden, um die Nockenprofile wahlweise mit dem Schlepphebel in Anlagekontakt zu bringen. Dazu müsste die Anzahl der Stellorgane oder Aktuatoren im Zylinderkopf bzw. die Anzahl der Kurvenkulissen auf dem Nockenträger vergrößert werden, was jedoch sowohl wegen des zur Unterbringung der Stellorgane oder Aktuatoren benötigten axialen Bauraums als auch wegen der verhältnismäßig hohen Kosten der Aktuatoren unerwünscht ist.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Stellorgan der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich die Anzahl der Nockenprofile jeder Nockenprofilgruppe ohne eine Vergrößerung der Anzahl der Stellorgane bzw. Aktuatoren vergrößern lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Stellorgan mindestens zwei Eingriffselemente aufweist, die sich alternativ mit der Kurvenkulisse in Eingriff bringen lassen. Auf diese Weise kann in einer ersten Verschiebestellung des Nockenträgers ein erstes Eingriffselement mit der Kurvenkulisse in Eingriff gebracht werden, um eine Verschiebung des Nockenträgers in eine zweite Verschiebestellung herbeizuführen, wo dann ein zweites Eingriffselement mit der Kurvenkulisse in Eingriff gebracht werden kann, um den Nockenträger in eine dritte Verschiebestellung weiterzubewegen. Wenn der Nockenträger in mehr als drei unterschiedliche Verschiebestellungen bewegt werden soll, kann das Stellorgan entsprechend mehr als zwei Eingriffselemente umfassen, die nacheinander mit der Kurvenkulisse in Eingriff gebracht werden können, um den Nockenträger jeweils um den Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile weiterzubewegen.
Grundsätzlich kann das Stellorgan mit den Eingriffselementen wie bei Ventiltrieben mit einem konventionellen Aufbau gemäß der eingangs genannten DE 10 2004 011 586 A1 seitlich von der Nockenwelle im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet sein, während die Kurvenkulisse auf dem Nockenträger ausgebildet ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht jedoch vor, dass das Stellorgan zusammen mit den Eingriffselementen auf dem Nockenträger angeordnet ist, während die Kurvenkulisse in einem seitlich von der Nockenwelle im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Kulissenelement ausgebildet ist, das den Nockenträger mindestens teilweise und vorzugsweise halbkreisförmig umgibt.
Wenn der Nockenträger aus einer ersten äußeren Verschiebestellung in eine zweite mittlere Verschiebestellung bewegt werden soll, werden bei einem Stellorgan mit zwei Eingriffselementen zweckmäßig beide Eingriffselemente durch Betätigung ihres Stellorgans über die Umfangsfläche des Nockenträgers hinaus ausgefahren, wobei eines der beiden Eingriffselemente mit der Kurvenkulisse in Eingriff tritt. Die Kurvenkulisse weist eine in Umfangsrichtung und in axialer Richtung des Kulissenelements verlaufende Nut auf, deren axiale Erstreckung dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile auf den Nockenträgern bzw. dem Abstand zweier benachbarter Verschiebestellungen entspricht, so dass der Nockenträger während des Eingriffs des einen Eingriffselements in die Nut um dieses Maß axial verschoben wird. Wenn der Nockenträger aus der zweiten mittleren Verschiebestellung in eine dritte äußere Verschiebestellung weiterbewegt werden soll, werden die beiden Eingriffselemente durch Betätigung ihres Stellorgans erneut über die Umfangsfläche des Nockenträgers hinaus ausgefahren, wobei jedoch infolge der vorangehenden Verschiebung des Nockenträgers das andere der beiden Eingriffselemente mit der Kurvenkulisse in Eingriff tritt, sofern der Mittenabstand der beiden Eingriffselemente gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile auf den Nockenträgern bzw. dem Abstand zweier benachbarter Verschiebestellungen entspricht. Wenn der Nockenträger in der zweiten Verschiebestellung bleiben soll, wird das Stellorgan nur einmal betätigt.
Um den Nockenträger in der gewünschten Stellung festzuhalten, können Rastmittel vorgesehen sein, die bei Ventiltrieben mit einem konventionellem Aufbau, wie in der eingangs genannten DE 10 2004 011 586 A1 beschrieben, zwischen der Nockenwelle und dem Nockenträger angeordnet sind.
Die Rückstellung des Nockenträgers erfolgt in analoger Weise wie bei diesem Stand der Technik mit Hilfe eines weiteren Stellorgans nebst zwei oder mehr Eingriffselementen sowie einer gegenüberliegenden Kurvenkulisse, die wie die zuvor beschriebene Kurvenkulisse eine in Umfangsrichtung und in axialer Richtung verlaufende Nut aufweist, jedoch mit gegensinniger Richtung.
Zum Ausfahren der Eingriffselemente umfasst das Stellorgan vorzugsweise eine in einem Gehäuse angeordnete Magnetspule, während die Eingriffselemente jeweils einen Teil aus permanentmagnetischem Material umfassen, der bei Stromzufuhr zur Magnetspule von dieser abgestoßen wird, um die Eingriffelemente durch eine jeweilige Austrittsöffnung aus dem Gehäuse herauszubewegen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Eingriff von nur einem der Eingriffelemente mit der Kurvenkulisse dadurch erreicht, dass die Kurvenkulisse eine einzige Nut aufweist, die bei der Betätigung des Stellorgans gegenüber von einem der Eingriffselemente angeordnet ist. Das andere oder die anderen Eingriffselemente sind hingegen gegenüber von einem Teil des Kulissenelements angeordnet, dessen Abstand vom vorderen Ende des Eingriffselements oder der Eingriffselemente so gering ist, dass dieses letztere oder diese letzteren in das Gehäuse zurückprallen. Sowohl das oder die zurückprallenden Eingriffselemente als auch das in die Nut eingreifende Eingriffselement werden durch Magnetkräfte in ihrer eingefahrenen bzw. ausgefahrenen Stellung festgehalten. Durch die Bewegung des ausgefahrenen Eingriffselements entlang der Nut wird der Nockenträger im Zuge einer Drehung der Nockenwelle um etwa 180 Grad in die benachbarte Verschiebestellung bewegt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1: eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Teils einer Nockenwelle mit einem Ventiltrieb für eine Mehrzahl von Einlassventilen von Zylindern einer Brennkraftmaschine, der mehrere auf der Nockenwelle verschiebbare Nockenträger aufweist;
2: eine teilweise weggeschnittene vergrößerte perspektivische Ansicht des Ventiltriebs von zwei der Einlassventile und einem der verschiebbaren Nockenträger;
3: eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie III-III der 1 in einer ersten äußeren Verschiebestellung des Nockenträgers;
4: eine vergrößerte Schnittansicht entsprechend 3, jedoch während der Verschiebung des Nockenträgers in eine zweite mittlere Verschiebestellung;
5: eine vergrößerte Schnittansicht entsprechend 3, jedoch während der Verschiebung des Nockenträgers aus der mittleren Verschiebestellung in eine dritte äußere Verschiebestellung;
6: eine perspektivische Innen- bzw. Unterseitenansicht eines den Nockenträger umgebenden Kulissenelements mit einer Kurvenkulisse;
7: eine Querschnittsansicht des Nockenträgers und der Nockenwelle entlang der Linie VI-VI in 2;
8: eine perspektivische Ansicht eines in den Nockenträger eingesetzten Stellorgans mit zwei Eingriffselementen, die sich alternativ mit der Kurvenkulisse in Eingriff bringen lassen;
9: eine teilweise geschnittene Ansicht des Stellorgans, welche die beiden Eingriffselemente in eingefahrenem Zustand zeigt;
10a bis 10d: teilweise geschnittene Ansichten des Stellorgans, welche die beiden Eingriffselemente in verschiedenen Zuständen während der Verschiebung des Nockenträgers aus der ersten Verschiebestellung in die dritte Verschiebestellung zeigen.
Bei dem in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Ventiltrieb für eine Mehrzahl von Einlassventilen 1, 2, 3, 4 von Zylindern einer Brennkraftmaschine mit einer obenliegenden, in einem Zylinderkopfgehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagerten Nockenwelle 5 lassen sich der Hub und die Öffnungszeiten der beiden von der Nockenwelle 5 betätigten Einlassventile 2, 3 bzw. 4, 5 jedes Zylinders verstellen.
Wie am besten in 1 dargestellt, umfasst der Ventiltrieb dazu für jedes Paar von Einlassventilen 1, 2 bzw. 3, 4 einen drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle 5 montierten Nockenträger 6 bzw. 7.
Wie am besten in 2 am Beispiel des Nockenträgers 6 dargestellt, weist jeder Nockenträger 6, 7 zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Nocken 8, 9 auf. Jeder der beiden Nocken 8, 9 wirkt mit einem schwenkbar gelagerten Rollenschlepphebel 10 von einem der Einlassventile 1, 2, 3, 4 zusammen, der eine im Anlagekontakt mit dem Nockenträger 6, 7 stehende Rolle 11 aufweist. Über die Rolle 11 wird ein am unteren Ende mit einem Ventilteller 12 versehenes Ventilglied 13 betätigt, das sich zum Öffnen des jeweiligen Ventils 1, 2, 3, 4 entgegen der Kraft einer Ventilfeder 14 im Zylinderkopf nach unten drücken lässt. Der Ventiltrieb umfasst darüber hinaus für jedes der Ventile 1, 2, 3, 4 ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement 15.
Wie am besten in den 1 und 2 schematisch dargestellt, sind die Nockenträger 6 und 7 jeweils zwischen zwei Ventilen 1, 2 bzw. 3, 4 mittels Wälz- oder Gleitlagern 16 in zylinderkopffesten Lagerböcken 17 gelagert, von denen nur die untere Hälfte dargestellt ist.
Jeder der beiden Nocken 8, 9 jedes Nockenträgers 6, 7 weist drei unterschiedliche Nockenkonturen oder Nockenprofile 18, 19, 20 auf, die sich durch axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 auf der Nockenwelle 5 in drei verschiedene Verschiebestellungen wahlweise mit der Rolle 11 des Schlepphebels 10 des zugehörigen Einlassventils 1, 2, 3, 4 in Anlagekontakt bringen lassen, wie am besten in 2 dargestellt.
Von den drei Nockenprofilen 18, 19, 20 ist das am weitesten rechts dargestellte als ein zur Drehachse 21 der Nockenwelle 5 konzentrisches Grundkreisprofil 20 ausgebildet, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser eines Grundkreisabschnitts 22 (vgl. 7) der beiden anderen Nockenprofile 18, 19 entspricht. Demgegenüber weisen die beiden Nockenprofile 18, 19 über das Grundkreisprofil 20 überstehende Hubkurven auf, deren Scheitel jeweils in unterschiedlich großen Abständen von der Drehachse 21 der Nockenwelle 5 angeordnet sind. Diese Abstände sind so an die Hubhöhen der Ventilglieder 12 angepasst, dass die Einlassventile 1, 2, 3, 4 ganz geöffnet werden, wenn in einer ersten Verschiebestellung der Nockenträger 6, 7 die größten Nockenprofile 18 mit der Rolle 11 des zugehörigen Schlepphebels 10 zusammenwirken, wie in 2 darge stellt, während die Einlassventile 1, 2, 3, 4 teilweise geöffnet werden, wenn in einer zweiten Verschiebestellung der Nockenträger 6, 7 die zu den Nockenprofilen 18 benachbarten mittleren Nockenprofile 19 oberhalb der Rolle 11 des zugehörigen Schlepphebels 10 angeordnet sind und mit dieser zusammenwirken. Wenn in einer dritten Verschiebstellung der Nockenträger 6, 7 das Grundkreisprofil 20 mit der Rolle 11 der zugehörigen Schlepphebel 10 zusammenwirkt, bleiben die Einlassventile 1, 2, 3, 4 hingegen während der gesamten Umdrehung der Nockenwelle 5 geschlossen. Die Reihenfolge der drei Nockenprofile 18, 19, 20 ist bei allen Nocken 8, 9 auf den Nockenträgern 6, 7 dieselbe.
Die axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 auf der Nockenwelle 5 zur Verstellung des Hubs oder der Öffnungszeiten der Einlassventile 1, 2, 3, 4 erfolgt bei Bedarf und wird immer dann vorgenommen, wenn der Grundkreisabschnitt 22 der Nockenprofile 18 und 19 während eines Drehwinkels der Nockenwelle 5 von etwa 180 Grad den Rollen 11 der Schlepphebel 10 gegenüberliegt. Das Maß der axialen Verschiebung des Nockenträgers 6, 7 zwischen benachbarten Verschiebestellungen entspricht dem Mittenabstand benachbarter Nockenprofile 18, 19 bzw. 19, 20.
Wie am besten in 7 dargestellt, weisen die hohlzylindrischen Nockenträger 6, 7 an ihrem inneren Umfang eine Längsverzahnung 23 auf, die mit einer komplementären Außenverzahnung 24 auf der Nockenwelle 5 kämmt, um die axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 auf der Nockenwelle 5 zu ermöglichen.
Um die axiale Verschiebung der Nockenträger 6, 7 vorzunehmen, sind diese an ihren entgegengesetzten, im Durchmesser erweiterten zylindrischen Stirnenden 25, 26 jeweils mit zwei radial verschiebbar im Nockenträger 6, 7 gelagerten Eingriffsbolzen 27, 28 versehen, wie am besten in 1 und 2 dargestellt. Die Eingriffsbolzen 27, 28 in jedem der beiden Stirnenden 25, 26 lassen sich jeweils mit Hilfe eines ebenfalls im Stirnende 25, 26 des Nockenträgers 6, 7 untergebrachten Stellorgans 32 ein Stück weit radial über die Umfangsfläche des Stirnendes 25 bzw. 26 ausfahren, wobei einer der beiden benachbarten Eingriffsbolzen 27, 28 des Stellorgans 32 im Stirnende 25 oder des Stellorgans 32 im Stirnende 26 mit einer Kurvenkulisse 29 in einem gegenüberliegenden Kulissenelement 30 bzw. 31 in Eingriff gebracht wird, um den Nockenträger 6 bzw. 7 auf der Nockenwelle 5 nach rechts oder links zu verschieben.
Wie am besten in 8 und 9 dargestellt, weist jedes der Stellorgane 32 ein zylindrisches Gehäuse 33 auf, das in eine radiale Bohrung in einem der Stirnenden 25, 26 des Nockenträgers 6 bzw. 7 eingesetzt ist. Das radial nach außen weisende Stirnende 34 des Gehäuses 33 besteht aus einem ferromagnetischen Material, wie Stahlblech, und ist mit zwei Austrittsöffnungen 36 für die beiden Eingriffsbolzen 27, 28 versehen, die in einem die Bolzen 27, 28 umgebenden, über das Stirnende 34 überstehenden Gehäusevorsprung 35 geführt sind. Innerhalb des Gehäuses 33 befindet sich eine ringförmige Magnetspule 37 mit einem festen Weicheisenkern 38, der zum Stirnende 34 hin etwas über die Magnetspule 37 übersteht und einen den Bolzen 27, 28 zugewandten konisch erweiterten Kopfteil aufweist.
Die beiden nebeneinander im Gehäuse angeordneten Eingriffsbolzen 27, 28 besitzen jeweils einen erweiterten Fußteil 39, der mindestens teilweise aus einem permanentmagnetischen Material 40 besteht. Die Polung des permanentmagnetischen Materials 40 ist bei beiden Eingriffsbolzen 27, 28 gleich und so gewählt, dass diese vom Weicheisenkern 38 abgestoßen und durch die Austrittsöffnungen 36 aus dem Gehäuse 33 ausgefahren werden, wenn die Magnetspule 37 mit einem Gleichstromimpuls beaufschlagt wird, zum Beispiel aus einem Bordnetz eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs. Die Eingriffsbolzen 27, 28 werden in ihrem ausgefahrenem Zustand durch die magnetischen Anziehungskräfte zwischen dem permanentmagnetischen Material 40 und dem ferromagnetischen Stirnende 34 festgehalten.
Die zwei halbringförmigen Kulissenelemente 30 und 31 für jedes Paar von Einlassventilen 1, 2 bzw. 3, 4 sind oberhalb von der Nockenwelle 5 bzw. vom jeweiligen Nockenträger 6, 7 im Zylinderkopfgehäuse (nicht dargestellt) untergebracht, so dass ihre nach unten weisende, mit der Kurvenkulisse 29 versehene halbzylindrische Innenseite den Umfangsflächen der Stirnenden 25, 26 des Nockenträgers 6, 7 im Bereich der ausfahrbaren Eingriffsbolzen 27, 28 gegenüberliegt.
Wie am besten in 6 am Beispiel des Kulissenelements 30 dargestellt, besteht die Kurvenkulisse 29 aus einer in der Innenseite der Kulissenelemente 30, 31 ausgesparten Nut 41, die sich in Form einer halben Schraubenwindung sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung über die Innenseite des jeweiligen Kulissenelements 30, 31 erstreckt, an ihren beiden entgegengesetzten Stirnenden offen ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Breite der Nut 41 ist geringfügig größer als der Durchmesser der freien Enden der Eingriffsbolzens 27, 28, so dass sich jeweils einer dieser Bolzen 27, 28 leicht durch die Nut 41 hindurch bewegen kann. Der axiale Abstand zwischen den Mitten der beiden entgegengesetzten offenen Stirnenden der Nut 41 entspricht dem Mittenabstand zwischen zwei benachbarten Nockenprofilen 18, 19 bzw. 19, 20 des Nockenträgers 6, 7 bzw. dem Maß der gewünschten axialen Verschiebung des Nockenträgers 6, 7 zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen. Die Schraubenwindung der Nut 41 im Kulissenelement 30 ist rechtsgängig, wie in 6 dargestellt, während die Schraubenwindung der Nut 41 im Kulissenelement 31 linksgängig ist, so dass die Nockenträger 6, 7 durch Betätigung des Stellorgans 32 in jeweils einem der Stirnenden 25 bzw. 26 des Nockenträgers 6, 7 auf der Nockenwelle 5 wahlweise nach links und nach rechts verschoben werden können.
Wenn die Nockenträger 6, 7 in einer Richtung aus einer ersten äußeren Verschiebestellung in eine zweite mittlere Verschiebestellung bewegt werden sollen, werden die Magnetspulen 37 der Stellorgane 32 in den entsprechenden Stirnenden 25 bzw. 26 der Nockenträger 6, 7 mit einem Stromimpuls beaufschlagt, sobald die Gehäusevorsprünge 35 der Stellorgane 32 mit den beiden eingefahrenen Eingriffsbolzen 27, 28 in einen Ringspalt 42 zwischen der Umfangsfläche des Stirnendes 25 oder 26 und der gegenüberliegenden Innenseite des Kulissenelements 30 bzw. 31 eingetreten und etwa horizontal ausgerichtet sind. In dieser Situation liegt der eine 27 der beiden Eingriffsbolzen 27, 28 dem Beginn der Nut 41 gegenüber, während der andere 28 einem die Nut 41 auf der rechten Seite begrenzenden Teil 43 des Kulissenelements 30 bzw. 31 gegenüberliegt. Durch die Stromzufuhr zur Magnetspule 37 werden beide Eingriffsbolzen 27, 28 vom Magnetkern 38 abgestoßen und durch die Austrittsöffnungen 36 ausgefahren, wobei der Eingriffsbolzen 27 mit seinem freien Ende in die Nut 41 eintritt und durch die Magnetkräfte zwischen dem permanentmagnetischen Material 40 und der Stirnwand 34 in seiner ausgefahrenen Stellung festgehalten wird, während der Eingriffsbolzen 28 neben der Nut 41 auf die Innenseite des Teils 43 des Kulissenelements 30 auftrifft und ins Innere des Gehäuses 33 zurückprallt, wo er durch magnetische Anziehungskräfte zwischen dem permanentmagnetischen Material 40 und dem Weicheisenkern 38 der mittlerweile nicht mehr mit Strom beaufschlagten Magnetspule 37 in vollständig eingefahrener Stellung festgehalten wird. Der Eingriffsbolzen 27 bleibt über einen Drehwinkel der Nockenwelle 5 von etwa 180 Grad im Eingriff mit der Nut 41, wie in 4 dargestellt, wobei 10a den Eingriff des Bolzens 27 zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Ausfahren des Bolzens 27 und 10b den Eingriff des Bolzens 27 nach einer Drehung der Nocken welle um 180 Grad unmittelbar vor dem Austritt aus der Nut 41 zeigt. Die axiale Erstreckung der Nut 41 zwischen diesen beiden Stellungen, d. h. über den Eingriffsweg des Bolzens 27, entspricht dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile 18, 19 bzw. 19, 20 und dem Abstand zwischen zwei benachbarten Verschiebestellungen der Nockenträger 6, 7, so dass das Kulissenelement 30 in 10 um dieses Maß nach rechts verschoben wird. Nach seinem Austritt aus dem offenen Stirnende der Nut 41 wird der Eingriffsbolzen 27 während einer nachfolgenden Drehung der Nockenwelle 5 um weitere 180 Grad von einem Rückstellelement (nicht dargestellt) in das Gehäuse 33 zurückgedrückt, wo er durch die Anziehungskräfte zwischen dem permanentmagnetischen Material 40 und dem Weicheisenkern 38 der nicht mit Strom beaufschlagten Magnetspule 37 festgehalten wird, wenn die Nockenträger 6, 7 nicht über die zweite Verschiebestellung hinaus bewegt werden sollen.
Wenn die Nockenträger 6, 7 jedoch in derselben Richtung in die dritte Verschiebestellung weiterbewegt werden sollen, wird die Magnetspule 37 erneut mit einem Stromimpuls beaufschlagt, wenn die Gehäusevorsprünge 35 der Stellorgane 32 mit den beiden eingefahrenen Eingriffsbolzen 27, 28 wieder in den Ringspalt 42 zwischen der Umfangsfläche des Stirnendes 25 oder 26 und der gegenüberliegenden Innenseite des Kulissenelements 30 bzw. 31 eingetreten und etwa horizontal ausgerichtet sind. Infolge der Verschiebung der Nockenträger 6, 7 aus der ersten Verschiebestellung in die zweite Verschiebestellung befindet sich nunmehr der Eingriffsbolzen 28 gegenüber von der Nut 41 im Kulissenelement 30, während der andere Eingriffsbolzen 27 einem die Nut 41 auf der linken Seite begrenzenden Teil 44 des Kulissenelements 30 bzw. 31 gegenüberliegt. Beim Ausfahren der beiden Eingriffsbolzen 27, 28 tritt daher nun der Eingriffsbolzen 28 mit seinem freien Ende in die Nut 41 ein, wie in 10c dargestellt, wo er durch die Magnetkräfte zwischen dem permanentmagnetischen Material 40 und der Stirnwand 34 festgehalten wird. Demgegenüber trifft der Eingriffsbolzen 27 neben der Nut 41 auf den Teil 44 des Kulissenelements 29 auf und prallt ins Innere des Gehäuses 33 zurück, wo er ebenfalls durch Magnetkräfte festgehalten wird, wie zuvor beschrieben. Der ausgefahrene Eingriffsbolzen 28 bleibt über einen Drehwinkel der Nockenwelle 5 von etwa 180 Grad im Eingriff mit der Nut 41, wie in 5 dargestellt. 10c zeigt den Eingriff des Bolzens 28 zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Ausfahren des Bolzens 28 und 10d zeigt den Eingriff des Bolzens 28 unmittelbar vor dem Austritt aus der Nut 41, wenn die Nockenträger 6, 7 in die dritte Verschiebestellung weiterbewegt worden sind.

1: Einlassventil
2: Einlassventil
3: Einlassventil
4: Einlassventil
5: Nockenwelle
6: Nockenträger
7: Nockenträger
8: Nocken
9: Nocken
10: Rollenschlepphebel
11: Rolle
12: Ventilteller
13: Ventilglied
14: Ventilfeder
15: Ventilspielausgleichselement
16: Lager
17: Lagerbock
18: Nockenprofil
19: Nockenprofil
20: Grundkreisprofil
21: Drehachse Nockenwelle
22: Grundkreisabschnitt
23: Innenverzahnung Nockenträger
24: Außenverzahnung Nockenwelle
25: erweitertes Stirnende Nockenträger
26: erweitertes Stirnende Nockenträger
27: Eingriffsbolzen
28: Eingriffsbolzen
29: Kurvenkulisse
30: Kulissenelement
31: Kulissenelement
32: Stellorgan
33: Gehäuse
34: ferromagnetisches Stirnende
35: Gehäusevorsprung
36: Austrittsöffnungen
37: Magnetspule
38: Weicheisenkern
39: Fußteil Eingriffsbolzen
40: permanentmagnetisches Material
41: Nut
42: Ringspalt
43: Teil des Kulissenelements
44: Teil des Kulissenelements

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004011586 A1 [0003, 0007, 0009]
- DE 102004021375 A1 [0003]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle, die in einem Gehäuse der Brennkraftmaschine drehbar gelagert ist, mindestens einem drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle geführten Nockenträger, der mindestens einen Nocken mit mehreren unterschiedlichen Nockenprofilen umfasst, sowie Einrichtungen zum axialen Verschieben des mindestens einen Nockenträgers auf der Nockenwelle, umfassend mindestens ein Stellorgan mit einem Eingriffselement, das sich mit einer Kurvenkulisse in Eingriff bringen lässt, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (32) mindestens zwei Eingriffselemente (27, 28) aufweist, die sich alternativ mit der Kurvenkulisse (29) in Eingriff bringen lassen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (32) zusammen mit den Eingriffselementen (27, 28) auf dem Nockenträger (6, 7) angeordnet ist, während die Kurvenkulisse (29) in einem seitlich von der Nockenwelle (5) im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Kulissenelement (30, 31) ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (30, 31) den Nockenträger (6, 7) mindestens teilweise umgibt.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenelement (30, 31) den Nockenträger (6, 7) halbkreisförmig umgibt.
Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (29) in der dem Nockenträger (6, 7) zugewandten teilzylindrischen Innenseite des Kulissenelements (30, 31) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (29) eine in Umfangsrichtung und in axialer Richtung des Kulissenelements (30, 31) verlaufende Nut (41) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkulisse (29) eine einzige Nut (41) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (41) etwa über eine halbe Schraubenwindung erstreckt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Nut (41) dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile (18, 19 bzw. 19, 20) auf den Nockenträgern (6, 7) entspricht.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan mit den Eingriffselementen seitlich von der Nockenwelle im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet ist, während die Kurvenkulisse auf dem Nockenträger angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (32) eine in einem Gehäuse (33) angeordnete Magnetspule (36) umfasst.
Ventiltrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselemente (27, 28) ein permanentmagnetisches Material (40) umfassen, das bei Stromzufuhr zur Magnetspule (36) von dieser abgestoßen wird, um die beiden Eingriffelemente (27, 28) aus dem Gehäuse (33) auszufahren.
Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Eingriffelemente (27, 28) mit der Kurvenkulisse (29) in Eingriff tritt, während ein oder mehrere andere Eingriffselemente vom Kulissenelement (30, 31) in das Gehäuse (33) zurückprallen.
Ventiltrieb nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das permanentmagnetische Material (40) des ausgefahrenen Eingriffselements (27, 28) durch Magnetkräfte gegen einen ferromagnetischen Teil (34) des Gehäuses (33) anliegend festgehalten wird, um das Eingriffselement (27, 28) im Eingriff mit der Kurvenkulisse (29) zu halten.
Ventiltrieb nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das permanentmagnetische Material (40) des oder der in das Gehäuse (33) zurückprallenden Eingriffselemente (27, 28) durch Magnetkräfte gegen einen Kern (37) der stromlosen Magnetspule (36) anliegend festgehalten wird, um das oder die Eingriffselemente (27, 28) im Gehäuse (33) zu halten.
Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand der Eingriffselemente (30, 31) dem Mittenabstand zweier benachbarter Nockenprofile (18, 19 bzw. 19, 20) auf dem Nockenträger (6, 7) entspricht.
Stellorgan zum axialen Verschieben eines Nockenträgers auf einer Nockenwelle, mit einem Eingriffselement, das sich mit einer Kurvenkulisse in Eingriff bringen lässt, gekennzeichnet durch mindestens zwei Eingriffselemente (27, 28), die sich alternativ mit der Kurvenkulisse (29) in Eingriff bringen lassen.
Stellorgan nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (33) mit Austrittsöffnungen für die Eingriffselemente (27, 28) und eine im Gehäuse angeordnete Magnetspule (36) zum Ausfahren der Eingriffselemente (27, 28) durch magnetische Abstoßungskräfte.
Stellorgan nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (40) der Eingriffselemente (27, 28) permanentmagnetisch ist.
Stellorgan nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Gehäuses (34) magnetisch ist, um die ausgefahrenen Eingriffselemente (27, 28) festzuhalten.
Stellorgan nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (36) einen Weicheisenkern (37) aufweist, um die eingefahrenen Eingriffselemente (27, 28) festzuhalten.