Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 10 2009 037 270 B4 ist bereits eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bekannt, mit zwei jeweils drehbar und axial verschiebbar gelagerten Nockenelementen, die jeweils zu einer Betätigung von zwei Gaswechselventilen vorgesehen sind, mit einem Kulissenelement, das zu einer Ventil- hubumschaltung zwei Schaltkulissen aufweist, die zu einer Umsetzung einer Drehbewegung der Nockenelemente in eine axiale Verschiebebewegung der Nockenelemente vorgesehen sind, und mit einem drehfest mit den Nockenelementen verbundenen Trägerelement, das eine Begrenzung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die axiale Verschiebebewegung der Nockenelemente zu begrenzen.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Ventiltriebvorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem drehbar und axial verschiebbar gelagerten Nockenelement, das zu einer Betätigung von zumindest einem Gaswechselventil vorgesehen ist, mit zumindest einem Kulissenelement, das zu einer Ventilhubum- schaltung wenigstens eine Schaltkulisse aufweist, die zu einer Umsetzung einer Drehbewegung des zumindest einen Nockenelements in eine axiale Verschiebebewegung des zumindest einen Nockenelements vorgesehen ist, und mit zumindest einem drehfest mit dem zumindest einen Nockenelement verbundenen Trägerelement, das zumindest eine Begrenzung aufweist, die dazu vorgesehen ist, die axiale Verschiebebewegung des zumindest einen Nockenelements zu begrenzen. Es wird vorgeschlagen, dass das Kulissenelement zur Ventilhubumschaltung drehfest gelagert ist. Dadurch kann ein Aufbau der Ventiltriebvorrichtung, insbesondere des zumindest einen Kulissenelements und des zumindest einen Nockenelements, und gleichzeitig eine mechanische Begrenzung eines axialen Verschiebewegs des zumindest einen Nockenelements konstruktiv vereinfacht werden, wodurch insbesondere Herstellungskosten gesenkt werden können. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann somit eine einfache und kostengünstige Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt werden. Weiter kann bei einer Ventiltriebvorrichtung, die zumindest zwei Nockenelemente aufweist, besonders einfach eine autonome oder voneinander unabhängige axiale Verschiebung der zumindest zwei Nockenelemente realisiert werden, wobei die axiale Verschiebung abhängig von einer aktuellen Winkellage erfolgen kann.

Unter einem„drehbar und axial verschiebbar gelagerten Nockenelement" soll insbesondere ein Nockenelement verstanden werden, das drehbar und axial verschiebbar gegenüber einem Zylinderkopf oder einem anderen ortsfest angeordneten Bauteil der Brennkraftmaschine gelagert ist. Unter einem„drehfest gelagerten Kulissenelement" soll insbesondere ein Kulissenelement verstanden werden, das drehfest gegenüber dem Zylinderkopf oder gegenüber dem anderen ortsfest angeordneten Bauteil der Brennkraftmaschine gelagert ist. Unter„axial" soll insbesondere axial in Bezug auf eine Hauptrotationsachse des Nockenelements verstanden werden. Unter einer„Ventilhubumschaltung" soll insbesondere eine diskrete Umschaltung zwischen zumindest zwei Ventilbetätigungskurven, die eine Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils definieren, verstanden werden. Unter einem„Kulissenelement" soll insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das die Schaltkulisse ausformt und/oder zumindest ein die Schaltkulisse ausformendes Element aufweist, das dreh- und verschiebefest auf dem Bauteil angeordnet ist. Unter einer„Schaltkulisse" soll eine Einheit mit wenigstens einer Kulissenbahn, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung in eine axiale Verstellkraft umzusetzen, verstanden werden. Unter einer„Kulissenbahn" soll insbesondere eine Bahn zu einer zumindest einseitigen, vorzugsweise beidseitigen, Zwangsführung eines Kulisseneingriffselements verstanden werden. Die Kulissenbahn ist vorzugsweise in Form eines Stegs, in Form eines Schlitzes und/oder in Form einer Nut ausgebildet. Unter einem„Kulisseneingriffselement" soll insbesondere ein Element verstanden werden, das in wenigstens einem Betriebszustand zumindest teilweise in die Schaltkulisse eingreift und/oder zumindest teilweise die Schaltkulisse umgreift und dadurch vorzugsweise mit der Schaltkulisse in Wirkverbindung steht, wodurch es von der Schaltkulisse zwangsgeführt ist. Das Kulisseneingriffselement ist vorzugsweise in Form eines den Steg umgreifenden Schaltschuhs, in Form eines in den Schlitz eingreifenden Pins und/oder in Form eines in der Nut geführten Pins ausgebildet. Unter "drehfest verbunden " soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, die ein Drehmoment und/oder eine Drehbewegung unverändert überträgt. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Kulissenelement zur Ventilhubumschaltung axial verschiebbar gelagert ist. Dadurch kann die Ventilhubumschaltung besonders einfach realisiert werden. Vorzugsweise ist das Kulissenelement zur Ventilhubumschaltung relativ zu dem Trägerelement axial verschiebbar gelagert. Unter einem„axial verschiebbar gelagerten Kulissenelement" soll insbesondere ein Kulissenelement verstanden werden, das axial verschiebbar gegenüber dem Zylinderkopf oder dem anderen ortsfest angeordneten Bauteil der Brennkraftmaschine gelagert ist.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest ein zu einer Wirkverbindung mit der zumindest einen Schaltkulisse vorgesehenes Kulisseneingriffselement, das zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptrotationsachse des Trägerelements beweglich angeordnet ist, aufweist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ventilhubumschaltung realisiert werden. Unter einer„Wirkverbindung" soll insbesondere eine Verbindung verstanden werden, durch die das Kulisseneingriffselement von der Schaltkulisse zwangsgeführt wird. Unter„im Wesentlichen" soll insbesondere eine Abweichung verstanden werden, die maximal 15 Grad, vorteilhaft maximal 5 Grad und besonders vorteilhaft maximal 2 Grad beträgt.

Weiter wird vorgeschlagen, dass das Trägerelement zu einer Bereitstellung der Begrenzung zumindest einen Durchbruch aufweist und das Kulisseneingriffselement durch den zumindest einen Durchbruch zumindest teilweise hindurchgreift. Dadurch kann eine besonders einfache Begrenzung des axialen Verschiebewegs des zumindest einen Nockenelements bereitgestellt werden. Unter einem„Durchbruch" soll insbesondere eine Materialfehlstelle des Trägerelements verstanden werden, die zumindest axial, und vorzugsweise in Umfangsrichtung, durch ein Material des Trägerelements begrenzt ist.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Durchbruch zwei axiale Durchbruchsenden aufweist und das Kulisseneingriffselement zur Begrenzung dazu vorgesehen ist, an dem entsprechenden Durchbruchsende anzuliegen, wodurch auf ein zusätzliches Element zur Begrenzung der axialen Verschiebebewegung verzichtet werden kann. Unter einem„Durchbruchsende" soll insbesondere eine durch das Material des Träger- elements bereitgestellte axiale Begrenzung des Durchbruchs verstanden werden. Vorzugsweise definieren die zwei axialen Durchbruchsenden eine Durchbruchsbreite. Die zwei axialen Durchbruchsenden definieren vorteilhaft einen maximalen axialen Verschiebeweg und dadurch eine maximale axiale Verschiebebewegung des zumindest einen Nockenelements. Unter„Anliegen" soll insbesondere direkt kontaktieren verstanden werden.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Kulisseneingriffselement zu einer ständigen Kontaktie- rung des Kulissenelements federbelastet ausgebildet ist, wodurch eine sichere Wirkverbindung zwischen dem Kulisseneingriffselement und der Schaltkulisse realisiert werden kann. Unter„federbelastet" soll insbesondere verstanden werden, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest ein Federelement aufweist, das mittels einer Federkraft auf das Kulissenelement einwirkt, wobei die Federkraft vorzugsweise in Richtung des Kulissenelements zeigt und/oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptrotationsachse orientiert ist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Nockenelement eine Führung des Kulisseneingriffselements ausbildet, die dazu vorgesehen ist, das Kulisseneingriffselement zumindest teilweise aufzunehmen. Dadurch kann das Nockenelement besonders vorteilhaft axial verschoben werden. Unter einem„Nockenelement, das eine Führung des Kulisseneingriffselements ausbildet" soll insbesondere ein Nockenelement verstanden werden, dessen Material einen Bereich definiert, in dem das Kulisseneingriffselement zumindest teilweise angeordnet ist und sich vorzugsweise bewegen kann. Unter„Definieren" soll in diesem Zusammenhang insbesondere umschließen und/oder umgeben verstanden werden.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind das Kulisseneingriffselement und das Nockenelement drehfest miteinander verbunden, wodurch eine besonders vorteilhafte Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt werden kann.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Ventiltriebvorrichtung zumindest ein zu einer zumindest teilweisen Aufnahme des zumindest einen Kulisseneingriffselements vorgesehenes Führungselement aufweist, das separat zu dem Nockenelement ausgebildet ist und zumindest teilweise durch den zumindest einen Durchbruch hindurchgreift. Dadurch kann eine Lebensdauer des Kulisseneingriffselements verlängert werden. Unter einem„Führungselement" soll insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest teilweise in der Führung des Nockenelements angeordnet ist und das Kulisseneingriffselement vorzugsweise direkt zumindest teilweise umgibt und/oder umschließt. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Aktuatoreinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zur Ventilhubumschaltung das Kulissenelement lediglich axial zu verschieben. Dadurch kann auf eine aufwendige Steuerung, insbesondere des zumindest einen Kulissenelements, verzichtet werden, wodurch eine kostengünstige und einfache Steuerung erreicht werden kann. Zudem kann die Aktuatoreinheit, die lediglich zum Verschieben des Kulissenelements vorgesehen sein muss, konstruktiv einfach und damit kostengünstig ausgestaltet werden.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Kulisseneingriffselement als ein Schalt- und/oder Anschlagpin ausgebildet ist, wodurch ein besonders vorteilhaftes Kulisseneingriffselement bereitgestellt werden kann.

Außerdem wird eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung vorgeschlagen, wodurch Kosten bei einer Herstellung der Brennkraftmaschine gesenkt werden können.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Ventiltriebvorrichtung und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt einer alternativ ausgebildeten Ventiltriebvorrichtung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei in der Figur 2 ein vergrößerter Ausschnitt der Ventiltriebvorrichtung dargestellt ist. Die Ventiltriebvorrichtung ist als eine Kraftfahrzeugventiltriebvorrichtung ausgebildet. Das Kraftfahrzeug ist als ein Personenkraftfahrzeug ausgebildet. Die Ventiltriebvorrichtung umfasst drei Nockenelemente 10a, 11a, 12a, die jeweils zumindest einen Nocken 36a zu einer Betätigung eines Gaswechselventils aufweisen. Die Nocken 36a umfassen dabei jeweils zwei unmittelbar benachbart angeordnete Teilnocken 37a, 38a, die unterschiedliche Nockenkurven aufweisen. Die Teilnocken 37a, 38a können dabei beispielsweise einem Vollhub, einem Teilhub oder einem Nullhub zugeordnet sein. Zur Vereinfachung ist in der Figur 1 lediglich der eine Nocken 36a mit einem Bezugszeichen versehen.

Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind drehbar und axial verschiebbar in einem nicht näher dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert. Durch eine axiale Verschiebebewegung 18a der Nockenelemente 10a, 11a, 12a gegenüber den Gaswechselventilen kann ein nicht näher dargestellter Nockenfolger von dem einen der Teilnocken 37a, 38a auf den anderen der Teilnocken 37a, 38a verschoben werden. Entsprechend einem Ventilhub, für den der entsprechende Teilnocken 37a, 38a vorgesehen ist, wird dann das entsprechende Gaswechselventil mit einem Vollhub, einem Teilhub oder einem Nullhub beaufschlagt. Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a weisen dabei diskrete Schaltstellungen auf, die den einzelnen Teilnocken 37a, 38a zugeordnet sind.

Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a können grundsätzlich für eine Einlassseite oder eine Auslassseite vorgesehen sein. Die Brennkraftmaschine, für die die dargestellte Ventiltriebvorrichtung vorgesehen ist, umfasst an der Einlassseite und/oder an der Auslassseite jeweils mehrere Gaswechselventile je Zylinder. Die dargestellten Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind jeweils zur Betätigung von zwei Gaswechselventilen, die dem gleichen Zylinder zugeordnet sind, vorgesehen. Die Nocken 36a der jeweiligen Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind dabei jeweils für die Gaswechselventile eines einzigen Zylinders vorgesehen, d.h. in montiertem Zustand ist jedes der Nockenelemente 10a, 11 a, 12a genau einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet und betätigt die an der Einlassseite oder Auslassseite des Zylinders angeordneten Gaswechselventile. Eine Anzahl der Nockenelemente 10a, 11a, 12a entspricht somit einer Anzahl von Zylindern der Brennkraftmaschine. Die einzelnen Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind drehfest, aber axial gegeneinander verschiebbar miteinander verbunden und bilden eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine aus.

Zum Tragen der Nockenelemente 10a, 11a, 12a weist die Ventiltriebvorrichtung ein Trägerelement 19a auf. Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a sind drehfest miteinander verbunden. Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind axial verschiebbar mit dem Trägerelement 19a verbunden. Sie sind drehfest, aber axial ver- schiebbar auf dem Trägerelement 19a angeordnet. Das Trägerelement 19a ist innerhalb der Nockenelemente 10a, 11a, 12a angeordnet. Es durchsetzt die Nockenelemente 10a, 11a, 12a. Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind jeweils hohl ausgebildet und umgeben das Trägerelement 19a. Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a sind koaxial zueinander angeordnet. Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a weisen eine Hauptrotationsachse 25a auf, um die sie in einem Betrieb der Brennkraftmaschine rotieren. Das Trägerelement 19a ist als eine Trägerwelle ausgebildet. Es ist hohl ausgebildet. Das Trägerelement 19a ist rohrförmig ausgebildet.

Um die Nockenelemente 10a, 11a, 12a axial zu verschieben, umfasst die Ventiltriebvorrichtung eine Ventilhubumschalteinheit 39a. Die Ventilhubumschalteinheit 39a weist ein drehfest gelagertes Kulissenelement 13a auf. Das Kulissenelement 13a ist zu einer Ven- tilhubumschaltung relativ zu dem Trägerelement 19a axial verschiebbar gelagert. Es ist drehfest, aber zur Ventilhubumschaltung relativ zu dem Trägerelement 19a axial verschiebbar angeordnet. Das Kulissenelement 13a weist zur Ventilhubumschaltung und damit zur axialen Verschiebung der Nockenelemente 10a, 11a, 12a drei Schaltkulissen 14a, 15a, 16a für die einzelnen Nockenelemente 10a, 1 a, 12a auf. Die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a setzen eine Drehbewegung 17a der Nockenelemente 10a, 11a, 12a in eine axiale Verschiebebewegung 18a der Nockenelemente 10a, 11a, 12a um. Das Kulissenelement 13a ist zur Ventilhubumschaltung relativ zu dem Trägerelement 19a und den Nockenelementen 10a, 11a, 12a axial verschiebbar gelagert, aber drehfest angeordnet. Das Kulissenelement 13a ist größtenteils radial innerhalb des Trägerelements 19a angeordnet. Es durchsetzt das Trägerelement 19a. Das Kulissenelement 13a ist innerhalb der Nockenelemente 10a, 11a, 12a angeordnet. Das Trägerelement 19a und die Nockenelemente 10a, 11a, 12a rotieren in dem Betrieb der Brennkraftmaschine um das Kulissenelement 13a. Sie umgeben das Kulissenelement 13a.

Zur Begrenzung der axialen Verschiebebewegung 18a der Nockenelemente 10a, 11a, 12a weist das Trägerelement 19a drei Begrenzungen auf, wobei lediglich zwei Begrenzungen 20a, 21a aufgrund einer Winkellage des Trägerelements 19a in der Figur 1 sichtbar sind. Die nicht sichtbare Begrenzung ist durch das Kulissenelement 13a verdeckt. Jeweils eine Begrenzung 20a, 21a ist jeweils einem Nockenelement 10a, 11a, 12a zugeordnet, d.h. jeweils eine Begrenzung 20a, 21a begrenzt die axiale Verschiebebewegung 18a jeweils eines entsprechenden Nockenelements 10a, 11a, 12a. Die Begrenzung 20a begrenzt dabei die axiale Verschiebebewegung 18a des Nockenelements 10a, die Begrenzung 21 a begrenzt die axiale Verschiebebewegung 18a des Nockenelements 11a und die nicht sichtbare Begrenzung begrenzt die axiale Verschiebebewegung 18a des Nockenelements 12a.

Zu einer Bereitstellung der Begrenzungen 20a, 21a weist das Trägerelement 19a Durchbrüche 26a, 27a auf. Jeweils ein Durchbruch 26a, 27a stellt jeweils eine Begrenzung 20a, 21a bereit. Die Durchbrüche 26a, 27a weisen jeweils zwei axiale Durchbruchsenden 28a, 29a, 30a, 31a auf, deren axialer Abstand zueinander eine maximale Verschiebebewegung 18a des entsprechenden Nockenelements 10a, 11a, 12a begrenzt. Der axiale Abstand der jeweiligen Durchbruchsenden 28a, 29a, 30a, 31a entspricht einer Breite des jeweiligen Durchbruchs 26a, 27a. Die Durchbruchsenden 28a, 29a, 30a, 31a sind jeweils durch ein Material des Trägerelements 19a ausgebildet. Die Durchbrüche 26a, 27a sind durch ein fehlendes Material des Trägerelements 19a ausgebildet, die beispielsweise durch Bohren, Fräsen oder Ähnlichem hergestellt sind. Die Durchbrüche 26a, 27a sind axial und in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Sie sind bezüglich einer axialen Richtung und der Umfangsrichtung versetzt zueinander in dem Trägerelement 19a eingebracht.

Weiter umfasst die Ventilhubumschalteinheit 39a zu einer Wirkverbindung mit den Schaltkulissen 14a, 15a, 16a vorgesehene Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a, die jeweils mit einem der Nockenelemente 10a, 11a, 12a verbunden sind. Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sind jeweils mit einem Nockenelement 10a, 11a, 12a drehfest in Bezug auf die Hauptrotationsachse 25, und drehbar um die Haupterstreckungsachse der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a senkrecht zur Hauptrotationsachse 25, verbunden. Das Kulisseneingriffselement 22a ist dem Nockenelement 10a, das Kulisseneingriffselement 23a dem Nockenelement 1a und das Kulisseneingriffselement 24a dem Nockenelement 12a zugeordnet. Aufgrund einer Winkellage des Nockenelements 12a in der Figur 1 ist das Kulisseneingriffselement 24a von dem Kulissenelement 13a verdeckt, weshalb das Kulisseneingriffselement 24a gestrichelt dargestellt ist. Eine Anzahl der Schaltkulissen 14a, 15a, 16a und eine Anzahl der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a ist dabei gleich wie die Anzahl der Nockenelemente 10a, 1a, 12a. Jedes der Nockenelemente 10a, 11a, 12a weist genau eines der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a auf. Jedem der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a und damit auch jedem der Nockenelemente 10a, 11a 12a ist wiederum genau eine der Schaltkulissen 14a, 15a, 16a zugeordnet. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung mit weniger oder mehr als den drei dargestellten Nockenelementen 10a, 11a, 12a denkbar, beispielsweise bei einem Reihenmotor mit vier, fünf oder sechs Zylindern und entsprechend vielen Nockenelementen. Die in Wirkverbindung stehende Schaltkulisse 14a und das Kulisseneingriffselement 22a, die in Wirkverbindung stehende Schaltkulisse 15a und das Kulisseneingriffselement 23a und die in Wirkverbindung stehende Schaltkulisse 16a und das Kulisseneingriffselement 24a sind jeweils dazu vorgesehen, die Drehbewegung 17a des entsprechenden Nockenelements 10a, 11a, 12a um ihre Hauptrotationsachse 25a in die axiale Verschiebebewegung 18a entlang der Hauptrotationsachse 25a umzusetzen. Zum Verschieben der Nockenelemente 10a, 11a, 12a umfassen die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a jeweils zwei Kulissenbahnen. Die erste Kulissenbahn ist dazu vorgesehen, das der entsprechenden Schaltkulisse 14a, 15a, 16a zugeordnete Nockenelement 10a, 11a, 12a entlang einer ersten Schaltrichtung von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung zu verschieben. Die zweite Kulissenbahn ist dazu vorgesehen, das der entsprechenden Schaltkulisse 14a, 15a, 16a zugeordnete Nockenelement 10a, 11a, 12a entlang einer zweiten Schaltrichtung von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung zu verschieben. Die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a weisen jeweils eine gleiche Anzahl von Kulissenbahnen auf.

Die Kulissenbahnen weisen zumindest in Teilbereichen eine axiale Schrägstellung auf. Wenn eines der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a in die entsprechende Schaltkulisse 14a, 15a, 16a eingespurt ist, bewirkt eine Drehung des Nockenelements 10a, 1 1a, 12a um die Hauptrotationsachse 25a, dass auf das Nockenelement 10a, 11a, 12a eine Kraft wirkt, die zur Verschiebung des Nockenelements 10a, 11a, 12a entlang der Hauptrotationsachse 25a führt. Die Kulissenbahnen in Wirkverbindung mit den Kulisseneingriffselementen 22a, 23a, 24a wirken dabei in Form eines Umsetzgetriebes zur Umsetzung einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung. In Bereichen, in denen das Kulissenelement 13a die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a aufweist, weist das Kulissenelement 13a eine nach außen orientierte zylinderförmige Mantelfläche 40a auf, in die die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a eingebracht sind. Die Kulissenbahnen sind damit nach außen gewandt. Die Kulissenbahnen sind als Nuten ausgeführt, die in das Kulissenelement 13a eingebracht sind. In Bezug auf den Zylinderkopf ist das Kulissenelement 13a drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet.

Das Kulissenelement 13a bildet die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a aus. Es ist als ein Schaltkulissenträger ausgebildet. Das Kulissenelement 13a ist als eine Kulissenwelle ausgebildet. Das Kulissenelement 13a, das die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a mit den Kulissenbahnen ausbildet, ist einstückig ausgeführt. Das Kulissenelement 13a bildet dabei die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a für sämtliche, koaxial angeordnete Nockenelemente 10a, 11a, 12a aus. Das Kulissenelement 13a ist als ein Guss- und/oder Schmiedebauteil ausgebildet und wird aus einem einzigen Rohling geformt. Anschließend werden die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a eingebracht. Die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a werden damit mittels eines spanabhebenden Verfahrens, insbesondere durch Fräsen, eingebracht. Grundsätzlich kann das Kulissenelement 13a auch aus einer Grundwelle und einem separaten die Schaltkulissen 14a, 15a, 16a ausbildenden Element, das dreh- und verschiebefest auf der Grundwelle angeordnet ist, bestehen. Natürlich ist es auch denkbar, dass jeweils eine Schaltkulisse 14a, 15a, 16a durch jeweils ein separates Element ausgebildet ist, das jeweils dreh- und verschiebefest auf der Grundwelle angeordnet ist.

Zur Realisierung der Wirkverbindung der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a mit den jeweiligen Schaltkulissen 14a, 15a, 16a greifen die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a jeweils durch einen Durchbruch 26a, 27a hindurch. Das Kulisseneingriffselement 22a greift durch den Durchbruch 26a hindurch, wodurch es das Kulissenelement 13a kontaktiert. Das Kulisseneingriffselement 23a greift durch den Durchbruch 27a hindurch, wodurch es das Kulissenelement 13a kontaktiert. Das Kulisseneingriffselement 24a greift durch den nicht sichtbaren Durchbruch hindurch, wodurch es das Kulissenelement 13a kontaktiert. Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sind in axialer Richtung jeweils zwischen den entsprechenden Durchbruchsenden 28a, 29a, 30a, 31a angeordnet.

Zur Begrenzung der axialen Verschiebebewegung 18a der Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a jeweils dazu vorgesehen, an dem entsprechenden Durchbruchsende 28a, 29a, 30a, 31a direkt anzuliegen. Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a stoßen bei Überschreiten der maximalen Verschiebebewegung 18a in Abhängigkeit der Schaltrichtung gegen das entsprechende Durchbruchsende 28a, 29a, 30a, 31a, wodurch eine weitere axiale Verschiebebewegung 18a des entsprechenden Nockenelements 10a, 11a, 12a in die Schaltrichtung verhindert ist und somit die axiale Verschiebebewegung 18a begrenzt ist. Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sind jeweils als ein Schalt- und Anschlagpin ausgebildet, die zur Ventilhubumschal- tung in den Kulissenbahnen der Schaltkulissen 14a, 5a, 16a beidseitig geführt werden und zur Begrenzung der axialen Verschiebebewegung 18a der Nockenelemente 10a, 1 1a, 12a gegen das entsprechende Durchbruchsende 28a, 29a, 30a, 31 a und damit gegen das Trägerelement 19a anschlagen.

Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sind jeweils an einem Innenumfang 41a der Nockenelemente 10a, 11 a, 12a angeordnet. Sie sind jeweils senkrecht zu der Hauptrotationsachse 25a des Trägerelements 19a beweglich angeordnet. Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sind jeweils relativ zu den Nockenelementen 10a, 1 1a, 12a und rela- tiv zu dem Trägerelement 19a senkrecht zu der Hauptrotationsachse 25a des Trägerelements 19a beweglich angeordnet. Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sind drehfest mit dem jeweiligen Nockenelement 10a, 11a, 12a in Bezug auf die Hauptrotationsachse 25, und drehbar um die Haupterstreckungsachse der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a senkrecht zur Hauptrotationsachse 25, verbunden, können aber entlang ihrer Haupterstreckung, die in Bezug auf die Hauptrotationsachse 25a in radialer Richtung verläuft, verschoben werden. Sie weisen jeweils einen Bewegungsfreiheitsgrad in dem entsprechenden Nockenelement 10a, 11a, 12a auf, der senkrecht zu der Hauptrotationsachse 25a angeordnet ist.

Zur Aufnahme der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a bilden die Nockenelemente 10a, 11a, 12a jeweils eine Führung 32a, 33a des entsprechenden Kulisseneingriffselements 22a, 23a, 24a aus. Die durch das Nockenelement 12a ausgebildete Führung des Kulisseneingriffselements 24a ist nicht sichtbar, da es aufgrund der Winkellage des Nockenelements 12a durch das Trägerelement 19a bzw. das Kulissenelement 13a verdeckt ist. Die Führungen 32a, 33a sind jeweils durch eine Materialaussparung in dem entsprechenden Nockenelement 10a, 11a, 12a ausgebildet. Die Führungen 32a, 33a sind jeweils zu dem Kulissenelement 13a hin geöffnet. Sie sind jeweils durch ein Material des entsprechenden Nockenelements 10a, 11a, 12a ausgebildet. Zur Realisierung der beweglichen Anordnung der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a und damit zur Bereitstellung des Bewegungsfreiheitsgrads der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a weisen die Führungen 32a, 33a jeweils eine Haupterstreckung auf, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse 25a orientiert ist. Die Haupterstreckung der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a und die Haupterstreckung der Führungen 32a, 33a sind parallel zueinander. Das Material der Nockenelemente 10a, 1 a, 12a umgibt jeweils das entsprechende Kulisseneingriffselement 22a, 23a, 24a unmittelbar. Liegt ein Kulisseneingriffselement 22a, 23a, 24a an einem Durchbruchsende 28a, 29a, 30a, 31a an, überträgt das Kulisseneingriffselement 22a, 23a, 24a eine Kraft von dem Trägerelement 19a direkt auf das Nockenelement 10a, 11a, 12a, wodurch die weitere axiale Verschiebebewegung 18a verhindert wird. Die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sind zur Begrenzung der axialen Verschiebebewegung 18a jeweils dazu vorgesehen, das Trägerelement 19a und das entsprechende Nockenelement 10a, 11a, 12a direkt zu kontaktieren. Die axiale Verschiebebewegung 18a des rotierenden Nockenelements 10a, 11a, 12a wird durch das rotierende Kulisseneingriffselement 22a, 23a, 24a und das rotierende Trägerelement 19a begrenzt.

Um die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a in Eingriff mit der entsprechenden Schaltkulisse 14a, 15a, 16a zu bringen, umfasst die Ventiltriebvorrichtung eine Mehrzahl von Betätigungsmechaniken 42a, 43a, die jeweils dazu vorgesehen sind, das ihr zugeordnete Kulisseneingriffselement 22a, 23a selbstständig, d.h. ohne Ansteuerung eines speziell dafür vorgesehenen Aktuators, in Wirkverbindung mit der entsprechenden Schaltkulisse 14a, 15a zu bringen. Eine Betätigungsmechanik für das Kulisseneingriffselement 24a ist dabei in den Figuren nicht sichtbar. Die Betätigungsmechaniken 42a, 43a sind in der entsprechenden Führung 32a, 33a des entsprechenden Nockenelements 10a, 11a, 12a angeordnet.

Zur ständigen Kontaktierung des Kulissenelements 13a sind die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a jeweils federbelastet ausgebildet. Die Betätigungsmechaniken 42a, 43a weisen jeweils ein Federelement 44a, 45a auf, das sich an dem zugehörigen Nockenelement 10a, 11a abstützt und das auf das jeweilige Kulisseneingriffselement 22a, 23a eine in Richtung des Kulissenelements 13a gerichtete Federkraft ausübt. Die Federelemente 44a, 45a sind jeweils in der entsprechenden Führung 32a, 33a angeordnet. Ein Ende der Federelemente 44a, 45a liegt an dem entsprechenden Nockenelement 10a, 11a, 12a und ein anderes Ende der Federelemente 44a, 45a liegt an dem entsprechenden Kulisseneingriffselement 22a, 23a, 24a an. Die Federkraft ist parallel zu der Haupterstreckung der Führungen 32a, 33a und parallel zu der Haupterstreckung der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a orientiert. Die Federelemente 44a, 45a drücken die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a radial nach innen gegen das Kulissenelement 3a. Grundsätzlich können die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a auch schaltbar, vorzugsweise mittels einer Steuer- und Regeleinheit, ausgebildet sein, um beispielsweise wahlweise lediglich bestimmte Nockenelemente 10a, 11a, 12a axial zu verschieben, um beispielsweise eine Zylinderabschaltung zumindest eines Zylinders zu realisieren. Durch die schaltbare Ausführung der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a ist die Kontaktierung des Kulissenelements 13a durch die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a wahlweise herstellbar und/oder lösbar. Bei der schaltbaren Ausführung der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a kann das Kulissenelement 13a auch axial verschiebefest und somit dreh- und verschiebefest gelagert sein.

Das Kulissenelement 13a ist innerhalb der Nockenelemente 10a, 11a, 12a axial verschiebbar angeordnet, um die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a wahlweise in Eingriff mit der entsprechenden Kulissenbahn für die erste Schaltrichtung oder in Eingriff mit der Kulissenbahn für die zweite Schaltrichtung zu bringen. Zur Ventilhubumschaltung weist die Ventilhubumschalteinheit 39a eine Aktuatoreinheit 35a auf, die das Kulissenelement 13a zur Ventilhubumschaltung lediglich axial verschiebt. Die Aktuatoreinheit 35a umfasst einen einzelnen Stellaktuator 46a, der das Kulissenelement 13a zur Ventilhub- umschaltung axial verschiebt. Das Kulissenelement 13a weist zwei Schaltstellungen auf, die den Schaltstellungen der Nockenelemente 10a, 11a, 12a entsprechen.

Die Ventiltriebvorrichtung weist weiter ein Antriebsrad 47a auf, das die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a antreibt. Das Antriebsrad 47a verbindet die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a antriebstechnisch mit einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine. Das Antriebsrad 47a ist als ein Kurbelwellenrad ausgebildet. Es verbindet die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a mittels einer nicht näher dargestellten Kette antriebstechnisch mit der Kurbelwelle. Das Antriebsrad 47a ist als ein Kettenrad ausgebildet. Das Trägerelement 19a und das Nockenelement 10a sind drehfest mit dem Antriebsrad 47a verbunden. Das Antriebsrad 47a und das Trägerelement 19a sind einstückig miteinander ausgebildet. Grundsätzlich kann das Antriebsrad 47a auch als ein Riemenrad ausgebildet sein, das die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a mittels eines nicht näher dargestellten Riemens antriebstechnisch mit der Kurbelwelle verbindet. Natürlich ist es auch denkbar, dass die Nockenelemente 10a, 11a, 12a lediglich mittels einer drehfesten Verbindung mit dem Trägerelement 19a antriebstechnisch mit dem Antriebsrad 47a verbunden sind.

Zur Lagerung des Antriebsrads 47a, der Nockenelemente 10a, 11 a, 12a und des Trägerelements 19a weist die Ventiltriebvorrichtung Lager 48a, 49a, 50a, 51a auf. Die Lager 48a, 49a, 50a, 51a lagern das Antriebsrad 47a, die Nockenelemente 10a, 11a, 12a und das Trägerelement 19a an dem Zylinderkopf. Sie sind axial beabstandet zueinander angeordnet.

Wird das Kulissenelement 13a ausgehend von einem Betriebszustand, in dem sämtliche Nockenelemente 10a, 11a, 12a der Ventiltriebvorrichtung in die erste Schaltstellung geschaltet sind, von seiner ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung geschaltet, sind die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sämtlicher Nockenelemente 10a, 11a, 12a axial überschneidend mit einem Beginn von jeweils den Kulissenbahnen, die für die Schaltung der Nockenelemente 10a, 11a, 12a von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung vorgesehen sind, angeordnet. Bei einer Drehbewegung 17a der Nockenelemente 10a, 11a, 12a greifen daher die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a in die entsprechende Kulissenbahn ein, sobald ein Drehwinkel des entsprechenden Nockenelements 10a, 11a, 12a passt, d.h. der Beginn der Kulissenbahn in radialer Richtung fluchtend mit dem Kulisseneingriffselement 22a, 23a, 24a angeordnet ist. Nach der Ventilhubumschaltung und damit nach der entsprechenden Verschiebung der Nockenelemente 10a, 11a, 12a sind die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sämtlicher Nockenelemente 10a, 11 a, 12a axial überschneidend mit einem Ende von jeweils den Kulissenbahnen, die für die Schaltung der Nockenelemente 10a, 11a, 12a von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung vorgesehen sind, angeordnet. Solange eine solche axiale Position des Kulissenelements 13a konstant bleibt und damit keine axiale Verschiebung des Kulissenelements 13a stattfindet, sind die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sämtlicher Nockenelemente 10a, 11a, 12a axial überschneidend mit dem Ende von jeweils den Kulissenbahnen angeordnet, wodurch eine axiale Verschiebebewegung 18a verhindert ist. Wird das Kulissenelement 13a ausgehend von einem Betriebszustand, in dem sämtliche Nockenelemente 10a, 11a, 12a der Ventiltriebvorrichtung in die zweite Schaltstellung geschaltet sind, von seiner zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung geschaltet, sind die Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a sämtlicher Nockenelemente 10a, 11 a, 12a axial überschneidend mit einem Beginn von jeweils den Kulissenbahnen, die für die Schaltung der Nockenelemente 10a, 11 a, 12a von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung vorgesehen sind, angeordnet, wodurch die Nockenelemente 10a, 11a, 12a verschoben werden, bis die Nockenelemente 10a, 11a, 12a axial überschneidend mit einem Ende von jeweils den Kulissenbahnen, die für die Schaltung der Nockenelemente 10a, 11a, 12a von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung vorgesehen sind, angeordnet sind.

Ein Winkelbereich, während dem das jeweilige Nockenelement 10a, 11a, 12a verschoben wird, ist dabei durch eine Phasenlage des jeweiligen Kulisseneingriffselements 22a, 23a, 24a und eine Phasenlage der zugehörigen Schaltkulisse 14a, 15a, 16a definiert. Da jedes Nockenelement 10a, 11a, 12a eines der Kulisseneingriffselemente 22a, 23a, 24a aufweist und einer der Schaltkulissen 14a, 15a, 16a zugeordnet ist, kann jedes der Nockenelemente 10a, 11a, 12a bei einem eigenen Drehwinkel verschoben werden. Die Nockenelemente 10a, 11a, 12a weisen somit jeweils eine individuelle Winkelsensitivität auf.

Sobald das Kulissenelement 13a mittels des Stellaktuators 46a verschoben wird, werden sämtliche Nockenelemente 10a, 11a, 12a, die mit dem Kulissenelement 13a gekoppelt sind, geschaltet. Die einzelnen Nockenelemente 10a, 11a, 12a werden dabei automatisch und selbstständig entsprechend der Schaltstellung des Kulissenelements 13a verschoben, sobald das jeweilige Nockenelement 10a, 11a, 12a den entsprechenden Drehwinkel, bei dem eine Verschiebung des Nockenelements 10a, 11a, 12a eingeleitet wird, aufweist. In der Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figuren 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 und 2 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 3 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figuren 1 und 2, verwiesen werden.

In der Figur 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer alternativ ausgebildeten Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Im Unterschied zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel weist die Ventiltriebvorrichtung zusätzlich ein Führungselement 34b auf, das ein Kulisseneingriffselement 22b, das zur Wirkverbindung mit einer Schaltkulisse 14b vorgesehen ist, aufnimmt. Das Führungselement 34b ist separat zu einem Nockenelement 10b ausgebildet und greift teilweise durch einen Durchbruch 26b, der eine Begrenzung 20b einer axialen Verschiebebewegung bereitstellt, hindurch. Es ist teilweise innerhalb des Nockenelements 10b angeordnet. Das Führungselement 34b ist in einer Führung 32b angeordnet. Es ist in die Führung 32b eingesetzt. Das Führungselement 34b ist drehfest mit dem Nockenelement 10b verbunden.

Das Führungselement 34b greift radial nach innen und damit in Richtung eines Kulissenelements 13b aus dem Nockenelement 10b heraus. Das Führungselement 34b verhindert ein direktes Anschlagen des Kulisseneingriffselements 22b an einem Durchbruchsende 28b und an einem Durchbruchsende 29b. Das Führungselement 34b liegt zur Begrenzung an dem entsprechenden Durchbruchsende 28b, 29b eines Trägerelements 19b an. Das Führungselement 34b umgibt unmittelbar das Kulisseneingriffselement 22b und ein Federelement 44b. Das Federelement 44b liegt mit einem Ende an dem Führungselement 34b und mit einem anderen Ende an dem Kulisseneingriffselement 22b an. Es stützt sich mittels des Führungselements 34b an dem Nockenelement 10b ab. Das Nockenelement 10b umgibt das Kulisseneingriffselement 22b mittelbar. Das Führungselement 34b ist zwischen einem Material des Nockenelements 10b und dem Kulisseneingriffselement 22b angeordnet. Es ist zur Begrenzung der axialen Verschiebebewegung dazu vorgesehen, das Trägerelement 19b und das Nockenelement 10b direkt zu kontaktieren. Es verhindert eine direkte Kontaktierung zwischen dem Kulisseneingriffselement 22b und dem Trägerelement 19b sowie eine direkte Kontaktierung zwischen dem Kulisseneingriffselement 22b und dem Nockenelement 10b. Das Führungselement 34b ist als eine Führungshülse ausgebildet. Das Kulisseneingriffselement 22b ist als ein Schaltpin ausgebildet.

Bezugszeichenliste

Nockenelement

Nockenelement

Nockenelement

Kulissenelement

Schaltkulisse

Schaltkulisse

Schaltkulisse

Drehbewegung

Verschiebebewegung

Trägerelement

Begrenzung

Begrenzung

Kulisseneingriffselement

Kulisseneingriffselement

Kulisseneingriffselement

Hauptrotationsachse

Durchbruch

Durchbruch

Durchbruchsende

Durchbruchsende

Durchbruchsende

Durchbruchsende

Führung

Führung

Führungselement

Aktuatoreinheit

Nocken

Teilnocken

Teilnocken

Ventilhubumschalteiheit

Mantelfläche

Innenumfang

Betätigungsmechanik Betätigungsmechanik Federelement Federelement Stellaktuator

Antriebsrad

Lager

Lager

Lager

Lager