Ventiltriebvorrichtungen

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

Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem axial verschiebbaren Nockenelement, mit einer Verstellvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das Nockenelement axial zu verschieben, und mit einer Fixiervorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das Nockenelement axial zu fixieren, bekannt.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch robuste Ventiltriebvorrichtung zu realisieren, die mit hohen Kräften insbesondere in einem Motorbremsmodus zurechtkommt. Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkma ^¬ le der unabhängigen Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können .

Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem axial verschiebbaren Nockenelement, mit einer Verstellvorrichtung, die dazu vorge ^¬ sehen ist, das Nockenelement axial zu verschieben, und mit einer Fixiervorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das Nocken ^¬ element axial zu fixieren.

Es wird vorgeschlagen, dass die Verstellvorrichtung und die Fixiervorrichtung zumindest teilweise einteilig ausgeführt

sind. Dadurch kann ein Bauraum, insbesondere ein axialer Bauraum, der Verstellvorrichtung und der Fixiervorrichtung verringert werden, wodurch Schaltelement für die Verstellvorrichtung und die Fixiervorrichtung gemeinsam besonders stabil ausgeführt werden können. Somit kann ein mechanisch robustes System realisiert werden, das mit hohen Kräften insbesondere in einem Motorbremsmodus zurechtkommt. Die Begriffe „axial" sowie „radial" und „in Umfangsrichtung" sollen hier und im Folgenden, soweit nicht explizit anders angegeben, insbesondere in Bezug auf eine Rotationsachse des Nockenelement verstanden werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verstellvorrichtung und/oder die Fixiervorrichtung zumindest eine Kulissenbahn aufweist. Dadurch kann eine eindeutige Führung des Nockenelements erreicht werden. Unter einer „Kulissenbahn" soll dabei insbesondere eine nutartige Vertiefung in dem Nockenelement verstanden werden, mittels der eine Position des Nockenelements definiert werden kann. Alternativ können die Kulissenbahnen auch als erhobene Kulissen ausgeführt werden.

Sind ferner die Kulissenbahn der Verstellvorrichtung und die Kulissenbahn der Fixiervorrichtung zumindest teilweise einteilig ausgeführt, kann ein axialer Bauraum besonders einfach reduziert werden.

Vorteilhafterweise weist die Kulissenbahn der Verstellvorrichtung ein Verstellsegment auf, das dazu vorgesehen ist, das Nockenelement in einer Richtung axial zu verschieben. Dadurch kann eine Verstellung einfach realisiert werden.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Kulissenbahn der Fixiervorrichtung ein Fixiersegment aufweist, das dazu vorgese-

hen ist, das Nockenelement axial zu fixieren. Dadurch kann eine Fixierung einfach realisiert werden.

Das Fixiersegment weist dabei vorteilhafterweise eine umlaufende Nut auf. Unter einer „umlaufenden Nut" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine nutartige Vertiefung verstanden werden, die über einen gesamten Umfang des Nockenelements verläuft und die in sich geschlossen ist. Durch eine solche Ausgestaltung ist eine besonders einfache Fixierung möglich.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verstellvorrichtung und/oder die Fixiervorrichtung eine zweite Kulissenbahn auf. Dadurch kann eine Verstellung in eine zweite Richtung einfach realisiert werden. Vorteilhafterweise ist die zweite Kulissenbahn zumindest im Wesentlichen gleich ausgeführt wie die erste Kulissenbahn.

Vorzugsweise sind die beiden Kulissenbahnen zumindest segmentweise axial beabstandet ausgeführt. Dadurch kann eine eindeutige Kulissenführung erreicht werden.

Außerdem wird eine Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, in der die Kulissenbahnen einen gemeinsamen Kreuzungspunkt aufweisen. Dadurch kann ein Bauraum, insbesondere ein axialer Bauraum, den die Kulissenbahnen benötigen, verringert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verstellvorrichtung und/oder die Fixiervorrichtung zumindest ein Einspurelement aufweist, das in zumindest einem Betriebsmodus in die Kulis ^¬ senbahn eingreift. Dadurch kann einfach eine Kraft, die in axialer Richtung auf das Nockenelement wirkt, einfach erzeugt werden.

Sind das Einspurelement der Verstellvorrichtung und das Ein ^¬ spurelement der Fixiervorrichtung einteilig ausgeführt, kann

ebenfalls Bauraum, insbesondere axialer Bauraum, eingespart werden.

Weiter wird eine Ventiltriebvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem axial verschiebbaren Nockenelement, mit einer Verstell- und/oder Fixiervorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das Nockenelement axial zu verschieben und/oder zu fixieren, vorgeschlagen, bei der die Schalt- und/oder Fixiervorrichtung eine Schaltgabel aufweist. Durch eine Schaltgabel kann einfach eine mechanisch robuste Schalt- und/oder Fixiervorrichtung bereitgestellt werden. Unter einer „Schaltgabel" soll dabei insbesondere ein Schaltelement verstanden werden, das in zumindest einem Querschnitt eine U- förmige oder annährend U-förmige Form aufweist, und das dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang zu schalten. Vorteilhafterweise ist ein zu schaltendes Element zwischen Enden der Schaltgabel angeordnet, wobei wahlweise eines der Enden mit der Schaltgabel in Kontakt mit dem zu schaltenden Element gebracht werden kann.

Vorzugsweise soll die Schaltgabel zumindest zwei Einspurelemente aufweisen, die dazu vorgesehen sind, in eine Kulissenbahn einzugreifen. Vorteilhafterweise weist die Schaltgabel zumindest zwei Einspurelemente auf, die vorzugsweise an den Enden der Schaltelemente angeordnet sind. Dadurch kann einfach eine Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion der Schalt- und/oder Fixiervorrichtung, in der zwei komplementäre Schaltzustände gleichzeitig geschalten werden, verringert werden.

Dabei wird vorgeschlagen, dass die Einspurelemente axial beabstandet angeordnet sind. Dadurch können die Einspurelemente gezielt an die Schaltkulissen angepasst werden, wobei unter „axial" in diesen Zusammenhang insbesondere in Bezug auf die Schwenkachse der Schaltgabel verstanden werden soll.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schalt- und/oder Fixiervorrichtung eine Betätigungsvorrichtung aufweist, die zumindest ein hydraulisches Element umfasst. Dadurch kann einfach eine effektive und einfache Betätigungsvorrichtung realisiert werden.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Schalt- und/oder Fixiervorrichtung eine Rückstellvorrichtung aufweist, die zumindest eine Federvorrichtung umfasst. Dadurch kann eine Rückstellvorrichtung realisiert werden, die die Schalt- und/oder Fixiervorrichtung in eine definierte Stellung schaltet, insbesondere wenn die Betätigungsvorrichtung einen Defekt aufweist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind 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 in einer Seitenansicht, Fig. 2 ein auf einer Nockenwelle angeordnetes Nockenelement der Ventiltriebvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 3 die Ventiltriebvorrichtung in einem Querschnitt entlang der Linie A-A aus Figur 1,

Fig. 4 Kulissenbahnen der Ventiltriebvorrichtung, Fig. 5 eine alternative Ausgestaltung von Kulissenbahnen und

Fig. 6 eine weitere Ausgestaltung mit sich kreuzenden Kulissenbahnen.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebvorrichtung weist ein auf einer Nockenwelle 33a angeordnetes Nockenelement 10a mit zwei Nockenpaaren 34a, 35a auf. Jedes Nockenpaar 34a, 35a weist zwei unterschiedlich ausgestaltete Nocken mit einem gleichen Grundkreisradius auf, wobei die Nocken jeweils für unterschiedliche Betriebsmodi, wie beispielsweise ein Befeuerungsmodus und ein Motorbremsmodus oder einen niedrigen Drehzahlbereich und einen hohen Drehzahlbereich ausgestaltet sein können.

Das Nockenelement 10a ist auf der Nockenwelle 33a axial verschiebbar angeordnet (Figur 2) . Durch eine Vielzahnverbindung sind die Nockenwelle 33a und das Nockenelement 10a drehfest miteinander verbunden. Je nach einer Position des Nockenelement 10a stellt der jeweils erste Nocken der Nockenpaare 34a, 35a einen Kontakt zu einem nicht näher dargestellten Nocken- folger her, wodurch dann durch eine Drehung des Nockenelements 10a um eine Rotationsachse 36a ein entsprechendes nicht näher dargestelltes Gaswechselventil geöffnet wird.

Um das Nockenelement 10a axial zu verschieben, weist die Ventiltriebvorrichtung eine Verstellvorrichtung IIa auf. über eine Fixiervorrichtung 12a wird das Nockenelement 10a dann axial in seiner Position fixiert, wobei das Nockenelement 10a zwei Endstellungen aufweist, in denen es fixiert werden kann. Die Fixiervorrichtung 12a und die Verstellvorrichtung IIa sind größtenteils einteilig ausgeführt.

Die Verstellvorrichtung IIa und die Fixiervorrichtung 12a weisen je eine Kulissenbahnen 13a, 14a auf (Figur 4) . Die Ku-

lissenbahnen 13a, 14a sind teilweise einteilig ausgeführt und weisen unterschiedliche Segmente auf. Ein erstes Segment bildet ein Einspursegment 37a. Das Einspursegment 37a verläuft in Umfangsrichtung und weist eine zunehmende Tiefe auf. Das Einspursegment 37a ist einteilig für beide Kulissenbahnen 13a, 14a ausgeführt. An das Einspursegment 37a schließt ein Verstellsegment 17a der Kulissenbahn 13a der Verstellvorrichtung IIa an. Das Verstellsegment 17a weist eine Richtung mit einer radialen und einer axialen Komponente auf. Durch die axiale Komponente kann das Nockenelement 10a axial verschoben werden. Eine radiale Tiefe des Verstellsegments 17a ist gleichbleibend. Nach dem Verstellsegment 17a folgt ein Fixiersegment 18a der Kulissenbahn 14a der Fixiervorrichtung 12a. Mittels des Fixiersegments 18a kann das Nockenelement 10a axial fixiert werden. Das Fixiersegment 18a weist eine umlaufende Nut 21a mit einer konstanten radialen Tiefe auf. Das Verstellsegment 17a mündet seitlich in das Verstellsegment 18a ein.

Axial beabstandet zu den ersten Kulissenbahnen 13a, 14a ist eine zweite Kulissenbahn 15a der Verstellvorrichtung IIa und eine zweite Kulissenbahn 16a der Fixiervorrichtung 12a angeordnet, die ebenfalls teilweise einteilig ausgeführt sind. Die zweiten Kulissenbahnen 15a, 16a weisen ebenfalls ein einteilig ausgeführtes Einspursegment 38a, ein Verstellsegment 19a und ein Fixiersegment 20a auf. Sie sind grundsätzlich gleich aufgebaut wie die ersten Kulissenbahnen 13a, 14a. Im Gegensatz zu dem Verstellsegment 17a der ersten Kulissenbahn 13a ist jedoch eine axiale Komponente einer Richtung des zweiten Verstellsegments 19a in die entgegengesetzte Richtung gerichtet, wodurch das Nockenelement 10a mittels des Verstellsegments 19a eine Richtung verschoben werden kann, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in die das Nockenelement

10a über das erste Verstellsegment 17a verschoben werden kann .

In dem Betriebsmodus, in dem die Nocken des ersten Betriebsmodus mit den Nockenfolgern in Kontakt sind, greift ein erstes Einspurelement 2βa der Fixiervorrichtung 12a in das erste Fixiersegment 18a der ersten Kulissenbahn 14a ein und sichert dadurch das Nockenelement 10a gegen ein axiales Verschieben. Das erste Einspurelement 26a der Fixiervorrichtung 12a ist einteilig mit einem ersten Einspurelement 25 der Verstellvorrichtung IIa ausgeführt, weshalb unter dem ersten Einspurelement 25/26a im Folgenden sowohl das erste Einspurelement 26a der Fixiervorrichtung 12a als auch das erste Einspurelement 25a der Verstellvorrichtung IIa verstanden werden soll.

Soll in den Betriebmodus umgestellt werden, in dem die zweiten Nocken in Kontakt mit den Nockenfolgern sind, wird ein zweites Einspurelement 27a der Verstellvorrichtung IIa in Kontakt mit dem Nockenelement 10a gebracht. Das zweite Einspurelement 27a der Verstellvorrichtung IIa ist einteilig mit einem zweiten Einspurelement 28a der Fixiervorrichtung 12a ausgeführt, weshalb unter dem zweiten Einspurelement 27/28a im Folgenden sowohl das zweite Einspurelement 28a der Fixiervorrichtung 12a als auch das zweite Einspurelement 27a der Verstellvorrichtung IIa verstanden werden soll.

Während das zweite Einspurelement 27/28a in Kontakt mit dem Nockenelement 10a gebracht wird, wird das erste Einspurelement 25/26a zurückgezogen. Dadurch befindet sich das erste Einspurelement 25/26a außerhalb eines Eingriffs mit den ersten Kulissenbahnen 13a, 14a. Das zweite Einspurelement 27/28a ist axial beabstandet zu dem ersten Einspurelement 25/26a angeordnet, wobei ein axial Abstand zwischen den Einspurelementen 25/26a, 27/28a gleich ist wie ein axialer Abstand zwi-

sehen dem Fixiersegment 18a, 20a der einen Kulissenbahn 14a, 16a und dem Einspurelement 27a, 26a der anderen Kulissenbahn 15a, 13a. Dadurch kann das zweite Einspurelement 27a über das Einspursegment 37a in die zweite Kulissenbahn 15a einspuren. Da die Einspurelemente 25/26a, 27/28a axial ortsfest angeordnet sind, folgt das Nockenelement 10a der durch das Verstellsegment 19a vorgegebenen axialen Kraft und bewegt sich axial in die zweite Endstellung, in der das zweite Einspurelement 27/28a in dem Fixiersegment 20a der zweiten Kulissenbahn 16a eingespurt bleibt.

Soll zurück in den ersten Betriebsmodus geschalten werden, wird das zweite Einspurelement 27/28a aus dem Fixiersegment 20a der Kulissenbahn 16a herausbewegt, während das erste Einspurelement 25/26a mit dem Nockenelement 10a in Kontakt gebracht wird. Das erste Einspurelement 25/26a spurt über das Einspursegment 37a in die erste Kulissenbahn 13a ein und das Nockenelement 10a wird über eine durch das Verstellsegment 17a wirkende Kraft zurück in die Ausgangsstellung bewegt.

Die Verstellvorrichtung IIa und die Fixiervorrichtung 12a weisen eine einteilig für beide Vorrichtungen ausgeführte Schaltgabel 29a auf, auf der die beiden Einspurelemente 25/26a, 27/28a angeordnet sind. Die Schaltgabel 29a weist in einem Querschnitt senkrecht zu einer axialen Richtung ein im Wesentlichen U-förmiges Profil auf, wobei die beiden Einspur ^¬ elemente 25/26a, 27/28a, die als Zapfen ausgeführt sind, an den Enden der U-förmigen Form angeordnet sind.

Die Schaltgabel ist auf einer Achse 39a angeordnet (Figur 3) und um eine Schwenkachse 40a schwenkbar. Die Schwenkachse 40a ist parallel zur Rotationsachse 36a Die Schaltgabel 29a weist zwei Endstellungen auf, wobei in jeder Endstellung eins der Einspurelemente 25/26a, 27/28a in Kontakt mit dem Nockenele-

ment 10a ist. Durch eine Betätigungsvorrichtung 30a wird die Schaltgabel 29a aus einer Grundstellung heraus in die zweite Stellung gebracht, eine Rückstellvorrichtung 31a bringt die Schaltgabel 29a zurück in die Grundstellung.

Die Betätigungsvorrichtung 30a ist dabei hydraulisch ausgeführt. Sie wird über einen Betriebsmittelkanal 41a in der Achse 39a mit einem Betriebsmittel versorgt. Das Betriebsmittel strömt in ein Arbeitsvolumen 42a ein. Durch einen Betriebsmitteldruck wirkt dadurch auf die Schaltgabel 29a eine Kraft, die die Schaltgabel 29a in die zweite Stellung drückt.

Die Rückstellvorrichtung 31a ist mechanisch ausgeführt und weist eine Federvorrichtung 32a auf, die auf die Schaltgabel 29a eine Kraft ausübt, die der Kraft der Betätigungsvorrichtung 30a entgegengesetzt ist. Durch die Rückstellvorrichtung 31a wird die Schaltgabel 29a in die Ausgangsstellung zurückbewegt, sobald die Kraft der Betätigungsvorrichtung 30a kleiner ist als die Kraft der Rückstellvorrichtung 31a.

Ein zweiter ölkanal versorgt eine nicht näher dargestellte weitere Verstell- und Fixiervorrichtung eines weitern Nockenelements, das Nockenpaare für weitere Ventile aufweist. In den ölkanälen sind nicht näher dargestellte Ventile angeordnet, wodurch die Verstell- und Fixiervorrichtung unabhängig voneinander geschalten werden können. Grundsätzlich können auch noch weitere ölkanäle und Verstell- und Fixiervorrichtung angeordnet werden.

Figur 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung von Kulissenbah ^¬ nen 13b, 14b, 15b, 16b. Zur Unterscheidung der Ausführungs ^¬ beispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Aus ^¬ führungsbeispiels in der Figur 1 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den Figuren

5 und 6 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in der Figur 1, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in der Figur 1 verwiesen werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen Fixiersegmente 18b, 20b der Kulissenbahnen 14b, 16b axial außen. Verstellsegmente 17b, 19b der Kulissenbahnen 13b, 15b liegen benachbart nebeneinander und laufen jeweils axial nach außen in entgegengesetzte Richtungen. Ein axialer Abstand von Einspurelementen 25/2βb, 27/28b ist auf den Abstand der Kulissenbahnen 13b, 14b, 15b, 16b angepasst.

Figur 6 zeigt Kulissenbahnen 13c, 14c, 15c, 16c, die einen gemeinsamen Kreuzungspunkt 23c aufweisen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel liegen Fixierungssegmente 18c, 20c der Kulissenbahnen 14c, 16c außen. Einspursegmente 37c, 38c, an die sich Verstellsegmente 17c, 19c anschließen, liegen axial zwischen den Fixiersegmenten 18c, 20c. Die Verstellsegmente 17c, 19c kreuzen sich an dem gemeinsamen Kreuzungspunkt 23c und münden dann in die Fixiersegmente 18c, 20c ein.

Eine Ausgestaltung von Kulissenbahnen ist nicht auf die dargestellten Varianten begrenzt. Grundsätzlich sind auch andere Ausgestaltungen denkbar, wie beispielsweise eine erste Kulis ^¬ senbahn und eine zweite Kulissenbahn, die ein gemeinsames Fi ^¬ xiersegment aufweisen.