Zwangsgeführte, sogenannte desmodromische Ventiltriebe sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Nockenelement drehbar in ei- nem flexiblen Umschließungselement angeordnet ist, welches wiederum mit dem in einer zur Drehachse des Nockenelementes senkrechten Ebene beweglichen Ventil verbunden ist. Das Um- schließungselement übernimmt dabei vorrangig den Schließvor- gang des Ventils.

Aus der WO 01/12958 A1 ist bereits ein gattungsgemäßer zwangsgeführter Ventiltrieb, insbesondere für Brennkraftma- schinen von Kraftfahrzeugen, bekannt, der ein angetriebenes Nockenelement, ein vom Nockenelement verschieb-oder ver- schwenkbares Ventilstellglied und ein flexibles Umschlie- ßungselement aufweist. In dem Umschließungselement ist das Nockenelement drehbar angeordnet. Das Umschließungselement ist außerdem mit dem Ventilstellglied in einer zur Drehachse des Nockenelementes senkrechten Ebene über ein Gelenk beweg- lich verbunden.

Grundsätzlich ergeben sich bei einem derartigen Ventiltrieb die folgenden technischen Probleme. Der Abstand zwischen dem geschlossenen Umschließungselement und der Nockenoberfläche sollte bei jedem beliebigen Nockenwinkel gleich groß sein.

Variiert dieser Abstand, zum Beispiel auf Grund der Art und Weise der Anbindung, so kommt es je nach Position des Um- schließungselementes relativ zum Nocken zu unterschiedlichen Umschlingungslängen. In wie weit die Umschlingungslänge vari- iert, hängt dabei unmittelbar von der Nockenkontur, der Art der Ventilanbindung und dem sich daraus ergebenden Abstand vom Umschließungselement zur Nockenoberfläche ab.

Ein weiteres Problem stellt die Anbindung des Gelenkes an das Umschließungselement dar. In Abhängigkeit von der gewünschten Übertragungsfunktion des Nockens und der damit zusammenhän- genden Ventilhübe und Beschleunigungen kommt es bei jeder No- ckenumdrehung zu einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Hin-und Herbewegung des Gelenkes, wodurch ein einseitiges Aufrollen um das Gelenk erfolgt. Dieses Aufrollen bedeutet natürlich eine Verkürzung des Umschließungselementes. Dies hat wiederum ein Blockieren des Umschließungselementes auf dem Nocken zur Folge, sobald die Verkürzung größer ist, als dies das zwischen Nocken und Umschließungselement vorhandene Spiel zulässt.

Außerdem wird durch die Rollbewegung eine große Walkarbeit in dem Umschließungselement aufgebracht, was zu einem erhöhten Verschleiß führt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten zwangsgeführten Ventiltrieb zu schaffen, mit dem eine Selbst- hemmung des Umschließungselementes sicher verhindert werden und gleichzeitig ein teilweiser Längenausgleich des Umschlie- ßungselementes in Abhängigkeit von der jeweiligen Position relativ zum Nockenelement gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Pa- tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch den Einsatz eines Verbindungselementes zwischen dem Um- schließungselement und dem Ventilstellglied, an dem außer der Drehachse für das Ventilstellglied noch zwei Achsen zur Be- festigung des Verbindungselementes mit dem Umschließungsele- ment vorgesehen ist, ist es möglich, offene Umschließungsele- mente einzusetzen. Weiterhin kann sich im Betrieb das Um- schließungselement teilweise auf die Achsen auf-beziehungs- weise abwickeln. Dadurch wird eine Selbsthemmung des Ventil- triebes verhindert werden und ein Betrieb mit Umschließungs- elementen hoher Längenkonstanz wird möglich. Das Auf-bezie- hungsweise Abwickeln führt auch zu einer Verkleinerung der Varianz der Umschlingungslängen. Dies wiederum ist die Vor- aussetzung für den Aufbau eines gleichmäßigen Schmierspaltes zwischen dem Umschließungselement und dem Nockenelement und sichert so eine hydrodynamische Schmierung.

Der Aufbau. des Verbindungselementes aus zwei Seitenteilen und drei dazwischen angeordneten Achsen stellt einen möglichst einfachen Aufbau dar.

Durch die Anpassung des Krümmungsradius des Verbindungsele- mentes an den kleinsten positiven Krümmungsradius des Nocken- elementes wird gewährleistet, dass sich das Verbindungsele- ment an dieser Stelle möglichst nahe an das Nockenelement an- schmiegt und somit die Varianz der Umschlingungslänge weiter reduziert.

Durch das Vorsehen von Schlitzen in den Achsen der Verbin- dungselemente, durch welche die offenen Enden des Umschlie- ßungselementes hindurchgeführt und anschließend fixiert wer- den, wird eine einfache und effiziente Möglichkeit der Monta- ge realisiert. Das Vorsehen einer abgerundeten Kontur im Ein- trittsbereich der Schlitze reduziert den Verschleiß am Um- schließungselement.

Durch den Einsatz eines Polymer-Zugbandes mit einvulkanisier- ten Zugsträngen kann auf Grund der Dehnbarkeit des Umschlie- ßungselementes bereits ein Ausgleich der veränderlichen Um- schließungslängen erfolgen.

Weitere Vorteile gehen aus der Beschreibung und den Patentan- sprüchen hervor. Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausfüh- rungsbeispieles eines zwangsgeführten Ventiltriebes in einer Explosionsdarstellung, Fig. 2 eine Draufsicht auf ein in Fig. 1 dargestelltes er- findungsgemäßes Verbindungselement zwischen einem Um- schließungselement und einem Ventilstellglied, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungs- beispieles einer der Achsen des Verbindungselementes gemäß Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt der Achse gemäß Fig. 4 Fig. 5 eine Prinzipdarstellung der Nockenbewegung Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Umschließungs- elementes Fig. 7 eine Explosionsdarstellung eines Ventiltriebes mit einem Umschließungselement gemäß Fig. 6 zeigt.

In Fig. 1 ist der zwangsgeführte Ventiltrieb insgesamt mit 1 gekennzeichnet. Die Anordnung eines solchen Ventiltriebes 1 in Brennkraftmaschinen ist dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher nicht näher beschrieben. Der Ventiltrieb 1 weist ein Ventilstellglied 2 mit einem Ventilteller 3 und einem Ventilschaft 4 auf. Weiterhin weist der Ventiltrieb 1 ein No- ckenelement 5 auf, welches zur Betätigung des Ventilstell- gliedes 2 vorgesehen und in üblicher Weise drehfest mit einer nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine ver- bunden ist. Hierzu weist das Nockenelement 5 in seiner Stirn- fläche 6 eine Bohrung 7 auf, durch welche die Nockenwelle im eingebauten Zustand geführt ist. Durch die Längsachse der No- ckenwelle ist gleichzeitig auch die Nockendrehachse 8 defi- niert. Zur Gewichtseinsparung kann das Nockenelement 5 zu- sätzlich noch eine oder mehrere Ausnehmungen 9 aufweisen.

Die Außenkontur 10 des Nockenelementes 5 ist von einem offe- nen, flexiblen Umschließungselement 11 umgeben. Das Umschlie- ßungselement 11 wird durch ein Verbindungselement 12 ver- schlossen, welches gleichzeitig auch die Verbindung zum Ven- tilstellglied 2 herstellt. Der genaue Aufbau eines solchen Verbindungselementes 12 ist in Fig. 2 in einer Draufsicht ge- zeigt. Das Verbindungselement 12 besteht aus drei Achsen 13- 15 und zwei Seitenteilen 16,17. Die dem Nockenelement 5 zu- gewandte Außenkontur 18 der beiden Seitenteile 16,17 ist da- bei vorzugsweise der Nockenkontur derart angepasst, dass sich das Nockenelement 5 mit dem kleinsten positiven Krümmungsra- dius der Krümmung der Seitenteile 16,17 möglichst nahe an- schmiegt. Die Achse 15 dient als Drehachse zwischen Umschlie- ßungselement 11 und Ventilstellglied 2. Diese Drehachse 15 ist vorzugsweise im Bereich zwischen den beiden Achsen 13,14 angeordnet und weist bezogen auf diese Achsen 13,14 einen größeren Abstand von der Außenkontur 18 auf. Die beiden Ach- sen 13,14 sind jeweils mit einem Ende des offenen Umschlie- ßungselementes 11 fest verbunden. Dabei sind sowohl kraft- schlüssige als auch formschlüssige Arten der Verbindung zwi- schen den Enden des Umschließungselementes 11 und den Achsen 13,14 möglich. Beispielsweise in Form von Schweißen, Löten, Klemmen, Schrauben oder Umwickeln. Auf diese Art fungiert das Verbindungselement 12 als Verschlussschnalle des Umschlie- ßungselementes 11. Voraussetzung für ein funktionierendes System ist dabei die Möglichkeit beider Enden des Umschlie- ßungselementes 11 sich um die jeweilige Achsen 13,14 des Verbindungselementes 12 um einige Winkelgrade herum-bezie- hungsweise abzuwickeln.

Das Ventilstellglied 2 ist mit der Drehachse 15 drehbar ver- bunden. Die Drehachse 15 ist hierbei parallel zur Nockendreh- achse 8 angeordnet, so dass während einer Drehung der Nocken- welle unabhängig von der Stellung des Nockenelementes 5 der Ventilschaft 4 in Richtung der Nockenwellenachse weist. Zur Verbindung ist ein Zwischenteil 19 vorgesehen, welches fest mit dem Ventilschaft 4 verbunden ist und gleichzeitig drehbar um die Drehachse 15 gelagert ist. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, dass direkt am Ventilschaft 4 eine Lagerung für die Drehachse 15 angeordnet ist.

Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit relativ langem Ven- tilhub kann es notwendig sein, eine zusätzliche Querkraftab- stützung vorzusehen. Hierzu ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 am Zwischenteil 19 auf in Richtung Nockendreh- achse 8 gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Führung 20 an- geordnet. Diese Führungen sind in motorseitig angeordneten (nicht dargestellt) Schienen parallel zum Ventilschaft 4 ge- führt.

In Fig. 1b ist der Ventiltrieb 1 ohne das Nockenelement 5 dargestellt, so dass die Führung des Umschließungselementes 11 in Bezug auf das Verbindungselement 12 besser zu erkennen ist. Das Umschließungselement 11 ist mit den jeweils offenen Enden zwischen der Außenkontur 10 des Nockenelementes 5 und der jeweiligen Achse 13,14 durchgeführt, wobei die Achsen 13,14 auf der Rückseite zumindest über einen Teilumfang ge- gensinnig durch das Umschließungselement 11 umschlungen sind.

Das Umschließungselement 11 wird dabei drehfest mit den bei- den Achsen 13,14 verbunden, wobei auch die Achsen 13,14 wiederum drehfest mit den Seitenteilen 16,17 verbunden sind.

Somit kommt es bei einer relativen Lageänderung zwischen dem Umschließungselement 11 und dem Verbindungselement 12 zu ei- nem Auf-beziehungsweise Abwickeln des Umschließungselementes 11 auf der jeweiligen Achse 13,14. Eine bevorzugte Befesti- gungsmethode des Umschließungselementes 11 mit den Achsen 13, 14 und mit den Seitenteilen 16,17 wird weiter unten anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben. Aus Fig. 1b ist weiterhin zu entnehmen, dass das Zwischenteil 19 an seinem dem Nockenele- ment 5 zugewandten Ende die Drehachse 15 umschließt.

Der Aufbau des Verbindungselementes 12 ist aus den Fig. lc und 1d zu entnehmen, wobei in Fig. Ic zusätzlich das Ventil- stellglied 2 einschließlich Zwischenteil 19 nicht dargestellt ist, während in Fig. 1d noch das Seitenteil 17 entfernt ist.

Fig. le zeigt schließlich das Umschließungselement 11.

Als Umschließungselement 11 können beispielsweise Federstähle mit hoher Zugfestigkeit eingesetzt werden. Diese eigenen sich auf Grund des hohen Kohlenstoffanteils allerdings nur sehr bedingt für eine thermisch gefügte Verbindung zwischen Um- schließungselement 11 und Verbindungselement 12. Eine vor- teilhafte Lösung ist hier eine Wickeltechnik, bei der das Um- schließungselement 11 auf die jeweilige Achse 13,14 aufgewi- ckelt wird.

Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt werden hierzu die Achsen 13, 14 mit einem zentralen Schlitz 21 versehen, durch welchen die offenen Enden des Umschließungselementes 11 hindurch geführt werden. Auf der Gegenseite wird das Umschließungselement 11 dann vorzugsweise durch ein thermisches Fügeverfahren, zum Beispiel Löten, Laser-oder Elektronenstrahlschweißen, mit der jeweiligen Achse 13,14 fest verbunden und dadurch am Herausrutschen gehindert. Bei dieser Art der Verbindung ist besonders auf eine exakt rechtwinklige Ausrichtung des Um- schließungselementes 11 zur jeweiligen Achse 13,14 zu ach- ten. Weiterhin weisen die Achsen 13,14 auf ihren der jewei- ligen Fügestelle 23 gegenüberliegenden Seiten am Eintrittsbe- reich des Schlitzes 21 eine stark abgerundete Kontur 22 auf, so dass ein Abknicken des Umschließungselementes 11 verhin- dert wird.

Bei der Herstellung des Ventiltriebes 11 wird zuerst das Um- schließungselement 11 auf die notwendige Länge gebracht und mit den beiden Achsen 13, und 14 kraftschlüssig verbunden.

Anschließend erfolgt die gleichmäßige Aufwicklung des Um- schließungselementes 11 auf jede der beiden Achsen 13,14 in einem nicht dargestellten Montagewerkzeug. Hierzu werden das Umschließungselement 11 mit den beiden daran befestigten Ach- sen 13,14, sowie die beiden Seitenteile 16,17 einschließ- lich Drehachse 15 in das Werkzeug eingelegt. Dabei wird das Umschließungselement 11 über das Nockenelement 5 oder bevor- zugt über einen äquivalenten Grundkörper gelegt. Bei der Um- fangsauslegung des Grundkörper ist besonders auf die je nach Stellung des Nockenelementes 5 unterschiedliche Umschlie- ßungslänge zu achten und die größte auftretende Umschlie- ßungslänge zuzüglich der gewünschten Aufwickellänge als Um- fang auszuwählen. Das Aufwickeln selbst erfolgt dann so lan- ge, bis das Umschließungselement 11 gleichmäßig auf dem Grundkörper aufliegt. Für den Aufwickelvorgang weisen die Achsen 13,14 kreisförmige Lagerabschnitte 24 auf, die in korrespondierenden Bohrungen in den Seitenteilen 16,17 dreh- bar geführt sind. Weiterhin weisen die Achsen 13,14 für den Aufwickelvorgang zumindest an einem axialen Ende eine Profi- lierung 25 auf, mit deren Hilfe die Achsen 13,14 relativ zu den Seitenteilen 16,17 verdreht werden können. Ist das Um- schließungselement 11 in der gewünschten Art und Weise aufge- wickelt, so erfolgt ein vorzugsweise thermischer Fügevorgang (zum Beispiel Laserschweißen), durch den die Achsen 13,14 mit den Seitenteilen 16,17 kraftschlüssig verbunden werden.

Dadurch wird ein Abwickeln beziehungsweise Zurückdrehen ver- hindert.

Das so montierte Umschließungs-/Verbindungselement 11, 12 wird direkt vom Montagewerkzeug auf das Nockenelement 5 oder zur Lagerung auf einen umfangsgleichen Dorn geschoben. Die Zahl der Wicklungen auf jeder der Achsen 13,14 ist insbeson- dere abhängig von der später eingeleiteten Zugkraft im Um- schließungselement 11, dem Reibkoeffizienten auf der Oberflä- che des Umschließungselementes 11 und dessen Breite. Um den Reibkoeffizienten auf der Oberfläche des Umschließungselemen- tes 11 möglichst hoch einzustellen ist eine Beschichtung im Bereich der Aufwickellänge mit entsprechenden Schichten mög- lich. Beispielsweise werden hierzu Diamantpartikel in chemi- scher Nickelmatrix verwendet. Weiterhin ist die maximal über- tragbare Kraft durch die Dicke des Übertragungselementes 11 stark begrenzt. Diese ist jedoch ebenfalls durch die ansons- ten zu hohe Steifigkeit begrenzt. Wird dennoch eine höhere Kraft benötigt, so kann dies durch einen mehrlagigen Aufbau erreicht werden.

Die Ventilbewegung wird im folgenden anhand Fig. 5 näher er- läutert. Hier ist die Position des Verbindungselementes 12 relativ zur Nockendrehachse 8 in unterschiedlichen Winkel- stellungen des Nockenelementes 5 schematisch dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist hierbei das Ventilstell- glied 2 nicht gezeigt. Die mögliche Bewegungsrichtung des Ventilstellgliedes ist durch die gedachte Verbindungslinie zwischen Nockendrehachse 8 und der Drehachse 15 definiert.

Das heißt das Ventilstellglied und damit auch die Drehachse 15 können sich nur in vertikaler Richtung entlang dieser ge- dachten Verbindungslinie 26 bewegen. Gleichzeitig ist die Be- wegung des Nockenelementes 5 durch die Lage der Nockendreh- achse bestimmt. Da das Umschließungselement 11 wiederum fest mit dem Verbindungselement 12 verbunden ist und auf der Au- ßenkontur des Nockenelementes 5 aufliegt, dreht sich somit das Nockenelement 5 relativ zum Umschließungs-beziehungswei- se Verbindungselement 11,12. Betrachtet man den Vorgang aus Sicht eines mit dem Nocken umlaufenden Betrachters, so wird das Verbindungselement 12 durch das Umschließungselement 11 wie ein Schlitten über die Außenkontur 10 des Nockenelementes 5 gezogen.

Betrachtet man den Umlauf des Nockenelementes 5, so wird die Kraft zum Öffnen des Ventils vom Nockenelement 5 über die Seitenteile 16,17 und die Drehachse 15 in den Ventilschaft 4 übertragen. Der Schließvorgang erfolgt, indem das Nockenele- ment 5 über das Umschließungselement 11 an den beiden Achsen 13,14 zieht und dadurch via Drehachse 15 die Schließbewegung des Ventilschaftes 4 einleitet. Das Abbremsen des Ventil- schaftes 4 kurz vor dem Aufsetzen in den nicht dargestellten Ventilsitz erfolgt dann wiederum direkt durch das Nockenele- ment über die beiden Seitenteile 13,14 und die Drehachse 15.

Der maximale Ventilhub h ist somit definiert über die unter- schiedlichen Lagen der Drehachse 15 in einer Position, wo das Verbindungselement 12 am Grundkreis des Nockenelementes 5 (in der Zeichnung ganz links) beziehungsweise an der Nockenspitze (in der Zeichnung ganz rechts) anliegt. Gleichzeitig ist zu erkennen, dass sich das Verbindungselement 11 durch die Krüm- mung der Seitenteile 16,17 in Abhängigkeit von der Position des Nockenelementes 5 unterschiedlich gut an die Außenkontur 10 des Nockenelementes 5 anschmiegt. Im flachen Bereich der Nockenflanke (zweite Fig. von links) schmiegt sich das Ver- bindungselement 12 am wenigsten an die Außenkontur 10 an, während im Bereich der größten Krümmung (zweite Fig. von rechts) das Verbindungselement 12 direkt am Nockenelement 5 anliegt. Gleichzeitig ändert sich auch der Neigungswinkel zwischen dem Verbindungselement 12 und dem Ventilschaft 4 be- ziehungsweise zwischen der Außenkontur 10 des Nockenelementes 5 und des Verbindungselementes 12 im Bereich der Achsen 13, 14. Durch diese Relativdrehung zwischen Verbindungselement 12 und Außenkontur 10 des Nockenelementes 5 wird das Umschlie- ßungselement auf die jeweilige Achse 13,14 auf-beziehungs- weise abgerollt. Hierdurch wird trotz Änderung der Umschlie- ßungslänge und einer Relativdrehung eine Selbsthemmung des Umschließungselementes 11 verhindert. Das heißt diese Auf- beziehungsweise Abrollbewegung ermöglich erst den Betrieb solcher Ventiltriebe 1 mit Umschließungselementen hoher Län- genkonstanz.

Gleichzeitig weist diese Vorrichtung den Vorteil auf, dass das Verbindungselement gleichzeitig als Verschluss des offe- nen Umschließungselementes dient, so dass eine Herstellung solcher Umschließungselemente aus endlichem Bandmaterial er- möglicht wird. Weiterhin wird durch die Reduzierung in der Varianz der Umschlingungslänge über das Nockenelement die Voraussetzung für den Aufbau eines gleichmäßigen Schmierspal- tes zwischen Umschließungselement und Nockenelement geschaf- fen und somit eine verbesserte hydrodynamische Schmierung er- möglicht.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ven- tiltriebes zeigen die Fig. 6 und 7, wobei gleiche Teile mit identischen Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel weist das Umschließungselement (11) hier an den offenen Enden Lagerabschnitte 27,28 auf, die bei der Montage des Ventiltriebes an den Achsen 13,14 befestigt werden. Vorzugsweise besteht das Umschließungsele- ment 11 aus einem Polymer-Zugband, beispielsweise Neoprene o- der Polyurethan, mit einvulkanisierten Zugsträngen 29. Als Zugstränge kommen dabei beispielsweise Stahl-oder Glasfaser- litzen oder auch Aramid-oder Kevlarfasern in Betracht, die endlos schraubenförmig gewickelt sind.

Zur Krafteinleitung in das Umschließungselement 11 dienen die Lagerabschnitte 27,28. Diese werden beispielsweise als Stahlhülsen ausgeführt, welche von den Zugsträngen 29 umwi- ckelt und anschließend einvulkanisiert werden. Weiterhin kön- nen zwischen den Lagerabschnitten 27,28 und den Zugsträngen 29 noch mit Füll-oder Dämpfungsmaterial versehene Bereiche 30 vorgesehen werden. Prinzipiell ist eine geschlossene oder auch eine offene Bauform möglich, wobei in Verbindung mit dem Verbindungselement 12 die offene, endliche Bauform deutliche Vorteile hinsichtlich Herstellung und Montierbarkeit auf- weist. Das Band wird hierbei erst bei den Endmontage um das Nockenelement 5 gelegt und durch das Verbindungselement 12 verschlossen. Hierzu werden die Lagerabschnitte 27,28 je- weils auf eine zugehörige Achse 13,14 geschoben und an- schließend durch Anbringen des zweiten Seitenteiles 17 gegen das Herausrutschen gesichert. Die Schließung erfolgt in der Nockenstellung mit der minimalen Umschließungslänge. Eine Mindestvorspannung des Umschließungselementes 5 muss jedoch auch in dieser Position vorliegen. Das offene Umschließungs- element 11 kann jedoch auch mit anderen geeigneten Mitteln mit dem Verbindungselement 12 verbunden werden. Wesentlich ist die Anordnung der Befestigungspunkte (Achsen 13,14) re- lativ zur Drehachse 15 am Verbindungselement 12.

Allgemein bietet der Einsatz eines Polymer-Zugbandes den Vor- teil einer hohen Flexibilität und einer einstellbaren Dehnung in vorgegeben Grenzen. Auf Grund der Dehnbarkeit des Polymer- Zugbandes kann bereits ein Ausgleich der veränderlichen Um- schlingungslänge teilweise erfolgen.