Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventiltriebs- vorrichtung mit zumindest einer Nockenwelle mit mindestens einer Nockenan- ordnung, welche einen im Wesentlichen radial bezüglich der Nockenwelle ver- schiebbaren Nocken und zumindest eine, vorzugsweise zwei nockenwellenfeste Grundkreisscheiben aufweist Aus der DE 100 53 776 AI ist ein System zum Antreiben und Steuern eines No- ckens für einen Verbrennungsmotor bekannt. Der Nocken ist in der Radialrich- tung der Nockenwelle bewegbar und umfasst einen Hubabschnitt, welcher sich vorwärts und rückwärts in der Richtung des zu betätigenden Ventils bewegt, wo- bei eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche den Nocken mit der Nockenwelle in Eingriff bringt und den Nocken von der Nockenwelle löst, wobei dies in Überein- stimmung mit Motorbetriebszuständen erfolgt. Die Verschiebung des Nockens erfolgt dabei hydraulisch.

Aus der DE 42 22 477 AI ist eine nockenbestückte Ventilbetätigung für ein Hub- ventil bekannt, welche einen Nocken mit einem in radialer Richtung zwischen ei- ner eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position verstellbaren starren Bauteil enthält, welcher an der zugehörigen Nockenwelle geführt ist und dem Anschläge zur Begrenzung seiner Ausfahrtbewegung zugeordnet sind. Die Verschiebung des Nockens erfolgt durch ein in einer Längsbohrung der Nockenwelle zugeführtes Druckmittel.

Hydraulisch betätigte variable Ventiltriebe haben den Nachteil, dass komplexe Regelungssysteme erforderlich sind, und dass zur aktiven Betätigung des No- ckens das hydraulische Betätigungsmittel bei relativ hohem Druck bereitgestellt werden muss. Darüber hinaus eignen variable Ventiltriebe meistens nur für eine bestimmte Art von Betätigung, also entweder für hydraulische, mechanische oder für elektrische Betätigung.

Aus den Veröffentlichungen DE 41 41 482 AI, DE 37 37 824 A1 und DE 199 08 435 Al ist es bekannt, beim Startvorgang Impulsaufladung durchzu- führen bzw. den Einlassbeginn in der Startphase zu verzögern, um den Startvor- gang zu vereinfachen.

Weiters beschreibt die Veröffentlichung DE 102 17 695 Al ein Startverfahren mit veränderten Steuerzeiten der Einlassventile zur Verringerung der Kompressions- arbeit während des Startens. Auch die JP 1-1117840 A offenbart die Verände- rung der Einlasssteuerzeiten während der Startphase.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine einfache variable Ventiltriebseinrichtung vorzuschlagen, welche für externe Betätigung mit verschiedenen Betätigungsmitteln geeignet ist, insbesondere um den Startvor- gang einer Brennkraftmaschine zu erleichtern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Nocken durch ein seitlich der Nockenwelle angeordnetes Verstellglied ansteuerbar ist. Der radial verschieb- bare Nocken wird somit direkt vom außerhalb der Nockenwelle angeordneten Verstellglied angesteuert. Dies hat den Vorteil, dass neben hydraulischen oder pneumatischen Verstellgliedern auch rein mechanische oder elektrische bzw. elektromagnetische Verstellglieder eingesetzt werden können. Die variable Ven- tiltriebsvorrichtung ist somit nicht auf eine bestimmte Art von Verstellgliedern eingeschränkt.

Der radial verschiebbare Nocken kann jeweils vor oder auch während der Hub- phase vom Verstellglied in die Hubposition gesteuert werden. Vorzugsweise ist das Verstellglied durch eine Betätigungsrolle gebildet, welche beispielsweise über einen Exzenter verstellt werden kann.

Der radial verschiebbare Nocken kann sich über ein federndes Element an der Nockenwelle abstützen und wird nach der Hubphase von diesem elastischen Ele- ment wieder in seine Ausgangslage hinter den Grundkreis zurückgeschoben.

Um eine klemmfreie Verschiebung es Nockens zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der Nocken über Gleitflächen auf kreisförmigen Mitnahmeflächen der Nockenwelle gelagert ist. Radius und Winkellage der Gleitflächen sind so ange- ordnet, dass beim Beginn der Verschiebung des Nockens keine Selbsthemmung auftritt.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nocken zweiteilig ausgeführt ist, wobei ein vom Verstellglied beaufschlagter ers- ter Teil in einer Seitenansicht betrachtet, im Wesentlichen gabelförmig ausge- bildet ist und einen eine Nockenerhebung aufweisenden zweiten Teil umschließt, wobei erster und zweiter Teil vorzugsweise über Stifte miteinander verbunden sind. Der vom Verstellglied beaufschlagte erste Teil umschließt den eine Nocken- erhebungsfläche aufweisenden zweiten Teil U-förmig und wird mit diesem durch zwei Stifte nach dem Aufschieben auf die Nockenwelle verbunden, so dass erster und zweiter Teil des Nockens eine Nockeneinheit bilden.

Das Verstellglied weist zumindest eine Angriffsfläche auf, welche mit einer ent- sprechenden korrespondierenden Gegenfläche des ersten Teiles des Nockens zu- sammenwirkt.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Verstellglied einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei die Angriffsflächen ausbildenden Schenkeln aufweist, welche in einem Abstand voneinander angeordnet sind, welcher größer ist, als die Breite des zweiten Teiles des Nockens. Das Verstellglied ist nur auf den ersten Teil des verschiebbaren Nockens wirksam und mit einem U-förmigen Querschnitt ausge- bildet, in welchen die Nockenerhebung des zweiten Teiles eintauchen kann, so dass in der Arbeitstaktphase der Verbrennungskraftmaschine kein Ventilhub stattfinden kann.

Um eine einfache Montage der Einzelteile des Nockens auf der Nockenwelle zu ermöglichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine Grundkreis- scheibe eine radiale Ausnehmung zur Montage eines Stiftes aufweist, wobei vor- zugsweise Ausnehmungen der einen Grundkreisscheibe versetzt zu den Ausneh- mungen der anderen Grundkreisscheibe angeordnet sind. Dadurch, dass die ra- dialen Nuten in den beiden Grundkreisscheiben wechselweise vorgesehen sind, wird die Anlage des Ventilstellgliedes an den Grundkreisscheiben nicht unterbro- chen und somit Unstetigkeiten vermieden.

Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass zumindest eine Grundkreisscheibe eine Rampenerhöhung aufweist, welche gemeinsam mit der Nockenerhebung des zweiten Teiles des Nockens einen Gesamtnocken bildet. Die Rampenerhöhung der Grundkreisscheiben bilden gemeinsam mit der Nockener- hebung des verschiebbaren Nockens den Gesamtnocken aus. Durch die Rampen- erhöhungen der Grundkreisscheiben kann auch eine definierte Basisöffnung des Gaswechselventils erzeugt werden.

Im Rahmen der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass die Gegenfläche des ers- ten Teiles eine von einer Zylinderfläche abweichende Form aufweist und eine Steuerfläche definiert, so dass die Ventilhubkurve des zu betätigenden Hubven- tils sich aus der Form der Gegenfläche des ersten Teiles und der Form der No- ckenerhebung des zweiten Teiles des Nockens zusammensetzt, wobei vorzugs- weise die Gegenfläche und die Nockenerhebung des Nockens so geformt sind, dass die Ventilhubkurve insbesondere im Bereich des Überganges zwischen dem Grundkreis der Grundkreisscheiben zur Nockenerhebung des Nockens stetig ver- läuft.

Die vollvariabie Ventilbetätigung kann insbesondere dazu eingesetzt werden, um den Startvorgang bei einer Diesel-Brennkraftmaschine zu erleichtern. Um die Verdichtungsendtemperatur zu erhöhen, kann dabei vorgesehen, dass während der Startphase und/oder während Betriebsphasen mit niedrigem Verdichtungs- verhältnis der Einlassventilöffnungszeitpunkt nach spät und/oder der Einlass- schließzeitpunkt nach früh verstellt wird. Dadurch können ausreichende Zündbe- dingungen bei abgesenktem Verdichtungsverhältnisse erzielt werden. Die Ver- dichtungsendtemperatur kann dabei wesentlich erhöht werden, wenn ein mehr- maliges Verdichten mit Rückschüben des Zylinderinhaltes in das Saugrohr er- folgt. Die Verschiebung des Öffnungszeitpunktes bzw. des Schließzeitpunktes kann dabei bis zu 120° Kurbelwinkel oder mehr betragen. Messungen haben ge- zeigt, dass sich eine signifikante Erhöhung der Ladungstemperatur im Bereich des oberen Totpunktes der Verdichtung von beispielsweise 70° bis 120°, abhän- gig von der Drehzahl, erzielen lassen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 die erfindungsgemäße Ventiltriebsvorrichtung in einem Schnitt ge- mäß der Linie I-I in Fig. 2 bei Verstellbeginn, Fig. 2 die Ventiltriebsvorrichtung aus Fig. 1 in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 die Ventiltriebsvorrichtung in einer Hubstellung in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 4, Fig. 4 diese Ventiltriebsvorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie IV- IV in Fig. 3, Fig. 5 die Ventiltriebsvorrichtung in der Ruhestellung in einem Schnitt ge- mäß der Linie V-V in Fig. 6 ; und Fig. 6 die Ventiltriebsvorrichtung in einem Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5.

In den Figuren ist jeweils eine Nockenwelle 1 einer Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventiltriebsvorrichtung 2 dargestellt. Die Ventiltriebsvorrichtung 2 weist zwei fest mit der Nockenwelle 1 verbundene Grundkreisscheiben 3, einen im We- sentlichen radial auf der Nockenwelle 1 verschiebbaren Nocken 4 und ein direkt auf den Nocken 4 einwirkendes Verstellglied 5 auf.

Der Nocken 4 besteht aus zwei ineinander geschobenen Teilen, und zwar einem vom Verstellglied 5 beaufschlagten ersten Teil 6 und einem die Nockenerhebung 7 aufweisenden zweiten Teil 8. Erster und zweiter Teil 6,8 umgreifen Mitnahme- flächen 9 der Nockenwelle 1, wobei der Nocken 4 im Bereich der Mitnahme- flächen 9 Gleitflächen 10 aufweisen. Der erste Teil 6 weist einen gabelförmigen Querschnitt auf, welcher den zweiten Teil 8 umfasst, wie aus Fig. 2 erkennbar ist. Diametral bezüglich der Nockenerhebung 7 weist der erste Teil 6 eine Steu- erkurve 11, auf welche das Verstellglied 5 auf den Nocken 4 einwirkt. Das Ver- stellglied 5 weist im Ausführungsbeispiel eine Betätigungsrolle 12 mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt mit zwei Schenkeln 23 auf, welche durch Ränder 13 der der Betätigungsrolle 12 gebildet werden. Die Ränder 13 wirken über Angriffsflächen 21 auf durch die Steuerflächen 11 des ersten Teiles 6 des Nockens 4 gebildete Gegenflächen 22 ein. Der Abstand a der Ränder 13 ent- spricht mindestens der Breite b des zweiten Teiles 8, so dass in der Arbeitstakt- phase der Brennkraftmaschine kein Ventilhub stattfinden kann.

Der Nocken 4 ist über ein elastisches Element 14 vorgespannt, wobei das elas- tische Element 14 den Nocken 4 in die in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellte Ruhelage drückt, in welcher nur die Grundkreisscheiben 3 auf das Ventilstellglied 15 ein- wirken.

Der erste Teil 6 und der zweite Teil 8 des Nockens 4 stützen sich zueinander ab und sind mit Stiften 16 miteinander verbunden. Über das elastische Element 14 wird der Nocken 4 auf eine Null-Hub-Lage gedrückt, wenn über die Zustellrolle 12 kein Kraftschluss erfolgt. Für die Stifte 16 sind in den Grundkreisscheiben 3 radiale Montagenuten 17 vorgesehen. Die Montagenuten 17 sind in den Grund- kreisscheiben 3 wechselweise angeordnet, um die Anlage des Ventilstellgliedes 15 an den Grundkreisscheiben 3 nicht zu unterbrechen.

Die Betätigungsrolle 12 ist also so ausgebildet, dass die Nockenerhebung 7 in den Freiraum 18 zwischen den Rändern 13 eintaucht, wenn sich die Brennkraft- maschine im Arbeitstakt befindet. Außerhalb der Zusteuerungsphase und des Ventilhubes ist kein Kontakt zwischen der Betätigungsrolle 12 und dem Nocken 4 vorhanden, so dass das Ventilstellglied 15, welches durch einen Stößel, Schlepp- hebel oder Kipphebel gebildet sein kann, in Berührungskontakt mit den auf der Nockenwelle 4 außerhalb der Betätigungsrolle 12 angeordneten fixen Grundkreis- scheiben 3 steht.

Die Mitnahmeflächen 9, sowie die Gleitflächen 10, sind bogenförmig ausgeführt.

Ihre Winkellage und ihr Radius ist so gewählt, dass eine möglichst reibungsarme Verstellung möglich wird, und dass in jedem Falle Selbsthemmung, insbesondere zu Beginn der Verschiebung des Nockens 4, vermieden wird. Über eine zentrale Bohrung 18 in der Nockenwelle 1 kann problemlos Drucköl zur Schmierung der Gleitflächen 10 zugeführt werden.

Die Grundkreisscheiben 3 können einen Rampenbereich 19 aufweisen, welcher gemeinsam mit der Nockenerhebung 7 des verschiebbaren Nockens 4 den Ge- samtnocken bildet. Der Rampenbereich 19 definiert einen Mindesthub des nicht weiter dargestellten Gaswechselventils und ermöglicht einen gleichmäßigen Übergang vom Grundkreis 20 der Grundkreisscheibe 3 auf die Nockenerhebung 7 und umgekehrt. Die Form der Ventilhubkurve wird durch das Zusammenwirken der Steuerkurve 11 mit der Nockenerhebung 7 des verschiebbaren Nockens 4 während der Hubphase definiert. Durch entsprechende Formgebung der Steuer- kurve 11 und der Nockenerhebung 7 wird ein gleichmäßiger Übergang vom Grundkreis 20 auf die Nockenerhebung 7 und umgekehrt ermöglicht.

Fig. 1 zeigt die Ventiltriebsvorrichtung 2 zu Verstellbeginn. Die Betätigungsrolle 12 wird aus der durch Bezugszeichen 12'bezeichneten und strichliert ange- deuteten Ruhelage in Richtung der Nockenwelle 1 entsprechend dem Pfeil Pi ver- schoben, so dass die Ränder 13 der Betätigungsrolle 12 auf die Steuerkurve 11 des ersten Teiles 6 des Nockens 4 einwirken und den Nocken 4 aus der Ruhepo- sition entgegen der Kraft des elastischen Elementes 14 in den Fig. 3 und Fig. 4 dargestellte Hubposition auslenken. In dieser Hubposition überragt die Nockerhe- bung 7 die Grundkreisscheiben 3 und wirkt somit auf das Ventilstellglied 15 ein.

Die Nockenwelle 1 läuft dabei in der durch den Pfeil P2 bezeichneten Drehrich- tung um.

Die Montage des ersten Teiles 6 und des zweiten Teiles 8 auf der Nockenwelle 1 erfolgt durch Aufschieben derselben auf die Mitnahmeflächen 9 von verschiede- nen Seiten. Wird der Nocken 4 entgegen der Kraft des elastischen Elementes 14 in die in Fig. 3 dargestellte Hubposition gedrückt, so können die Stifte 16 durch die radialen Nuten in Richtung der Achse la der Nockenwelle 1 eingesetzt wer- den.

Der Vorteil des variablen Ventiltriebes 2 ist, dass durch die externe Betätigung mittels des Verstellgliedes 5 eine hohe Zahl an Variationsmöglichkeiten möglich ist. Das Verstellglied 5 kann pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, elektromagne- tisch, mechanisch oder in Kombination davon betätigt werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor- schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die An- melderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil- dung des Gegenstandes des Hautanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin ; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb- ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Un- teransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfin- dungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschrei- bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderun- gen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschrei- bung Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegens- tand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf-und Arbeitsverfahren betreffen.