Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftma- schinen sind mechanische Vorrichtungen bekannt, die das Arbeitsspiel des Ven- tiltriebes beeinflussen und beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten oder des Hubes der Gaswechselventile ermöglichen.

Aus der Druckschrift DE 42 30 877 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der ein Nockenträger drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundnocken- welle angeordnet ist. Das Nockenträger besteht dabei aus einem rohrförmigen Material, auf dem mindestens ein Nocken angeordnet ist, bei dem aus einem gemeinsamen Grundkreis axial versetzt mehrere unterschiedliche Nockenlauf- bahnen hervorgehen. Durch das axiale Verschieben des Nockenstückes auf der Grundnockenwelle kann ein Gaswechselventil durch die unterschiedlich geform- ten Nockenlaufbahnen betätigt werden, wobei sich die Nockenlaufbahnen in der Hubkontur und/oder in der Phasenlage unterscheiden.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zum axialen Verschieben eines Nockenträgers ist aus der Druckschrift EP 0 798 451 bekannt, wonach zu beiden Seiten des No- ckenträgers ein Schneckentrieb ausgebildet ist, der als Vertiefung eine Kurven- bahn aufweist, in die zum axialen Verschieben des Nockenträgers ein Stellglied eingreifen kann.

Damit ein Nockenträger auf der Grundnockenwelte in der Position verbleibt, in die er durch das Eingreifen des Stellgliedes in den Schneckentrieb verschoben wurde, ist eine Rastvorrichtung vorgesehen, die aus einem in der Grundnocken- welle angeordneten Rastmittel besteht, das in Rastrillen eingreift, die in dem Nockenträger ausgearbeitet sind. Entsprechend den drei Nockenlaufbahnen, die

an einem Nocken ausgebildet sind, werden in dem Nockenträger drei Rastrillen ausgearbeitet.

Der wesentliche Nachteil dieser nockenwellenzentrierten Anordnung der Rastvor- richtung besteht darin, dass die Grundnockenwellen und der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine häufig aus verschiedenen Werkstoffen mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt werden. Dadurch wird die no- ckenwellenzentrierte Rastvorrichtung entweder bei kalter oder bei betriebswar- mer Brennkraftmaschine nicht exakt rasten. Dieser Effekt kann durch Ungenau- igkeiten in Herstellung, Montage oder betriebsbedingter Art soweit verstärkt wer- den, dass zuverlässiger Betrieb der Brennkraftmaschine nicht möglich ist.

Eine zylinderkopfzentrierte Rastvorrichtung für eine Grundnockenwelle mit axial verschiebbaren Nockenträgern ist aus der Druckschrift DE 101 48 243 bekannt, wobei die Lagerung der Grundnockenwelle im Zylinderkopf der Brennkraftma- schine durch mindestens einen den Nockenträger umfassendes Nockenwellen- lager erfolgt.

Die Rastvorrichtung besteht aus einem in dem Nockenwellenlager angeordneten Rastmittel, das in Rastrillen eingreift, die in den Nockenträger ausgearbeitet sind.

Bei einem Nockenträger mit zwei Nocken, die jeweils zwei Nockenlaufbahnen aufweisen, sind in dem Nockenträger zwei axial benachbarte Rastrillen erforder- lich, in die das Rastmittel eingreift.

Der wesentliche Nachteil dieser zylinderkopfzentrierten Rastvorrichtung besteht in dem hohen Verschleiß, der in dem Nockenwellenlager entsteht, da ein we- sentlicher Teil der Lagergleitflächen für die Rastrillen aufgewendet wird. Zudem werden die Grundnockenwelle und die Nockenträger durch die Rastmittel zu einer Seite des Nockenwellenlagers verschoben. Dabei benötigen Rastvorrich- tung einen gute Schmiermittelversorgung, die über die passgenauen und häufig polierten Lagergleitflächen nicht zu gewährleisten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb gemäß den Merk- malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die Nockenträger nach dem Verschieben unabhängig von thermischen Einflüssen zuverlässig in ihrer Position gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach eine erste axialen Position des Nocken- trägers dadurch definiert ist, dass eine erste nockenträgerfeste Anschlagsfläche

an einer ersten zylinderkopffesten Anschlagsfläche anliegt.

Entsprechend ist eine zweite axiale Position des Nockenträgers dadurch defi- niert, dass eine zweite nockenträgerfeste Anschlagsfläche an einer zweiten zy- linderkopffesten Anschlagsfläche anliegt.

Dabei ist vorgesehen, dass zwischen der Grundnockenwelle und dem mindes- tens einen Nockenträger Mittel zum Aufbringen einer axialen Spannkraft ausge- bildet sind. Diese Spannkraft ist so gerichtet, dass der Nockenträger in der ers- ten axialen Position auch in die Richtung dieser ersten axialen Position verscho- ben wird. Ebenso wird der Nockenträger in der zweiten axialen Position auch in die Richtung dieser zweiten axialen Position verschoben. Diese Spannkraft ist dabei wirksam unabhängig von thermisch bedingten Ausdehnungseffekten des Ventiltriebs.

Dabei ist vorgesehen, dass die erste nockenträgerfeste axiale Anschlagsfläche und die zweite nockenträgerfeste Anschlagsfläche Seitenflächen des mindestens einen Nockens des Nockenträgers sind.

Die erste zylinderkopffeste Anschlagsfläche und die zweite zylinderkopffeste Anschlagsfläche sind Seitenflächen des mindestens einen den Nockenträger umfassenden Nockenwellenlagers.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mittel zum Aufbringen einer axialen Spannkraft von der Grundnockenwelle auf den Nockenträger als Rastvorrichtung ausgebildet ist.

Die Rastvorrichtung weit ein in der Nockenwelle angeordnetes, in radialer Rich- tung beweglich gelagertes Rastmittel auf, wobei das Rastmittel durch eine Kraft in radialer Richtung nach außen vorzugsweise gegen die Innenfläche des No- ckenträgers gedrückt wird. Entsprechend sind an der Innenseite des Nockenträ- gers mindestens zwei umlaufende und axial beabstandet Rastrillen ausgebildet, wobei die Rastrillen näherungsweise v-förmig im Nockenträger ausgebildet sind, und wodurch beide Seiten der Rastrille für das Rastmittel eine Rampe bilden.

Dabei könnten die Rastrillen grundsätzlich auch in der Grundnockenwelle aus- gebildet sein, wobei die Rastvorrichtung in dem Nockenträger angeordnet wäre.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die radial gerichtete Kraft die Rückstellkraft eines Federelementes ist.

In einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Arretiermittel ein Arretierbolzen ist, wobei die den Rastrillen zugewandte Seite des Arretierbolzens abgerundet ist.

! n einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Arretiermittel eine Arretierkugel ist.

In einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der mindestens einen Grundnockenwelle für jeden Zylinder der Brennkraft- maschine ein Nockenträger angeordnet ist.

Im folgenden ist ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit sieben Figuren dargestellt und erläutert.

Fig. 1 Seitenansicht eines erfindungsgemäßen vierzylindrigen Verbren- nungsmotors ; Fig. 2 Darstellung des Verbrennungsmotors von Fig. 1 in Ansicht II-Il von Fig. 1 ; Fig. 3 Perspektivische Darstellung der im Verbrennungsmotor der Fig. 1 und Fig. 2 eingebauten Nockenwellen mit abgenommener Zylinderkopf- haube Fig. 4 Darstellung einer der beiden Nockenwellen im ausgebauten Zustand ; Fig. 5 Abschnitt der in Fig. 3 dargestellten Nockenwelle mit einem von ei- nem Nockenwellenlagerbock umfassten Nockenträger ; Fig. 6 Schnittdarstellung des in Fig. 5 dargestellten Nockenträgers in der ersten Ventilhubsteuerposition ; Fig. 7 Schnittdarstellung des in Fig. 5 dargestellten Nockenträgers in der zweiten Ventilhubsteuerposition.

In den Figuren 1 bis 3 ist beispielhaft ein fremdgezündeter vierzylindriger Rei- henverbrennungsmotor mit einem Zylinderkurbelgehäuse 30, mit einem darauf befestigtem Zylinderkopf 31 und mit einer Zylinderkopfhaube 33 dargestellt, die in bekannter herkömmlicher Weise ausgebildet sind. Pro Zylinder sind in be- kannter nicht dargestellter Weise jeweils zwei Einlass-und zwei Auslassventile ausgebildet, wobei die Einlassventile von einer Einlassnockenwelle und die Aus- lassventile von einer Auslassnockenwelle 16 in bekannter Weise gesteuert betä- tigt werden. Hierzu sind die Einlassnockenwellen und die Auslassnockenwelle 16 parallel zur Motorlängsachse ausgerichtet und beiderseits der Zylinderreihe drehbar im Zylinderkopf 31 gelagert.

Die Auslassnockenwelle 16 und die Einlassnockenwelle, die aus einer Grundno- ckenwelle 1 und vier Nockenträgern 2 besteht, werden in bekannter, nicht näher dargestellter Weise angetrieben.

Figur 4 zeigt die Einlassnockenwelle, auf deren Grundnockenwelle 1 die vier als Hohlwellen ausgebildeten Nockenträger 2 axial beabstandet angeordnet sind.

Die Nockenstücke 2 sind dabei auf der Grundnockenwelle 1 axial verschiebbar aber drehfest gelagert. Wie in den Figuren 3,4, 5,6 und 7 dargestellt ist an bei- den Enden jedes Nockenträgers 2 ein Schneckentrieb mit einer als Vertiefung ausgebildeten Axialkurve 10 bzw. 11 angeordnet, die sich wendelförmig um die Nockenträgerachse windet.

Auf jedem Nockenträger 2 sind zwei Nocken angeordnet, wobei bei jedem No- cken aus dem gleichen Grundkreis axial versetzt zwei unterschiedliche Nocken- laufbahnen 6,7 bzw. 8,9 hervorgehen. Der zwischen den zwei Nocken gelegene zylindrische Bereich der Mantelfläche jedes Nockenstücks 2 ist als Lagerfläche für ein Nockenwellenlager 3 ausgebildet.

Wie in den Figuren 3,5, 6 und 7 dargestellt ist jeder Nockenträger 2 mit dieser zylindrischen Lagerfläche in einem Nockenwellenlagerbock 3 des Zylinderkopfes 31 drehbar und axial verschiebbar gelagert.

Die beiden dem Nockenwellenlagerbock 3 zugewandten Stirnflächen der Nocken sind als Anlageflächen 18 und 19 ausgebildet. Dem entsprechend sind die den Nocken zugewandten Stirnflächen des Nockenwellenlagerbocks 3 als Anlageflä- che 17 bzw. 20 ausgebildet. Der Abstand zwischen den beiden Anlageflächen 17 und 18 der Nocken ist dabei größer als der Abstand der Anlageflächen 19 und 20 des Nockenwellenlagerbocks 3.

Dabei entspricht der maximale Abstand, den die Anlageflächen 17 und 19, bzw. die Anlageflächen 18 und 20 voneinander äufweisen können, der Breite der No- ckenlaufbahnen 6,7, 8,9, sowie der Wegstrecke, die ein Nockenträger durch die Axialkurven 10 und 11 der Schneckentriebe verschoben werden kann.

Die Gaswechselventile 27,28 der Brennkraftmaschine werden von den Nocken über Schlepphebel 21 betätigt, die zur Reibungsreduzierung mit einer Rolle 23 ausgebildet sind.

Den Schlepphebeln 21,22 zugeordnet ist in herkömmlicher bekannter Weise ein im Zylinderkopf ausgebildetes Spielausgleichselement 25 bzw. 26.

Wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt weist die Innenseite der Nockenträger 2 zwei zueinander parallele, axial beabstandete, den gesamten Innenumfang des Nockenträgers umlaufende Rastrillen 34,35 auf. Die Rastrillen sind näherungs- weise v-förmig ausgebildet, wobei die Kannten der v-förmigen Rastrille abgerun- det sind.

Die beiden Rastrillen 34,35 sind mit von radial außen nach radial innen schräg verlaufenden Rillenwänden ausgebildet, die konische Flächen 36 bzw. 37 bilden, wobei die konische Fläche 36 der Rille 34 einen Steigungswinkel a zur Drehach- se der Nockenwelle 1 und die Fläche 37 der Rille 35 einen Steigungswinkel ß zur Drehachse der Nockenwelle 1 aufweist.

In der Nockenwelle ist-wie in den Figuren 5,6, 7 dargestellt ist-in einer in radi- aler Richtung ausgebildeten Sackbohrung 38 eine Arretierkugel 40 bekannter Art verschiebbar gelagert. Die Arretierkugel 40 ist über einer Spiraldruckfeder 39, welche sich mit ihrem einen Ende in dem als Gegenlager ausgebildeten Boden der Sackbohrung 38 abstützt und welche sich mit dem anderen Ende an der Kugel 40 abstützt, derart vorgespannt, dass die Arretierkugel 40 nach radial au- ßen gegen die radiale Innenfläche des Nockenträgers 2 vorgespannt an dieser anliegt.

Der Abstand der konischen Flächen 36 und 37 der beiden Rillen 34 bzw. 35 zu- einander sowie die axiale Position der Sackbohrung 38 sind dabei so aufeinan- der abgestimmt, dass bei Anlage der Anlagefläche 18 des Nockens 8 an der Anlagefläche 20 des Lagerbocks 3 die Arretierkugel 40 an der konischen Fläche 37 anliegt-wie in Figur 7 dargestellt ist-und dass bei Anlage der Anlagefläche 19 des Nockens 7 an der Anlagefläche 17 des Nockenlagerbocks 3 die Arretier-

kugel 40 an der konischen Fläche 36 der Rille 34 anliegt-wie in Figur 5 und Figur 6 dargestellt ist.

Auf diese Weise wird in der in den Figuren 5 und 6 dargestellten Position des Nockenträgers 2, in der die Anlagefläche 19 des Nockens 7 an der Anlagefläche 17 des Lagerbocks 3 anliegt, über die Arretierkugel 40 und die konische Fläche 36 der Umfangsrille 34 eine Axialkraft von der Nockenwelle 1 in den Nockenträ- ger 2 eingeleitet, die in Gegenrichtung zu der von der vom Lagerbock 3 über die Anlagefläche 17 auf die Anlagefläche 19 des Nockens 9 einwirkenden Axialkraft gerichtet ist. Auf diese Weise ist der Nockenträger 2 für beide axiale Richtungen fixiert.

Bei der in Figur 7 dargestellten Position des Nockenträgers 2, in welcher die Anlagefläche 18 des Nockens 8 in Berührkontakt zur Anlagefläche 20 des La- gerbocks 3 steht, steht die Arretierkugel 40 in Berührkontakt zur konischen Flä- che 37 der zweiten Umfangsrille 35, wodurch von der Nockenwelle 1 in den No- ckenträger 2 eine Axialkraft eingeleitet wird, die der von der Anlagefläche 20 des Lagerbocks 3 über die auf die Anlagefläche 18 des Nockens 8 einwirkenden Axialkraft entgegengerichtet ist. Auch in dieser Betriebsposition ist der Nocken- träger 2 axial in beide Richtungen fixiert.

Eine gegenüber dem Zylinderkopf unterschiedliche Ausdehnungen der Grundno- ckenwelle bewirkt lediglich ein geringfügiges Verschieben des Kontaktpunktes zwischen der Kugel 40 und der konischen Fläche 36 (erste Position wie in Figur 6 dargestellt) oder der konischen Fläche 37 (zweite Position wie in Figur 7 dar- gestellt). Dabei wird weiterhin über die Kugel 40 entsprechend der Neigung a bzw. ß der konischen Flächen 36,37 die erforderliche Axialkraft in den Nocken- träger 2 eingeleitet.

Die Verstellung der Hubventilsteuerung von dem in den Figuren 5 und 6 darge- stellten Betriebszustand in den in Figur 7 dargestellten Betriebszustand erfolgt dadurch, dass-wie in Figur 6 dargestellt ist-der Mitnehmerstift 14 eines im Zy- linderkopf 31 angeordneten elektrischen Aktuators, welcher der Axialkurve 10 zugeordnet ist, in die als Vertiefung ausgebildete Axialkurve 10 eingreift. Durch die Drehung der Nockenwelle 1 und des Nockenträgers 2 wird durch Berühr- kontakt zwischen dem Mitnehmerstift 14 und den Rillenwänden der Axialkurve 10 der Nockenträger 2 axial soweit nach links verschoben, bis die durch die Feder 39 vorgespannte Kugel 40 in die Rille 35 des Nockenträgers 2 überläuft.

Während die Kugel 40 bei weiterem axialen Verschieben des Nockenträgers 2 entlang der konischen Fläche 37 abrollt, bewegt sich die Anlagefläche 18 des

Nockens 8 auf die Anlagefläche 20 des Lagerbocks 3 zu und gerät mit dieser in axialen Berührkontakt. Die Kugel 40 steht dabei immer noch in axialem Berühr- kontakt mit der Anlagefläche 37. Der Nockenträger 2 ist axial fixiert. Der Mitneh- merstift 14 wird mittels des elektrischen Aktuators 12 in bekannter Weise wieder aus der als Umfangsrille ausgebildeten Axialkurve 10 herausgezogen.

Zur Verstellung der Hubventilsteuerung von dem in Figur 7 dargestellten Be- triebszustand für die Hubventilsteuerung in die in den in Figur 5 und Figur 6 dar- gestellten Betriebszustand wird der Mitnehmerstift 15 eines der Axialkurve 11 zugeordneten und im Zylinderkopf 31 angeordneten elektrischen Aktuators 13 vom Aktuator in die als Vertiefung ausgebildete Axialkurve 11 eingeführt.

Durch die Drehung der Nockenwelle 1 wird über den Berührkontakt zwischen den Rillenwänden der Axialkurve 11 und dem Mitnehmerstift 15 der Nockenträ- gers 2 in Figur 7 axial nach rechts verschoben, so dass die Arretierkugel 40 ent- lang der Kontur der konischen Fläche 37 entgegen der Federkraft der Feder 39 zunächst aus der Rille 35 herausrollt bis die Arretierkugel 40 entlang der Kontur der konischen Fläche 36 in die Rille 34 durch die Rückstellkraft der Feder 39 eindringt und die Anlagefläche 17 des Nockens 7 in Berührkontakt mit der Anla- gefläche 19 des Lagerbocks 3 kommt. Der Berührkontakt zwischen Mitnahme- kugel 40 und konischer Fläche 36 bleibt erhalten. Der Nockenträger 2 ist durch die Anlage zwischen Anlagefläche 17 des Nockens 7 und der Anlagefläche 19 des Lagerbocks 3 einerseits und durch die Anlage zwischen Konus 36 und Arre- tierkugel 40 andererseits axial in beide Richtungen fixiert. Der Mitnehmerstift 15 wird mit Hilfe des elektrischen Aktuators 13 in bekannter Weise aus der Um- fangsrille der Axialkurve 11 herausgezogen.

Die Betätigung der elektrischen Aktuatoren wir in bekannter, nicht näher darge- stellter Weise vom nicht dargestellten Motorsteuergerät gesteuert.

Die Winkel a und ß werden dabei so-je nach individuellem Erfordernis-dimen- sioniert, dass die erforderliche axiale Fixierkraft in den Betriebsstellungen für die Hubventilsteuerung gewährleistet und ein Lösen der Arretierverbindung nach Eingriff der Mitnahmestifte 14 bzw. 15 in die Umfangsrillen 10 bzw. 11 beim Ver- drehen der Nockenwelle 1 in deren Betriebsrichtung sichergestellt ist. Beispiels- weise sind die Winkel a und ß gleich groß zwischen 15° und 45° beispielsweise zu jeweils 30° gewählt.

Auch wenn in den dargestellten Ausführungsbeispielen die konischen Flächen 36 und 37 längs ihrer axialen Erstreckung jeweils einen konstanten Steigungswinkel a und ß aufweisen, ist es auch denkbar-soweit ein dynamischer Axialkraftver- lauf sinnvoll ist-, die Steigung einer oder beider konischen Flächen 36 und 37 mit in axialer Richtung stetig veränderlichem Steigungswinkel a bzw. ß auszubil- den.

Die vier Nockenträger 2 der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Nockenwelle 1, können auf diese Weise individuell durch die zugeordneten Aktuatoren 12 bzw.

13 zwischen ihren beiden Betriebspositionen zur Hubventiisteuerung verstellt werden.

Eine derartige Ausbildung der Verstellung der Hubventilsteuerung ist sowohl für eine lediglich Einlassventile steuernde Einlassnockenwelle 1 als auch auf einer lediglich Auslassventile steuernde Auslassnockenwelle 16 möglich. Ebenso ist es möglich, eine derartige Ausbildung auch auf einer Nockenwelle vorzusehen, die sowohl Einlassventile als auch Auslassventile steuert.

Bei einem Verbrennungsmotor, der-wie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist- zwei Nockenwellen 1 und 16 aufweist, von denen die eine lediglich zur Steue- rung der Einlassventile und die andere lediglich zur Steuerung der Auslassventile ausgebildet ist, ist es möglich die in den obigen Ausführungen dargestellte Ver- stellung der Hubventilsteuerung lediglich an einer der beiden Nockenwellen oder aber an beiden Nockenwellen auszubilden.

Eine derartige Ausbildung einer gesteuerten Verstellung der Hubventilsteuerung ist auch an Verbrennungsmotoren mit mehr oder weniger Zylindern als die im Ausführungsbeispiel dargestellten vier Zylinder möglich. Eine derartige Ausbil- dung der gesteuerten Verstellung der Hubventilsteuerung ist auch an unter- schiedlichen Zylinderanordnungen von Motoren möglich, beispielsweise bei Rei- henmotoren, V-Motoren oder VR-oder W-Motoren. Die dargestellte Hubven- tilsteuerungsverstellung ist sowohl an fremdgezündeten als auch an selbstge- zündeten Verbrennungsmotoren möglich.