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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solcher Ventiltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs wie beispielsweise eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2013 019 000 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Ventiltrieb weist wenigstens eine um eine Drehachse drehbare Nockenwelle sowie wenigstens ein Kulissenelement auf, welches drehfest mit der Nockenwelle verbunden und in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zur Nockenwelle verschiebbar ist. Dabei weist das Kulissenelement eine außenumfangsseitige Mantelfläche mit wenigstens einer Schaltkulisse auf, mittels welcher eine Drehbewegung des Kulissenelements in eine Verschiebung des Kulissenelements in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu der Nockenwelle umwandelbar ist. Hierzu verläuft beispielsweise zumindest ein Teil- beziehungsweise Längenbereich der Schaltkulisse in einer Ebene, welche schräg zur Drehachse verläuft, um welche die Nockenwelle und somit das Kulissenelement drehbar sind. Insbesondere verläuft zumindest ein die Schaltkulisse zumindest teilweise in axialer Richtung der Nockenwelle begrenzender Wandungsbereiche in der schräg zur Drehachse verlaufenden Ebene beziehungsweise wenigstens eine Tangentialebene an den Wandungsbereich verläuft schräg zur Drehachse. Hierzu ist beispielsweise zumindest der zuvor genannte Teil- beziehungsweise Längenbereich bogenförmig ausgebildet.
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Bei der
DE 10 2013 019 000 A1 wird beispielsweise in radialer Richtung der Nockenwelle ein Stift in die Schaltkulisse hineinbewegt, sodass der Stift in die Schaltkulisse eingreift. Werden die Nockenwelle und somit das Kulissenelement um die Drehachse relativ zu dem Stift gedreht, und kommt dann der Stift in Stützanlage mit dem genannten Wandungsbereich, so wird die Drehung des Kulissenelements um die Drehachse in eine translatorische Bewegung und somit in eine Verschiebung des Kulissenelements entlang der Drehachse umgewandelt, wobei das Kulissenelement in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser verschoben wird.
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Der Ventiltrieb weist ferner eine zumindest teilweise in der Nockenwelle aufgenommene und mittels des Kulissenelements in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zur Nockenwelle verschiebbare Schaltstange auf, mittels welcher eine Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils beeinflussbar ist. Die Schaltstange ist in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser über das Kulissenelement verschiebbar, indem das Kulissenelement in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser verschoben wird. Dabei ist beispielsweise die Schaltstange mit dem Kulissenelement verbunden, sodass die Schaltstange mit dem Kulissenelement in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu der Nockenwelle mitbewegbar ist. Beispielsweise kann durch Verschieben der Schaltstange zwischen einem Motorbremsbetrieb und einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine umgeschaltet werden, indem beispielsweise mittels der Schaltstange zwischen einer durch einen ersten Nocken bewirkten Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils und einer durch einen vom ersten Nocken unterschiedlichen zweiten Nocken bewirkten Betätigung des Gaswechselventils umgeschaltet werden kann. Dabei ist der erste Nocken beispielsweise ein Befeuerungsnocken, wobei der zweite Nocken beispielsweise ein sogenannter Bremsnocken ist. Wird beispielsweise das Gaswechselventil mittels des Befeuerungsnockens betätigt, so ist dadurch der befeuerte Betrieb der Verbrennungskraftmaschine eingestellt. Wird beispielsweise das Gaswechselventil mittels des Bremsnockens betätigt, so ist dadurch der Motorbremsbetrieb eingestellt. Mittels der Schaltstange könnte gegebenenfalls die Nockenwelle selbst verstellt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Beeinflussung des Gaswechselventils realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Ventiltrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders vorteilhafte Beeinflussung der Betätigung des Gaswechselventils realisieren lässt, ist erfindungsgemäß wenigstens eine Hülse vorgesehen, wobei wenigstens ein Längenbereich des um die Drehachse relativ zu der wenigstens einen Hülse drehbaren Kulissenelements in der wenigstens einen Hülse aufgenommen ist. Ferner ist die wenigstens eine Hülse in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser verschiebbar.
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Erfindungsgemäß ist darüber hinaus wenigstens ein Formschlusselement an der wenigstens einen Hülse vorgesehen, wobei das Formschlusselement in einen zumindest teilweise in dem Längenbereich angeordneten Kulissenbereich der Schaltkulisse eingreift. Außerdem ist wenigstens eine Fixiereinrichtung vorgesehen, welche zwischen wenigstens einem Freigabezustand als erster Zustand und wenigstens einem Fixierzustand als zweiter Zustand umschaltbar ist. In dem Freigabezustand gibt die Fixiereinrichtung die Verschiebbarkeit der wenigstens einen Hülse relativ zu der Nockenwelle frei. In dem Fixierzustand unterbindet die Fixiereinrichtung die Verschiebbarkeit der wenigstens einen Hülse in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser.
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Dabei bewegt sich das Formschlusselement bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement und der wenigstens einen Hülse entlang des Kulissenbereiches, wobei das Formschlusselement infolge einer Umschaltung der Fixiereinrichtung von einem der Zustände in den anderen Zustand unter formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Kulissenbereich eine Verschiebung des Kulissenelements und somit der Schaltstange in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser bewirkt.
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Dies bedeutet, dass das Formschlusselement insbesondere infolge des Umschaltens der Fixiereinrichtung bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement und der Hülse mittels des Kulissenbereiches, insbesondere mittels wenigstens einer Kulissenbahn des Kulissenbereiches, derart geführt wird, dass die Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement und der wenigstens einen Hülse mittels des Kulissenbereiches und mittels des Formschlusselements in eine Verschiebung des Kulissenelements in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu der Nockenwelle umgewandelt wird. Dadurch wird die Schaltstange über das Kulissenelement in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser verschoben, um dadurch die Betätigung des Gaswechselventils zu beeinflussen. Beispielsweise ist die Schaltstange mit dem Kulissenelement verbunden, sodass die Schaltstange mit dem Kulissenelement in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu der Nockenwelle mitverschiebbar ist.
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Das Formschlusselement kann beispielsweise als Stift oder Kugel ausgebildet sein, wobei sich das Formschlusselement entlang des Kulissenbereiches bewegt, wenn das Kulissenelement relativ zu der wenigstens einen Hülse gedreht wird. Dabei rollt beispielsweise die Kugel entlang des Kulissenbereiches. Dabei kann das Formschlusselement beispielsweise formschlüssig mit der wenigstens einen Hülse zusammenwirken, indem das Formschlusselement beispielsweise in wenigstens eine Ausnehmung, insbesondere Laufbahn, der wenigstens einen Hülse eingreift. Ferner ist es denkbar, dass das Formschlusselement formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/der kraftschlüssig mit der wenigstens einen Hülse zusammenwirkt beziehungsweise an dieser gehalten oder festgelegt ist.
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Da das Formschlusselement an der wenigstens einen Hülse vorgesehen beziehungsweise gehalten und dabei vorzugsweise gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert ist, und da das Formschlusselement in den Kulissenbereich eingreift, wirkt das Kulissenelement formschlüssig mit dem Formschlusselement zusammen, wobei das Formschlusselement seinerseits formschlüssig mit der wenigstens einen Hülse zusammenwirkt und/oder anderweitig an dieser vorgesehen beziehungsweise gehalten und dadurch beispielsweise gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert ist. Beispielsweise ist auch die wenigstens eine Hülsen gegen eine Drehung um die Drehachse gesichert, sodass das an der wenigstens einen Hülse vorgesehene, insbesondere gehaltene, Formschlusselement definiert gehalten beziehungsweise geführt wird. Die wenigstens eine Hülse ist dabei jedoch mit dem Formschlusselement in axialer Richtung beziehungsweise entlang der Drehachse verschiebbar, insbesondere relativ zu der Nockenwelle, um dadurch eine axiale Verschiebung des Kulissenelements zu bewirken. Somit wirkt das Kulissenelement über das Formschlusselement formschlüssig mit der Hülse zusammen. Verbleibt beispielsweise die Fixiereinrichtung nach ihrer Umschaltung von dem Freigabezustand in den Fixierzustand und somit nach der dadurch bewirkten axialen Verschiebung des Kulissenelements und somit der Schaltstange in dem Fixierzustand, so unterbleibt beispielsweise eine axiale Verschiebung des Kulissenelements und somit der Schaltstange, insbesondere während die Fixiereinrichtung in ihrem Fixierzustand gehalten wird.
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Erfolgt dann beispielsweise eine Umschaltung der Fixiereinrichtung von dem zuvor eingestellten Fixierzustand in den Freigabezustand, sodass die Fixiereinrichtung die axiale Verschiebbarkeit der wenigstens einen Hülse freigibt, so bewirkt beispielsweise das Formschlusselement bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement und der wenigstens einen Hülse infolge der genannten Umschaltung der Fixiereinrichtung von dem Fixierzustand in den Freigabezustand eine Verschiebung des Kulissenelements und somit der Schaltstange in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu der Nockenwelle.
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Somit ist es beispielsweise möglich, das Kulissenelement und über dieses die Schaltstange axial relativ zu der Nockenwellen hin- und herzubewegen. Aus einem Umschalten der Fixiereinrichtung aus dem Freigabezustand in den Fixierzustand resultiert beispielsweise eine axiale Verschiebung des Kulissenelements in eine mit der Drehachse der Nockenwelle zusammenfallende erste Richtung. Aus einer Umschaltung der Fixiereinrichtung aus dem Fixierzustand in den Freigabezustand resultiert beispielsweise eine axiale Verschiebung des Kulissenelements in eine mit der Drehachse zusammenfallende und der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung, sodass das Kulissenelement und über dieses die Schaltstange bedarfsgerecht in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser hin- und herbewegt werden können.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb sind dabei besonders schnelle und exakte Schaltzeiten des Kulissenelements und somit der Schaltstange, insbesondere unabhängig von einer elektrischen Ansteuerung, möglich, sodass die Betätigung des Gaswechselventils besonders vorteilhaft beeinflusst werden kann. Ferner reicht die Verwendung genau eines Aktors aus, um das Kulissenelement und somit die Schaltstange sowohl in die erste Richtung als auch in die zweite Richtung zu verschieben. Bei diesem genau einen Aktor handelt es sich beispielsweise um die Fixiereinrichtung, welche beispielsweise als elektrischer Aktor, das heißt als elektrisch betreibbarer beziehungsweise betätigbarer Aktor ausgebildet ist. Somit können die Teileanzahl, das Gewicht, der Bauraumbedarf und die Kosten des Ventiltriebs besonders gering gehalten werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb kann die Betätigung des Gaswechselventils insbesondere dadurch beeinflusst werden, dass durch axiales Verschieben der Schaltstange relativ zu der Nockenwelle zwischen einer durch einen ersten Nocken bewirkten beziehungsweise bewirkbaren Betätigung des Gaswechselventils und einer durch einen von dem ersten Nocken unterschiedlichen zweiten Nocken bewirkten beziehungsweise bewirkbaren Betätigung des Gaswechselventils umgeschaltet werden kann.
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Der erste Nocken ist beispielsweise als Befeuerungsnocken ausgebildet, wobei der zweite Nocken beispielsweise als sogenannter Bremsnocken ausgebildet ist. Wird das beispielsweise als Auslassventil ausgebildete Gaswechselventil beispielsweise mittels des Befeuerungsnockens betätigt, so ist ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine eingestellt. Wird jedoch beispielsweise das als Auslassventil ausgebildete Gaswechselventil mittels des Bremsnockens betätigt, so ist dadurch beispielsweise ein Motorbremsbetrieb beziehungsweise eine Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine eingestellt. Somit ist es mittels des erfindungsgemäßen Ventiltriebs möglich, besonders schnell und zu exakten Zeitpunkten zwischen dem Motorbremsbetrieb und dem befeuerten Betrieb umzuschalten. Die Nocken unterscheiden sich dabei beispielsweise hinsichtlich ihrer jeweiligen Außenkonturen beziehungsweise Nockenprofilen, sodass das Gaswechselventil mittels der Nocken unterschiedlich betätigt, das heißt insbesondere geöffnet, werden kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Fixiereinrichtung wenigstens einen Magneten, insbesondere einen Elektromagneten, zum Bereitstellen von magnetischen Kräften aufweist, mittels welchen die Verschiebbarkeit der wenigstens einen Hülse in dem Fixierzustand unterbunden ist. Dies bedeutet, dass der Magnet die magnetischen Kräfte zumindest in dem Fixierzustand bereitstellt, um mittels der magnetischen Kräfte die axiale Verschiebbarkeit der wenigstens einen Hülse zu unterbinden. Durch den Einsatz eines Magneten, insbesondere eines Elektromagneten, kann die Fixiereinrichtung besonders bedarfsgerecht sowie schnell und präzise zwischen dem Fixierzustand und dem Freigabezustand umgeschaltet werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mehrzahl von an der wenigstens einen Hülse vorgesehenen Formschlusselementen vorgesehen. Hierdurch kann eine besonders schnelle axiale Bewegung des Kulissenelements und somit der Schaltstange realisiert werden. Ferner können übermäßige Belastungen und somit Belastungsspitzen vermieden werden, sodass ein besonders verschleißarmer Betrieb darstellbar ist. Die vorigen und folgenden Ausführungsformen zu dem wenigstens einen an der wenigstens einen Hülse vorgesehenen Formschlusselement können ohne weiteres auch auf die anderen an der wenigstens einen Hülse vorgesehenen Formschlusselement übertragen werden und umgekehrt.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in der Nockenwelle wenigstens ein Federelement angeordnet ist, über welches die Schaltstange in axialer Richtung der Nockenwelle an dieser abstützbar ist. Das Federelement ist insbesondere dazu ausgebildet, eine in axialer Richtung der Nockenwelle wirkende Federkraft bereitzustellen, welche einerseits an der Nockenwelle und andererseits an der Schaltstange in axialer Richtung der Nockenwelle abstützbar ist. Mittels der Federkraft kann beispielsweise die Schaltstange in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser bewegt und/oder in wenigstens einer Stellung gehalten werden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb, insbesondere eine besonders bedarfsgerechte axiale Bewegung der Schaltstange, realisierbar ist. Durch die Anordnung des Federelements in der Nockenwelle kann ferner der Bauraumbedarf des Ventiltriebs besonders gering gehalten werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Feder vorgesehen. Vorzugsweise sind die Feder und das genannte Federelement als voneinander unterschiedliche Bauelemente ausgebildet. Mittels der Feder ist die wenigstens eine Hülse in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser in Richtung der Fixiereinrichtung verschiebbar. Durch die Verwendung der Feder kann beispielsweise die Anzahl an aktiven Stellgliedern beziehungsweise Aktoren besonders gering gehalten werden, sodass die Kosten, das Gewicht, die Teileanzahl und der Bauraumbedarf des Ventiltriebs besonders gering gehalten werden können.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine zweite Hülse vorgesehen, wobei ein zweiter Längenbereich des um die Drehachse relativ zu den Hülsen drehbaren Kulissenelements in der zweiten Hülse aufgenommen ist. Außerdem ist an der zweiten Hülse wenigstens ein zweites Formschlusselement vorgesehen, welches in einen zumindest teilweise in dem zweiten Längenbereich angeordneten zweiten Kulissenbereich der Schaltkulisse eingreift. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur ersten Hülse und zum ersten Formschlusselement sind ohne weiteres auch auf die zweite Hülse und das zweite Formschlusselement übertragbar und umgekehrt. Durch die Verwendung des ersten und des zweiten Formschlusselements und durch die Verwendung des ersten Kulissenbereiches und des zweiten Kulissenbereiches können besonders schnelle Schaltzeiten realisiert werden.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn eine Mehrzahl von an der zweiten Hülse vorgesehenen zweiten Formschlusselementen vorgesehen ist, wodurch übermäßige Belastungen vermieden werden können.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die wenigstens eine Hülse in dem Freigabezustand in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser verschiebbar ist, wobei die andere Hülse sowohl in dem Freigabezustand als auch in dem Fixierzustand in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser festgelegt beziehungsweise gesichert ist. Während somit die wenigstens eine Hülse gezielt erwünschte Bewegungen relativ zur Nockenwelle in axialer Richtung der Nockenwelle ausführen kann, sind solche axialen Relativbewegungen zwischen der anderen Hülse und der Nockenwelle nicht vorgesehen, wodurch die Komplexität des Ventiltriebs besonders gering gehalten werden kann.
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Um eine besonders schnelle Verschiebung des Kulissenelements und somit der Schaltstange in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser zu realisieren, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass beide Hülsen in dem Freigabezustand in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zu dieser verschiebbar sind.
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Um ferner den, insbesondere axialen, Bauraumbedarf des Ventiltriebs besonders gering halten zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Fixiereinrichtung in axialer Richtung der Nockenwelle zwischen den Hülsen angeordnet ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs, mit wenigstens einer Nockenwelle, mit wenigstens einer zumindest teilweise in der Nockenwelle aufgenommenen Schaltstange, und mit zwei in axialer Richtung der Nockenwelle relativ zueinander und relativ zu der Nockenwelle verschiebbaren Hülsen, mittels welchen eine axiale Verschiebung der Schaltstange relativ zu der Nockenwelle bewirkbar ist;
- 2 ausschnittsweise eine weitere schematische Darstellung des Ventiltriebs gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 ausschnittsweise eine weitere schematische Darstellung des Ventiltriebs gemäß der ersten Ausführungsform;
- 4 ausschnittsweise eine weitere schematische Darstellung des Ventiltriebs gemäß der ersten Ausführungsform;
- 5 ausschnittsweise eine weitere schematische Darstellung des Ventiltriebs gemäß der ersten Ausführungsform;
- 6 ausschnittsweise eine weitere schematische Darstellung des Ventiltriebs gemäß der ersten Ausführungsform;
- 7 ausschnittsweise eine weitere schematische Darstellung des Ventiltriebs gemäß der ersten Ausführungsform;
- 8 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Ventiltriebs;
- 9 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Ventiltriebs; und
- 10 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der dritten Ausführungsform des Ventiltriebs.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform eines Ventiltriebs 10 für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welches beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Nutzkraftwagen, ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei als Hubkolbenmaschine beziehungsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine werden dem Brennraum Luft und Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. Dadurch entsteht in dem Brennraum (Zylinder) ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches gezündet wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine.
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Dabei ist dem Zylinder wenigstens ein Auslasskanal zugeordnet, mittels welchem das Abgas aus dem Zylinder abführbar ist. Dem Auslasskanal ist dabei ein als Auslassventil ausgebildetes Gaswechselventil zugeordnet, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. Dabei wird der Ventiltrieb 10 - wie im Folgenden noch näher erläutert wird - genutzt, um das Gaswechselventil (Auslassventil) zu betätigen, das heißt aus der Schließstellung in die Offenstellung zu bewegen. In der Schließstellung versperrt das Auslassventil den zugeordneten Auslasskanal fluidisch. In der Offenstellung hingegen gibt das Auslassventil den Auslasskanal frei.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann der Zylinder beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine insgesamt zwischen einem Motorbremsbetrieb und dem befeuerten Betrieb umgeschaltet werden. Während des Motorbremsbetriebs unterbleiben im Zylinder ablaufende Verbrennungsvorgänge. Im Motorbremsbetrieb ist eine Motorbremse der Verbrennungskraftmaschine aktiviert beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine fungiert als Motorbremse, mittels welcher Räder des Kraftfahrzeugs und somit das Kraftfahrzeug insgesamt abgebremst werden können.
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Dabei kann zwischen dem Motorbremsbetrieb und dem befeuerten Betrieb umgeschaltet werden, indem zwischen einer mittels eines ersten Nockens bewirkten beziehungsweise bewirkbaren Betätigung des Auslassventils und einer mittels eines von dem ersten Nocken unterschiedlichen zweiten Nockens bewirkten beziehungsweise bewirkbaren Betätigung des Auslassventils umgeschaltet wird. Der erste Nocken ist beispielsweise ein Befeuerungsnocken, wobei der zweite Nocken beispielsweise ein Bremsnocken ist. Wird das Auslassventil beispielsweise mittels des Befeuerungsnockens betätigt, während eine durch den Bremsnocken bewirkte Betätigung des Auslassventils unterbleibt, so ist der befeuerte Betrieb eingestellt. Wird das Auslassventil hingegen mittels des Bremsnockens betätigt, während eine durch den Befeuerungsnocken bewirkte Betätigung des Auslassventils unterbleibt, so ist dadurch der Motorbremsbetrieb eingestellt. Dies bedeutet, dass während des befeuerten Betriebs das Auslassventil mittels des Befeuerungsnockens betätigt wird, während eine durch den Bremsnocken bewirkte Betätigung des Auslassventils unterbleibt. Während des Motorbremsbetriebs wird das Auslassventil mittels des Bremsnockens betätigt, während eine durch den Befeuerungsnocken bewirkte Betätigung des Auslassventils unterbleibt.
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Die genannten Nocken sind beispielsweise auf einer in
1 ausschnittsweise erkennbaren Nockenwelle
12 des Ventiltriebs
10 angeordnet und in axialer Richtung der Nockenwelle
12 aufeinanderfolgend beziehungsweise nebeneinander angeordnet. Dabei sind die Nockenwelle
12 und somit die genannten Nocken um eine Drehachse
14, insbesondere relativ zu einem Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine, drehbar, da die Nocken beispielsweise auf der Nockenwelle
12 angeordnet und drehfest mit der Nockenwelle
12 verbunden sind. Das genannte Gehäuseelement ist beispielsweise ein Zylinderkopf, wobei die Nockenwelle
12 an dem Gehäuseelement um die Drehachse
14 relativ zu dem Gehäuseelement drehbar gelagert ist. Die zuvor beschriebene Umschaltung zwischen der mittels des Befeuerungsnockens bewirkten Betätigung des Auslassventils und der mittels des Bremsnockens bewirkten Betätigung des Auslassventils ist beispielsweise hinlänglich in der
DE 10 2013 019 000 A1 beschrieben, deren Inhalt vollumfänglich als Teil der vorliegenden Offenbarung anzusehen ist.
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Der Ventiltrieb 10 umfasst ein Kulissenelement 16, welches drehfest mit der Nockenwelle 12 verbunden und somit von der Nockenwelle 12 antreibbar ist, sodass sich das Kulissenelement 16 beispielsweise bei einer Drehung der Nockenwelle 12 um die Drehachse 14 mit der Nockenwelle 12 um die Drehachse 14 mitdreht. Das Kulissenelement 16 ist jedoch in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zur Nockenwelle 12 verschiebbar. Diese axiale Verschiebbarkeit des Kulissenelements 16 relativ zur Nockenwelle 12 ist in 1 durch einen Pfeil 18 veranschaulicht. Das Kulissenelement 16 weist eine außenumfangsseitige Mantelfläche 20 mit wenigstens einer Schaltkulisse 22 auf, mittels welcher eine Drehbewegung des Kulissenelements 16 um die Drehachse 14 in eine Verschiebung des Kulissenelements 16 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zur Nockenwelle 12 umwandelbar ist.
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Außerdem umfasst der Ventiltrieb 10 eine zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in der Nockenwelle 12 aufgenommene und mittels des Kulissenelements beziehungsweise über das Kulissenelement 16 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zur Nockenwelle 12 verschiebbare Schaltstange 24, mittels welcher eine Betätigung des Auslassventils beeinflussbar ist. Durch axiales Verschieben der Schaltstange 24 relativ zur Nockenwelle 12 kann zwischen der durch den Befeuerungsnocken bewirkte Betätigung des Auslassventils und der durch den Bremsnocken bewirkten Betätigung des Auslassventils und somit zwischen dem Motorbremsbetrieb und dem befeuerten Betrieb umgeschaltet werden. Die Schaltstange 24 ist beispielsweise, insbesondere zumindest mittelbar, mit dem Kulissenelement 16 verbunden und somit mit dem Kulissenelement 16 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser verschiebbar. Wird das Kulissenelement 16 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu der Nockenwelle 12 verschoben, so wird die Schaltstange 24 mit dem Kulissenelement 16 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser mitverschoben. Somit kann durch axiales Verschieben des Kulissenelements 16 und der Schaltstange 24 relativ zur Nockenwelle 12 zwischen dem Motorbremsbetrieb und dem befeuerten Betrieb umgeschaltet werden. Wie zuvor angedeutet wurde, wird die axiale Verschiebung des Kulissenelements 16 und somit der Schaltstange 24 relativ zur Nockenwelle 12 mittels der Kulissenbahn 22 bewirkt.
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Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des Ventiltriebs 10 und insbesondere schnelle und exakte Schaltzeiten realisieren zu können, umfasst der Ventiltrieb 10 zwei Hülsen 26 und 28, welche jeweils wenigstens eine innenumfangsseitige Mantelfläche 30 beziehungsweise 32 mit wenigstens einer jeweiligen Ausnehmung 34 beziehungsweise 36 aufweisen. Dabei ist ein erster Längenbereich 38 des Kulissenelements 16 in der Hülse 26 aufgenommen, wobei ein sich in axialer Richtung des Kulissenelements 16 an den ersten Längenbereich 38 anschließender zweiter Längenbereich 40 des Kulissenelements 16 in der Hülse 28 aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass die Hülse 26 den Längenbereich 38 des Kulissenelements 16 in Umfangsrichtung des Kulissenelements 16 vollständig umlaufend umgibt. Ferner umgibt beispielsweise die Hülse 28 den zweiten Längenbereich 40 des Kulissenelements 16 in Umfangsrichtung des Kulissenelements 16 vollständig umlaufend. Ferner ist das Kulissenelement 16 um die Drehachse 14 relativ zu den Hülsen 26 und 28 drehbar. Bei der in 1 bis 7 veranschaulichten ersten Ausführungsform des Ventiltriebs 10 sind beide Hülsen 26 und 28 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu der Nockenwelle 12 und relativ zueinander verschiebbar.
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Die Schaltkulisse 22 weist einen zumindest teilweisen im ersten Längenbereich 38 angeordneten ersten Kulissenbereich 42 mit einer Mehrzahl von Kulissenbahnen 44a-d auf. Ferner weist die Schaltkulisse 22 einen zumindest teilweise in dem zweiten Längenbereich 40 angeordneten zweiten Kulissenbereich 46 mit mehreren Kulissenbahnen 48a, b auf. Dem Kulissenbereich 42 und der dem Kulissenbereich 42 zugeordneten Ausnehmung 34 sind mehrere, insbesondere drei, erste Formschlusselemente in Form von Kugeln 50 zugeordnet, welche sowohl in die Ausnehmung 34 der Hülse 26 als auch in den Kulissenbereich 42 eingreifen. Somit sind die Kugeln 50 jeweils teilweise in der Ausnehmung 34 und in dem Kulissenbereich 42 aufgenommen. Insbesondere ist je Kugel 50 eine korrespondierende Ausnehmung 34 vorgesehen, sodass die Hülse 26 beispielsweise mehrere Ausnehmungen 34 aufweist.
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Dem Kulissenbereich 46 und der dem Kulissenbereich 46 zugeordneten Ausnehmung 36 sind mehrere, insbesondere drei, zweite Formschlusselemente in Form von Kugeln 52 zugeordnet, welche sowohl in die Ausnehmung 36 als auch in den Kulissenbereich 46 eingreifen. Somit sind die Kugeln 52 jeweils teilweise in der Ausnehmung 36 und in dem Kulissenbereich 46 aufgenommen. Insbesondere ist je Kugel 52 eine korrespondierende Ausnehmung 36 vorgesehen, sodass die Hülse 28 beispielsweise mehrere Ausnehmungen 36 aufweist. Somit wirkt das Kulissenelement 16 über die Kulissenbereiche 42 und 46, die Kugeln 50 und 52 und die Ausnehmungen 34 und 36 formschlüssig mit den Hülsen 26 und 28 zusammen, insbesondere in axialer Richtung der Nockenwelle 24. Die Kugeln 50 und 52 sind jeweilige Formschlusselemente, wobei als die Formschlusselemente andere, von Kugeln unterschiedliche Formschlusselemente wie beispielsweise Stifte eingesetzt werden könnten.
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Die Hülsen 26 und 28 sind dabei gegen eine Drehung um die Drehachse 14, insbesondere relativ zu dem genannten Gehäuseelement, gesichert, sodass sich die Hülsen 26 und 28 nicht um die Drehachse 14, insbesondere relativ zu dem Gehäuseelement, drehen können. Die Kugeln 50 und 52 sind dabei an den Hülsen 26 und 28 derart vorgesehen, dass die Kugeln 50 und 52 gegen eine Drehung um die Drehachse 14, insbesondere relativ zu den Hülsen 26 und 28, gesichert sind. Somit können sich auch die Kugeln 50 und 52 (Formschlusselemente) nicht um die Drehachse 14 relativ zu den Hülsen 26 und 28 beziehungsweise relativ zu dem Gehäuseelement drehen.
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Aus 1 ist besonders gut erkennbar, dass die Kulissenbereiche 42 und 46 in axialer Richtung des Kulissenelements 16, dessen axiale Richtung mit der axialen Richtung der Nockenwelle 24 und somit der Drehachse 14 zusammenfällt, voneinander beabstandet sind. Ferner sind die Kulissenbereiche 42 und 46 voneinander getrennt. Auch die Ausnehmungen 34 und 36 sind voneinander getrennt. Unter dieser Trennung ist zu verstehen, dass beispielsweise die Kugeln 50 zwar entlang der Kulissenbahnen 44a-d und somit entlang des Kulissenbereichs 42 rollen und sich dabei gegebenenfalls in der jeweiligen Ausnehmung 34 um sich selbst drehen können, die Kugeln 50 können jedoch nicht von der jeweiligen Ausnehmung 34 in die jeweilige Ausnehmung 36 und nicht von dem Kulissenbereich 42 in den Kulissenbereich 46 rollen. Entsprechendes gilt für die Kugeln 52. Die Kugeln 52 können zwar entlang des Kulissenbereichs 46, das heißt entlang der Kulissenbahnen 48a, b rollen und sich gegebenenfalls in der jeweiligen Ausnehmung 36 um sich selbst drehen, die Kugeln 52 können jedoch nicht von der jeweiligen Ausnehmung 36 in die jeweilige Ausnehmung 34 und nicht von dem Kulissenbereich 46 in den Kulissenbereich 42 rollen. Da die Kugeln 50 beziehungsweise 52 in die Ausnehmung 34 beziehungsweise 36 sowie in den Kulissenbereich 42 beziehungsweise 46 eingreifen, werden die Kugeln 50 beziehungsweise 52 mittels der jeweiligen Ausnehmung 34 beziehungsweise 36 und mittels des Kulissenbereichs 42 beziehungsweise 46 geführt. Insbesondere werden die Kugeln 50 und 52 mittels der jeweiligen Ausnehmungen 34 und 36 und mittels der Hülsen 26 und 28 gegen eine Drehung um die Drehachse 14, insbesondere relativ zu dem Gehäuseelement, gesichert.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann mittels der Schaltkulisse
22, insbesondere mittels der Kulissenbereiche
42 und
46, eine Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement
16 und den Hülsen
26 und
28 in eine axiale Verschiebung des Kulissenelements
16 und somit der Schaltstange
24 relativ zur Nockenwelle
12 umgewandelt werden. Eine solche Umwandlung von Relativdrehungen in axiale Verschiebungen mittels Kulissenbahnen ist aus dem allgemeinen Stand der Technik und dabei beispielsweise aus der bereits zuvor erwähnten
DE 10 2013 019 000 A1 hinlänglich bekannt und wird im Folgenden nur kurz beschrieben. Um eine Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement
16 und den Hülsen
26 und
28 in eine axiale Verschiebung des Kulissenelements
16 umzuwandeln, weist der Kulissenbereich
42 beziehungsweise
46 wenigstens einen Längen- beziehungsweise Teilbereich auf, welcher beispielsweise in einer Ebene verläuft, welche sich schräg zur Drehachse
14 erstreckt. Mit anderen Worten weist der Kulissenbereich
42 beziehungsweise
46 wenigstens einen Wandungsbereich auf, welcher in der zuvor genannten, schräg zur Drehachse
14 verlaufenden Ebene verläuft beziehungsweise eine Tangentialebene an den Wandungsbereich verläuft schräg zur Drehachse
14. Dabei verläuft beispielsweise der zuvor genannte Teilbeziehungsweise Längenbereich oder der genannte Wandungsbereich zumindest im Wesentlichen bogenförmig, insbesondere in Umfangsrichtung des Kulissenelements
16. Durch diese Ausgestaltung beziehungsweise durch diesen Verlauf des Längenbeziehungsweise Teilbereichs oder des Wandungsbereichs kommen beispielsweise die jeweiligen Kugeln
50 beziehungsweise
52 bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement
16 und der jeweiligen Hülse
26 beziehungsweise
28 in Stützanlage mit dem genannten Wandungsbereich. Aus dieser Stützanlage resultiert beispielsweise eine in axialer Richtung der Nockenwelle
12 und somit entlang der Drehachse
14 wirkende Kraft, mittels welcher das Kulissenelement
16 und somit die Schaltstange
24 relativ zur Nockenwelle
12 axial verschoben werden können. Beispielsweise die Kulissenbahnen
44c,
44d und
48a weisen solche bogenförmig beziehungsweise schräg zur Drehachse
14 verlaufenden Wandungsbereiche auf, mit denen die Kugeln
50 beziehungsweise
52 in Stützanlage kommen können, um dadurch eine in axialer Richtung wirkende und aus einem auf das Kulissenelement
16 wirkenden Drehmoment, mittels welchem das Kulissenelement
16 relativ zu den Hülsen
26 und
28 gedreht wird, resultierende Kraft zu erzeugen, mittels welcher das Kulissenelement
16 in axialer Richtung relativ zur Nockenwelle
12 verschoben werden kann.
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Dabei sind die Hülsen 26 und 28 vorzugsweise radiale beziehungsweise in Umfangsrichtung der Nockenwelle 12 fixiert, sodass sie sich vorzugsweise nicht mit der Nockenwelle 12 beziehungsweise dem Kulissenelement 16 mitdrehen. Auch die Formschlusselemente (Kugeln 50 und 52) sind vorzugsweise in Umfangsrichtung der Nockenwelle 12 beziehungsweise radial fixiert. Dadurch werden Bereiche beziehungsweise Winkelpositionen, in denen die jeweilige Umschaltung beziehungsweise Verschiebung des Kulissenelements 16 erfolgt, definiert beziehungsweise festgelegt.
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Durch entsprechende Formung beziehungsweise Formgebung der beispielsweise als Laufbahnen ausgebildeten Ausnehmungen 34 und 36 und/oder insbesondere der Kulissenbahnen 44a-d. und 48a, B können Zeitpunkt beziehungsweise die Winkelposition, Geschwindigkeit, Beschleunigung und daraus resultierende Kräfte der jeweiligen Umschaltung beziehungsweise Verschiebung eingestellt werden. In den Fig. sind die Kulissenbahnen Kulissenbahnen 44a-d. und 48a, b, zusammen dargestellt. Alternativ ist es denkbar, dass diese getrennt sein können, sodass die Kreuzungen wegfallen. Ferner ist es denkbar, mehrere Verstellbahnen am Umfang des Kulissenelements 16 anzubringen, um so einmal oder mehrmalig pro Umdrehung schalten zu können.
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Dabei umfasst der Ventiltrieb 10 darüber hinaus eine Fixiereinrichtung 54, welche zwischen wenigstens einem Freigabezustand und wenigstens einem Fixierzustand umschaltbar ist. In dem Freigabezustand gibt die Fixiereinrichtung 54 die Verschiebbarkeit wenigstens einer der Hülsen 26 und 28, insbesondere der Hülse 28, in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser frei. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich in dem Freigabezustand der Fixiereinrichtung 54 beide Hülsen 26 und 28 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser verschieben können. In dem Fixierzustand jedoch ist mittels der Fixiereinrichtung 54 die Verschiebbarkeit der wenigstens einen Hülse 26 beziehungsweise 28 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser unterbunden. Beispielsweise unterbindet die Fixiereinrichtung 54 in dem Fixierzustand die axiale Verschiebbarkeit der Hülse 28 und/oder Hülse 26 relativ zur Nockenwelle 12.
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Bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement 16 und den Hülsen 26 und 28 bewegen sich die Kugeln 50 und 52 beispielsweise derart entlang der Kulissenbereiche 42 und 46, dass die die Kugeln 50 und 52 entlang der beispielsweise als Laufbahnen ausgebildeten Kulissenbereiche 42 und 46 rollen beziehungsweise wälzen. Ferner bewirken die Kugeln 50 und 52 bei einer solchen Relativdrehung des Kulissenelements 16 relativ zu den Hülsen 26 und 28 infolge einer Umschaltung der Fixiereinrichtung 54 von dem Freigabezustand in den Fixierzustand und insbesondere dann, wenn die Kugeln 50 beziehungsweise 52 in Stützanlage mit wenigstens einem der zuvor genannten Wandungsbereiche kommen, eine Verschiebung des Kulissenelements 16 und somit der Schaltstange 24 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser.
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Bei der ersten Ausführungsform umfasst der Ventiltrieb 10 Anschläge 56 und 58 sowie Federn 60 und 62. Die Feder 60 ist dabei einerseits an der Hülse 26 und andererseits an der in axialer Richtung der Nockenwelle 12 zumindest teilweise zwischen den Hülsen 26 und 28 angeordneten Fixiereinrichtung 54 abgestützt. Mittels des Anschlags 58 wird insbesondere eine axiale Bewegung der Hülse 26 von der Fixiereinrichtung 54 weg begrenzt. Die Feder 62 ist einerseits an der Hülse 28 und andererseits an dem Anschlag 56 abgestützt. Beispielsweise wird mittels der Fixiereinrichtung 54 eine axiale Bewegung der Hülse 28 von dem Anschlag 56 weg begrenzt. Die Feder 62 stellt beispielsweise eine Federkraft bereit, welche von dem Anschlag 56 weg in Richtung der Fixiereinrichtung 54, der Hülse 26 und/oder des Anschlags 58 wirkt. Die Feder 60 stellt beispielsweise eine Federkraft bereit, welche von der Fixiereinrichtung 54 und beispielsweise von der Hülse 28 und von dem Anschlag 56 weg in Richtung des Anschlags 58 wirkt. Ferner veranschaulicht in 1 ein Pfeil 64 eine Drehung des Kulissenelements 16 um die Drehachse 14 relativ zu den Hülsen 26 und 28. Beispielsweise ist die Schaltstange 24 drehfest mit dem Kulissenelement 16 verbunden, sodass die Schaltstange 24 mit dem Kulissenelement 16 um die Drehachse 14 mitdreht. Die Kulissenbahnen 44c und 44d fungieren beispielsweise als Kreuzungen, über die die Kugeln 50 von der Kulissenbahn 44a in die Kulissenbahn 44b beziehungsweise umgekehrt von der Kulissenbahn 44b in die Kulissenbahn 44a rollen können.
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1 zeigt beispielsweise eine erste Stellung des Kulissenelements 16 und der Schaltstange 24. Diese erste Stellung wird auch als Befeuerungsstellung bezeichnet, da in der ersten Stellung der befeuerte Betrieb eingestellt ist. Somit wird das Auslassventil in der Befeuerungsstellung mittels des Befeuerungsnockens betätigt.
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Die Fixiereinrichtung 54 umfasst beispielsweise wenigstens einen Elektromagneten beziehungsweise ist als Elektromagnet ausgebildet, wobei der Elektromagnet insbesondere als elektrischer Ringmagnet ausgebildet sein kann. In dem Freigabezustand ist der Elektromagnet deaktiviert, sodass der Elektromagnet keine magnetischen Kräfte bereitstellt. Um die Fixiereinrichtung 54 von dem Freigabezustand in den Fixierzustand zu überführen, wird der Elektromagnet aktiviert, sodass der Elektromagnet dann magnetische Kräfte beziehungsweise Magnetkräfte bereitstellt. Die Magnetkräfte können insbesondere mit der Hülse 28 sowie gegebenenfalls mit der Hülse 26 zusammenwirken, sodass mittels der Magnetkräfte die Hülsen 26 und 28 gegen eine axiale Verschiebung relativ zur Nockenwelle 12 gesichert werden können.
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Darüber hinaus ist in 1 ein Bereich B gezeigt. Der Bereich B ist beispielsweise ein Verstellbereich, in welchem eine axiale Verschiebung des Kulissenelements 16 und somit der Schaltstange 24 relativ zur Nockenwelle 12 bewirkbar ist beziehungsweise bewirkt wird. Beispielsweise erstreckt sich der Bereich B in Umfangsrichtung des Kulissenelements 16 über 45 Grad, insbesondere um die Drehachse 14. Die Umfangsrichtung des Kulissenelements 16 fällt dabei mit einer Drehrichtung zusammen, in die das Kulissenelement 16 und somit die Nockenwelle 12 um die Drehachse 14 während eines Betriebs der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Ventiltriebs 10 gedreht werden.
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Wird das Kulissenelement 16 in die Drehrichtung relativ zu den Hülsen 26 und 28 gedreht, so rollen beispielsweise die Kugeln 52 zunächst entlang der Kulissenbahn 48b. Erreichen die Kugeln 52 dann beispielsweise einen Eingang 66 der Kulissenbahn 48a, so werden die Kugeln 52 über die Hülse 28 mittels der Feder 62 beziehungsweise mittels der von der Feder 62 bereitgestellten Federkraft von der Kulissenbahn 48b in die Kulissenbahn 48a bewegt, insbesondere gedrückt. Dabei wird die Hülse 28 von dem Anschlag 56 weg in Richtung der Fixiereinrichtung 54 und insbesondere in Stützanlage mit der Fixiereinrichtung 54 bewegt, insbesondere gedrückt.
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Bei weiterer Drehung des Kulissenelements 16 rollen die Kugeln 52 dann entlang der Kulissenbahn 48a und insbesondere zu einem Ausgang 68 der Kulissenbahn 48a. aufgrund des zuvor beschriebenen, zumindest im Wesentlichen bogenförmigen Verlaufs der Kulissenbahn 48a werden die Kugeln 52 mittels der Kulissenbahn 48a wieder in Richtung der beziehungsweise zurück zu der Kulissenbahn 48b geführt. Dadurch wird in dem Freigabezustand der Fixiereinrichtung 54 die Hülse 28 mittels der Kulissenbahn 48a wieder zurück in Richtung des Anschlags 56 von der Fixiereinrichtung 54 wegbewegt, insbesondere weggedrückt, insbesondere bis die Hülse 28 in Stützanlage mit dem Anschlag 56 kommt. Dabei wird die Feder 62 gespannt. Bei der Bewegung von der Kulissenbahn 48b in die Kulissenbahn 48a wird die Hülse 28 axial relativ zu dem Kulissenelement 16 in Richtung der Fixiereinrichtung 54 bewegt. Bei der Bewegung der Kugeln 52 von der Kulissenbahn 48a in die Kulissenbahn 48b wird die Hülse 28 axial relativ zum Kulissenelement 16 von der Fixiereinrichtung 54 weg in Richtung des Anschlags 56 bewegt. Somit wird in dem Freigabezustand der Fixiereinrichtung 54 die Hülse 28 zwar in axialer Richtung relativ zu dem Kulissenelement 16 und relativ zu der Nockenwelle 12 hin- und herbewegt, eine axiale Verschiebung des Kulissenelements 16 in der Schaltstange 24 relativ zur Nockenwelle 12 unterbleibt jedoch. Die von der Feder 60 bereitgestellte Federkraft wird dabei beispielsweise mittels des Anschlags 58 und/oder mittels der Kulissenbahn 44a abgestützt, sodass die Kugeln 50 in der zumindest im Wesentlichen geraden Kulissenbahn 44a verbleiben und entlang dieser rollen.
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Anhand von 2 ist nun eine Umschaltung von dem befeuerten Betrieb in den Motorbremsbetrieb veranschaulicht. Um von dem befeuerten Betrieb in den Motorbremsbetrieb umzuschalten, werden das Kulissenelement 16 und somit die Schaltstange 24 aus der Befeuerungsposition in eine beispielsweise in 4 gezeigte Bremsposition axial relativ zur Nockenwelle 12 verschoben. In der Bremsposition wird das Gaswechselventil mittels des Bremsnockens betätigt, während eine durch den Befeuerungsnocken bewirkte Betätigung des Auslassventils unterbleibt.
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Um das Kulissenelement 16 und somit die Schaltstange 24 aus der Befeuerungsposition in die Bremsposition zu bewegen, wird die Fixiereinrichtung 54 beziehungsweise der Elektromagnet aktiviert und somit von dem Freigabezustand in den Fixierzustand überführt. Beispielsweise wird der Elektromagnet dadurch aktiviert, dass der Elektromagnet bestromt wird. Darunter ist zu verstehen, dass der Elektromagnet mit elektrischem Strom versorgt wird. In dem Freigabezustand unterbleibt beispielsweise ein Bestromen des Elektromagneten.
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In 2 ist durch einen Pfeil 70 besonders gut veranschaulicht, dass die Kugeln 52 über die Hülse 28 mittels der von der Feder 60 bereitgestellten Federkraft von der Kulissenbahn 48b über den Eingang 66 in die Kulissenbahn 48a gedrückt werden, was mit einer axialen Bewegung der Hülse 28 in Richtung beziehungsweise in Stützanlage mit der Fixiereinrichtung 54 einhergeht. Somit wird beispielsweise die Hülse 28 von einer in 1 gezeigten ersten Stellung in eine in 2 gezeigte zweite Stellung verschoben. Durch das Aktivieren des Elektromagneten stellt dieser magnetische Kräfte bereit, mittels welchen die Hülse 28 in der zweiten Stellung gehalten wird. Insbesondere wird die Hülse 28 mittels der magnetischen Kräfte in Stützanlage mit der Fixiereinrichtung 54 gehalten. Somit wird bei weiterer Drehung des Kulissenelements 16, wobei die Kugeln 52 entlang der Kulissenbahn 48a und insbesondere in Richtung des Ausgangs 68 rollen, nicht etwa die Hülse 28 wieder weg von der Fixiereinrichtung 54 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt, sondern das Kulissenelement 16 und mit diesem die Schaltstange 24 werden in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser derart verschoben, dass das Kulissenelement 16 relativ zu der Nockenwelle 12 und insbesondere in Richtung der Nockenwelle 12 verschoben wird. Dadurch werden das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 in die Bremsposition bewegt. Dies wird dadurch zugelassen beziehungsweise geht damit einher, dass - wie besonders gut aus einer Zusammenschau von 2 und 3 erkennbar ist - die Kugeln 50 von der Kulissenbahn 44a in die als Kreuzung fungierende Kulissenbahn 44c bewegt und mittels der Kulissenbahn 44c zu der und insbesondere in die Kulissenbahn 44b bewegt werden. Ferner ist besonders gut aus 2 bis 4 erkennbar, dass die Hülse 26 mittels der Kulissenbahn 44c über die Kugeln 50 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser von dem Anschlag 58 weg in Richtung der Fixiereinrichtung 54 und insbesondere in Stützanlage mit der Fixiereinrichtung 54 bewegt wird. Somit wird die Hülse 26 aus einer in 1 gezeigten dritten Stellung in eine in 4 gezeigte vierte Stellung bewegt. Beispielsweise wird die Hülse 26 mittels der Fixiereinrichtung 54, insbesondere mittels der magnetischen Kräfte, in der vierten Stellung gehalten, sodass sich dann die Kugeln 52 in der zumindest im Wesentlichen geraden Kulissenbahn 48b und die Kugeln 50 in der zumindest im Wesentlichen geraden Kulissenbahn 44b befinden. Unter der zumindest im Wesentlichen geraden Kulissenbahn 48b beziehungsweise 44b ist zu verstehen, dass beispielsweise die jeweilige Kulissenbahn 48b beziehungsweise 44b in Umfangsrichtung des Kulissenelements 16 ringartig beziehungsweise ringförmig ausgebildete ist und vollständig umläuft und somit keine, zuvor beschriebene Wandungsbereiche aufweist, welche infolge der Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement 16 und den Hülsen 26 und 28 in axialer Richtung wirkende Kräfte erzeugen, durch welche das Kulissenelement 16 in axialer Richtung verschoben werden könnte. Somit verbleiben das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 in der in 4 gezeigten Bremsposition, insbesondere solange, wie sich die Fixiereinrichtung 54 in dem Fixierzustand befindet, das heißt insbesondere so lange, wie der Elektromagnet bestromt wird. Die Kugeln 50 und 52 rollen dann bei einer Relativdrehung des Kulissenelements 16 zu den Hülsen 26 und 28 einfach in den beziehungsweise Ausnehmungen 34 und 36 und in den und dabei entlang der Kulissenbahnen 44b und 48b, ohne dass es zu einer axialen Verschiebung des Kulissenelement 16 beziehungsweise der Schaltstange 24 bleibt. Dadurch wird der Motorbremsbetrieb beibehalten, insbesondere so lange, wie sich die Fixiereinrichtung 54 in dem Fixierzustand befindet.
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Der Ventiltrieb 10 umfasst dabei ein in der Nockenwelle 12 angeordnetes Federelement 72, welches in axialer Richtung der Nockenwelle 12 einerseits an der Nockenwelle 12, insbesondere an einem Bund 74 der Nockenwelle 12, und andererseits an der Schaltstange 24, insbesondere an einem Bund 76 der Schaltstange 24, abgestützt ist. Das Federelement 72 ist beispielsweise dazu ausgebildet, zumindest vorübergehend eine Federkraft, insbesondere eine Druckkraft, bereitzustellen, mittels welcher die Schaltstange 24 in einer gewünschten Position insbesondere im Bereich der genannten Kreuzungen gehalten werden kann. Dadurch kann eine definierte Führung beispielsweise der Kugel 50 insbesondere im Bereich der genannten Kreuzungen gewährleistet werden. Im Folgenden wird anhand von 5 bis 7 eine Umschaltung von dem Motorbremsbetrieb zurück in den befeuerten Betrieb beschrieben. Hierzu werden das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 aus der Bremsposition zurück in die Befeuerungsposition bewegt, das heißt in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser verschoben.
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Um von dem Motorbremsbetrieb in den befeuerten Betrieb umzuschalten, wird die Fixiereinrichtung 54 von ihrem Fixierzustand in ihren Freigabezustand überführt. Dies bedeutet bezüglich der ersten Ausführungsform, dass der Elektromagnet deaktiviert wird. Mit anderen Worten wird die Bestromung des Elektromagneten beendet, sodass der Elektromagnet die magnetischen Kräfte nicht mehr bereitstellt. Durch das Bewegen der Hülse 26 aus der dritten Stellung in die vierte Stellung wird die Feder 60 gespannt und stellt die zuvor genannte Federkraft bereit, welche in Richtung des Anschlags 58 und somit von der Fixiereinrichtung 54 weg wirkt. Während sich die Fixiereinrichtung 54 in ihrem Fixierzustand befindet, wird die Hülse 26 entgegen der von der Feder 60 bereitgestellten Federkraft in der vierten Stellung gehalten. Dadurch werden die Kugeln 50 in der zumindest im Wesentlichen geraden Kulissenbahn 44b gehalten. Wird nun jedoch die Fixiereinrichtung 54 von ihrem Fixierzustand in ihren Freigabezustand umgeschaltet, so werden - wie besonders gut aus 5 und 6 erkennbar ist - die Kugeln 50 über die Hülse 26 mittels der von der Feder 60 bereitgestellten Federkraft von der Kulissenbahn 44b in die Kulissenbahn 44d bewegt. Ferner werden die Kugeln 50 mittels der als Kreuzung fungierenden Kulissenbahn 44d zu der Kulissenbahn 44a und in die Kulissenbahn 44a geführt. Damit einher geht eine axiale Verschiebung der Hülse 26 relativ zur Nockenwelle 12 aus der vierten Stellung zurück in die dritte Stellung. Ferner wird mittels der Kulissenbahn 44d eine in 6 durch einen Pfeil 78 veranschaulichte axiale Verschiebung des Kulissenelements 16 relativ zur Nockenwelle 12 bewirkt, welche dadurch ermöglicht beziehungsweise zugelassen wird, dass sich die Fixiereinrichtung 54 in ihrem Freigabezustand befindet. Dadurch kann das Kulissenelement 16 über die Kugeln 52 die Hülse 28 mitnehmen und in Richtung der Nockenwelle 12 verschoben werden, wobei die Hülse 28 von der Fixiereinrichtung 54 weg in Richtung der Nockenwelle 12 axial verschoben werden kann. Dadurch wird die Hülse 28 aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung verschoben, sodass sich das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 wieder in der Befeuerungsposition befinden. Insgesamt ist erkennbar, dass die Kugeln 52 bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement 16 und den Hülsen 26 und 28 unter formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Kulissenbereich 46 infolge einer Umschaltung der Fixiereinrichtung 54 aus dem Freigabezustand in den Fixierzustand eine Verschiebung des Kulissenelements 16 und der Schaltstange 24 aus der Befeuerungsposition in die Bremsposition in eine erste Verschieberichtung relativ zur Nockenwelle 12 bewirken. Die Kugeln 50 bewirken bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement 16 und den Hülsen 26 und 28 unter formschlüssigem Zusammenwirken mit dem Kulissenbereich 42 infolge einer Umschaltung der Fixiereinrichtung 54 aus dem Fixierzustand in den Freigabezustand eine axiale Verschiebung des Kulissenelements 16 und der Schaltstange 24 relativ zur Nockenwelle 12 in eine der ersten Verschieberichtung entgegengesetzte zweite Verschieberichtung. Durch das Verschieben des Kulissenelements 16 und der Schaltstange 24 in die erste Verschieberichtung werden das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 aus der Befeuerungsposition in die Bremsposition bewegt, insbesondere verschoben.
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Infolge des Verschiebens des Kulissenelements 16 und der Schaltstange 24 in die zweite Verschieberichtung werden das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 aus der Bremsposition zurück in die Befeuerungsposition bewegt, insbesondere verschoben. Hierdurch kann besonders bedarfsgerecht sowie gezielt zwischen dem Motorbremsbetrieb und dem befeuerten Betrieb umgeschaltet werden. Bei der Verschiebung in die erste Verschieberichtung wird das Kulissenelement 16 über den Kulissenbereich 46, insbesondere über die Kulissenbahn 48a, die Kugeln 52 und die Hülse 28 an der Fixiereinrichtung 54 abgestützt beziehungsweise an der Fixiereinrichtung 54 gehalten, sodass nicht etwa die Hülse 28 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt, sondern das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 aus der Befeuerungsposition in die Bremsposition bewegt werden. Bei der Verschiebung in die zweite Schieberichtung wird das Kulissenelement 16 über den Kulissenbereich 42, insbesondere über die Kulissenbahn 44d, die Kugeln 52 und die Hülse 26 an dem relativ zur Nockenwelle 12 in ihrer axialen Richtung festen Anschlag 58 abgestützt, sodass nicht etwa die Hülse 26 ausgehend von der dritten Stellung weiter von der Fixiereinrichtung 54 weg bewegt wird, sondern das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 in die zweite Verschieberichtung und somit in die Befeuerungsposition verschoben werden.
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Aus 4 ist besonders gut erkennbar, dass ein Eingang 77 der Kulissenbahn 44d in Umfangsrichtung des Kulissenelements 16 beziehungsweise in Drehrichtung versetzt zu dem Eingang 66 der Kulissenbahn 48a angeordnet ist. Dabei können die Kugeln 50 über den Eingang 77 von der Kulissenbahn 44b in die Kulissenbahn 44d rollen.
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8 zeigt eine zweite Ausführungsform des Ventiltriebs 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Hülse 26 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser festgelegt und somit unverschieblich, sodass bezogen auf die Hülsen 26 und 28 lediglich die Hülse 26 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser verschiebbar ist. Dabei ist die Feder 62 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 einerseits an der Hülse 26, insbesondere an einem Bund 80 der Hülse 26, und andererseits an der Hülse 28 zumindest mittelbar abstützbar beziehungsweise abgestützt. Wie bereits zur ersten Ausführungsform erläutert, wird die Hülse 28 bei einer Relativdrehung zwischen dem Kulissenelement 16 und der Hülse 28 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser hin- und herbewegt, wenn sich die Fixiereinrichtung 54 in ihrem Freigabezustand befindet.
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Wird die Hülse 28 in ihrer ersten Stellung mittels der Fixiereinrichtung 54 gehalten, so wird dann mittels der Kulissenbahn 48b - wie zuvor beschrieben - eine Verschiebung des Kulissenelements 16 und der Schaltstange 24 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser aus der Befeuerungsposition in die Bremsposition bewirkt. Dabei gelangen die Kugeln 50 von der Kulissenbahn 44a über die Kulissenbahn 44c in die Kulissenbahn 44b. Ferner wird das Federelement 72 gespannt, insbesondere komprimiert. Hierdurch stellt das Federelement 72 eine Federkraft bereit, entgegen welcher das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 in der Bremsposition mittels der Fixiereinrichtung 54 gehalten werden.
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Wird dann die Fixiereinrichtung 54 in ihren Freigabezustand überführt, so kann sich das Federelement 72 zumindest teilweise entspannen, und dadurch werden das Kulissenelement 16 und die Schaltstange 24 aus der Bremsposition in die Befeuerungsposition bewegt. Die Kugeln 50 können dann von der Kulissenbahn 44b über die Kulissenbahn 44d in die Kulissenbahn 44a rollen. Dies ist möglich, da die Fixiereinrichtung 54 die Hülse 28 freigibt, welche somit von der Fixiereinrichtung 54 in axialer Richtung der Nockenwelle 12 relativ zu dieser wegbewegt werden kann. Hierdurch wird die Feder 62 gespannt, wodurch die Feder 62 eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher die Hülse 28 in Richtung der Fixiereinrichtung 54 bewegbar ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform fungiert das Federelement 72 somit als Rückstellfeder, um die Schaltstange 24 beziehungsweise das Kulissenelement 16 aus der Bremsposition zurück in die Befeuerungsposition zu bewegen. Bei der ersten Ausführungsform ist die Funktion des Federelements 72 der Rückstellfeder nicht erforderlich beziehungsweise nicht vorgesehen.
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9 und 10 zeigen eine dritte Ausführungsform des Ventiltriebs 10. Dabei zeigt 9 die Schaltstange 24 in der Befeuerungsposition, während 10 die Schaltstange 24 in der Bremsposition zeigt. Bei der dritten Ausführungsform umfasst die Fixiereinrichtung 54 beispielsweise einen Ringmagneten beziehungsweise ist als Ringmagnet ausgebildet, welcher beispielsweise als Elektromagnet ausgebildet ist. Außerdem weist die Hülse 26 eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Lageraufnahme 82 auf, in welche ein Lagerzapfen 84 des Kulissenelements 16 eingreift. Dabei sind die Hülse 26 und das Kulissenelement 16 über die Lageraufnahme 82, den Lagerzapfen 84 und ein beispielsweise als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, ausgebildete Lagerelement 86, insbesondere in radialer Richtung des Kulissenelements 16 beziehungsweise der Nockenwelle 12, aneinander gelagert. Dabei ist das Lagerelement 86 beispielsweise in radialer Richtung des Lagerzapfens 84 zwischen diesem und einer die Lageraufnahme 82 zumindest teilweise begrenzenden Wandung der Hülse 26 angeordnet ist.
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Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Kugeln 50 und/oder 52 (Formschlusselemente) in Umfangsrichtung des Kulissenelements 16 über dessen umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind, sodass beispielsweise dann, wenn drei Formschlusselemente vorgesehen sind, diese in Umfangsrichtung des Kulissenelements über dessen Umfang paarweise um 120 Grad voneinander beabstandet sind.
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Außerdem ist bei der dritten Ausführungsform beispielsweise, insbesondere anstelle des Kulissenbereiches 46 und anstelle der Kugeln 52, ein, insbesondere herkömmliches, Wälzlager 88 vorgesehen, welches beispielsweise als Kugellager ausgebildet ist. Über das Wälzlager 88 sind die Hülse 28 und das Kulissenelement 16, insbesondere in radialer Richtung des Kulissenelements 16, aneinander gelagert. Dabei umfasst das Wälzlager beispielsweise Wälzkörper 90, welche als die Kugeln 52 ausgebildet oder anstelle der Kugeln 52 vorgesehen sein können. Das Wälzlager 88 umfasst beispielsweise einen innere Laufbahn 92, welche beispielsweise anstelle des Kulissenbereiches 46 vorgesehen oder durch diesen gebildet ist, wobei die Laufbahn 92 beispielsweise direkt durch das Kulissenelement 16 beziehungsweise dessen Mantelfläche 30 gebildet ist. Die Wälzkörper 90 greifen dabei in die Laufbahn 92 ein. Somit fungiert beispielsweise das Kulissenelement 16 als Lagerinnenring des Wälzlagers 88. Außerdem umfasst das Wälzlager 88 eine äußere Laufbahn 94, welche beispielsweise anstelle der jeweiligen Ausnehmung 36 vorgesehen oder durch diese gebildet ist, wobei beispielsweise die Laufbahn 94 direkt durch die Hülse 28, insbesondere durch deren Mantelfläche 32, gebildet ist. Die Wälzkörper 90 greifen dabei in die Laufbahn 94 ein. Dabei fungiert die Hülse 28 beispielsweise als Lageraußenring des Wälzlagers 88. Dreht sich beispielsweise das Kulissenelement 16 relativ zu der Hülse 28, so rollen beziehungsweise wälzen die Wälzkörper 90 beispielsweise an den jeweiligen Laufbahnen 92 und 94 ab.
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Des Weiteren ist in axialer Richtung des Kulissenelements 16 beziehungsweise der Hülsen 26 und 28 zwischen den Federn 60 und 62 ein Anschlag 96 angeordnet, an welchem die einerseits an der jeweiligen Hülse 26 beziehungsweise 28 abgestützten Federn 60 und 62 andererseits abgestützt sind. Außerdem ist es bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass die Hülsen 26 und 28 jeweils teilweise in radialer Richtung zwischen dem Kulissenelement 16 und der Fixiereinrichtung 54 angeordnet sind.
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Bei der dritten Ausführungsform wird beispielsweise die oben beschriebene Verschiebung des Kulissenelements 16 und somit der Schaltstange 24 lediglich mittels der Hülse 26, der Kugeln 50 und des Kulissenbereiches 42 bewirkt, wobei aus der Verschiebung der Hülse 26 in axialer Richtung zwischen dem Anschlag 58 und der Fixiereinrichtung 54 eine Verschiebung der Hülse 28 in axialer Richtung resultiert, da die Hülse 28 über das Wälzlager 88 von dem Kulissenelement 16 mitgenommen wird, wenn dessen Verschiebung mittels der Hülse 26, des Kulissenbereiches 42 und der Kugeln 50 auf die beschriebene Weise bewirkt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ventiltrieb
- 12
- Nockenwelle
- 14
- Drehachse
- 16
- Kulissenelement
- 18
- Doppelpfeil
- 20
- außenumfangsseitige Mantelfläche
- 22
- Schaltkulisse
- 24
- Schaltstange
- 26
- Hülse
- 28
- Hülse
- 30
- innenumfangsseitige Mantelfläche
- 32
- innenumfangsseitige Mantelfläche
- 34
- Ausnehmung
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Längenbereich
- 40
- Längenbereich
- 42
- Kulissenbereich
- 44a-d
- Kulissenbahn
- 46
- Kulissenbereich
- 48a, b
- Kulissenbahn
- 50
- Kugel
- 52
- Kugel
- 54
- Fixiereinrichtung
- 56
- Anschlag
- 58
- Anschlag
- 60
- Feder
- 62
- Feder
- 64
- Pfeil
- 66
- Eingang
- 68
- Ausgang
- 70
- Pfeil
- 72
- Federelement
- 74
- Bund
- 76
- Bund
- 78
- Pfeil
- 80
- Bund
- 82
- Lageraufnahme
- 84
- Lagerzapfen
- 86
- Lagerelement
- 88
- Wälzlager
- 90
- Wälzkörper
- 92
- Laufbahn
- 94
- Laufbahn
- 96
- Anschlag
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013019000 A1 [0002, 0003, 0034, 0042]