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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 10 2005
006 489 A1 ist eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung bekannt,
bei welcher miteinander gekoppelte Schaltvorgänge gleichzeitig
durchgeführt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebumschaltvorrichtung
so auszubilden, dass bei einer hohen Betriebssicherheit sowohl Bauvolumen
und Gewicht als auch Kosten eingespart werden können. Die
Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung
den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Die
Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit
einer Umschalteinheit.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Umschalteinheit eine Ausführeinheit
aufweist, welche dazu vorgesehen ist, aufgrund zumindest eines Signals
einen ersten Schaltvorgang und danach unabhängig von einer
elektronischen Auswertung einen zweiten Schaltvorgang auszuführen.
Unter einer „Umschalteinheit" soll insbesondere eine Einheit
verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen Umschaltvorgang
wenigstens eines Ventiltriebs zu bewirken. Unter „vorgesehen"
soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden
werden. Unter einem „Signal" soll dabei insbesondere ein
Auslösevorgang und/oder ein Zeichen, wie zum Beispiel ein
Stromimpuls, mit festgelegter Bedeutung und/oder ein von außerhalb
der Ausführeinheit veranlasstes Beaufschlagen und/oder
Positionieren eines mechanischen Bauelements in einer Schaltstellung
und/oder mechanisches Wechselwirken verstanden werden. Unter einem „Auslösevorgang"
soll insbesondere ein mechanischer, elektrischer, quantenmechanischer
und/oder elektromechanischer Vorgang verstanden werden, welcher
im Besonderen zu einer bestimmten Positionierung eines Schaltmittels führen
kann. Unter „Ausführeinheit" soll im Besonderen
eine Einheit verstanden werden, welche aufgrund eines Signals wenigstens
einen Vorgang einmalig ausführt und welche insbesondere
aus mechanischen, quantenmechanischen, elektrischen und/oder elektromagnetischen
Bauelementen und im Besonderen auch aus elektronischen Bauelementen,
wenn diese den Vorgang zumindest unwesentlich und besonders vorteilhaft
nicht beeinflussen, gebildet sein kann. Unter einem „Schaltvorgang"
soll insbesondere eine Relativbewegung und insbesondere eine axiale Relativbewegung
zwischen zwei Bauteilen verstanden werden. Darunter, dass ein Schaltvorgang „nach"
einem anderen Schaltvorgang stattfindet, soll insbesondere verstanden
werden, dass die Schaltvorgänge wenigstens teilweise zeitlich
versetzt stattfinden und/oder besonders vorteilhaft zeitlich überlappungsfrei
sind. Unter einer elektronischen „Auswertung" soll insbesondere
ein elektronisches Einordnen und/oder Beurteilen eines Zustandes und/oder
eines Signals und/oder eines Vorgangs gemeint sein. Mit einem Ausführen „unabhängig” von
einer elektronischen Auswertung soll insbesondere ein auf mechanische,
quantenmechanische, elektrische und/oder elektromagnetische Weise
automatisiertes Ausführen gemeint sein. Mit einer erfindungsgemäßen
Ausgestaltung kann ein einfacher Aufbau der Umschalteinheit erreicht
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Ausführeinheit wenigstens teilweise als mechanische Einheit
ausgebildet. Hiermit können Konstruktionskosten eingespart
werden.
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Es
wird außerdem vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit
wenigstens teilweise als Getriebe ausgebildet ist. Damit kann eine
einfache Konstruktion der Ausführeinheit erreicht werden.
Das Getriebe kann insbesondere als Kurvengetriebe ausgebildet sein.
Ferner sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Getriebe denkbar, wie zum Beispiel Zahnradgetriebe, Hebelgetriebe,
hydraulische Getriebe usw.
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Mit
Vorteil ist die Ausführeinheit dazu vorgesehen, ein Umschalten
eines Ventiltriebs und/oder einen Wechsel wenigstens einer Ventilerhebungskurve und/oder
ein Abschalten wenigstens eines Ventils und/oder wenigstens einen
Wechsel von Betriebsarten einer Brennkraftmaschine zu bewirken.
Hiermit kann eine einfache und effiziente Bedienung der Ventile
eines Ventiltriebs erreicht werden. Unter einem „Ventiltrieb"
soll insbesondere eine Baueinheit verstanden werden, welche dazu
vorgesehen ist, in Verbrennungsmotoren, welche auf einer Hubkolbenmaschine
basieren, zumindest teilweise einen Gaswechsel zu erlauben. Unter
einem „Umschalten" eines Ventiltriebs soll insbesondere
ein Änderungsvorgang zur Änderung wenigstens einer
Eigenschaft und/oder wenigstens einer Funktion des Ventiltriebs und/oder das
Wechseln zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi verstanden werden.
Mit einer „Ventilerhebungskurve" soll der Graph der Funktion
gemeint sein, welche man erhält, wenn man den Ventilhub, welcher
relativ zu dem Zylinder, zu welchem das Ventil zugeordnet ist, gemessen
wird, über dem Drehwinkel der dem Ventiltrieb zugeordneten
Antriebswelle in einem kartesischen Koordinatensystem aufträgt.
Unter „unterschiedlichen Betriebsmodi" soll insbesondere
die Betätigung von Ventilen mit unterschiedlichen Steuerzeiten
und/oder Ventilerhebungskurven verstanden werden soll. Unter einem „Wechsel
der Betriebsarten" soll hier insbesondere der Betrieb der Brennkraftmaschine
mit Volllast, mit Teillast, im Selbstzündungsbetrieb, mit
Zylinderabschaltung, mit frühem oder spätem Einlass-Schluss
oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Betriebsarten
verstanden werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausführeinheit
wenigstens ein Schaltmittel und wenigstens zwei Schalteinheiten, und
die Ausführeinheit ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit
von den Positionen der Schalteinheiten relativ zu dem Schaltmittel
die Schalteinheiten in zumindest einem Betriebsmodus unabhängig
voneinander zu betätigen. Damit kann die Zahl der benötigten
Schaltmittel reduziert werden. Unter einem „Schaltmittel"
soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, welches dazu vorgesehen
ist, einen Schaltvorgang, insbesondere auch in einem Zusammenwirken
mit wenigstens einer Schalteinheit oder einer anderen Einheit, zu
bewirken. Unter einer „Schalteinheit" soll insbesondere
eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang,
insbesondere auch in einem Zusammenwirken mit wenigstens einem Schaltmittel
oder einer anderen Einheit, zu bewirken. Darunter, dass die Ausführeinheit
eine Schalteinheit „betätigt", soll insbesondere
ein Zusammenwirken und/oder Wechselwirken der Ausführeinheit
oder Teilen der Ausführeinheit mit der Schalteinheit, welches
einen Schaltvorgang bewirken kann, gemeint sein. Darunter, dass
die Ausführeinheit die Schalteinheiten „unabhängig
voneinander" betätigt, soll im Besonderen gemeint sein,
dass ein Betätigen einer Schalteinheit durch die Ausführeinheit
ein Betätigen einer anderen Schalteinheit durch die Ausführeinheit
nicht beeinflusst. Unter einem „Betriebsmodus" soll insbesondere
eine Art eines Betriebs verstanden werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausführeinheit
wenigstens zwei Schalteinheiten und wenigstens ein Schaltmittel,
welches dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus die
wenigstens zwei Schalteinheiten zumindest teilweise zeitlich versetzt
zu betätigen. Hiermit kann die Zahl der benötigten
Schaltmittel reduziert werden.
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Außerdem
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens
zwei Schalteinheiten und wenigstens ein Schaltmittel aufweist, welches
dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von mindestens einer
Positionsänderung wenigstens einer der Schalteinheiten
relativ zu dem Schaltmittel eine der Schalteinheiten zu betätigen.
Hiermit kann die Anzahl der benötigten Schalteinheiten
und die Anzahl der notwendigen Schaltmittel verringert werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens
zwei unterschiedlichen Schaltrichtungen zugeordnete Schaltmittel
aufweist. Damit kann ein Schaltvorgang in einer Bauteile einsparenden
Weise gestaltet werden. Unter einer „Schaltrichtung" soll
insbesondere eine Richtung verstanden werden, in welche ein Bauteil
bei einem zumindest teilweise durch das Schaltmittel bewirkten Schaltvorgang
relativ zu dem Schaltmittel bewegt wird, insbesondere translatorisch
bewegt wird. Grundsätzlich sind auch überlagerte
Bewegungen, wie translatorische und rotatorische Bewegungen denkbar.
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Mit
Vorteil umfasst die Ausführeinheit wenigstens ein Schaltmittel
und wenigstens zwei mit dem Schaltmittel korrespondierende Schalteinheiten, und
die Schalteinheiten sind in ihrer Bewegung zumindest teilweise entkoppelt.
Damit können die Schalteinheiten relativ zu dem Schaltmittel
in verschiedene Richtungen bewegt werden. Insbesondere kann eine
Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel ruhen, während
sich eine andere Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel bewegt.
Unter einer zu dem Schaltmittel „korrespondierenden" Schalteinheit
soll im Besonderen eine Schalteinheit verstanden werden, die derart
ausgebildet ist, dass sie in einem Zusammenwirken mit dem Schaltmittel
einen Schaltvorgang ermöglicht. Unter zumindest teilweise
in ihrer Bewegung „entkoppelte" Schalteinheiten sollen
insbesondere Schalteinheiten verstanden werden, für die
wenigstens eine Bewegung einer Schalteinheit relativ zu der anderen
Schalteinheit in wenigstens einem Betriebsmodus unabhängig
von dieser verläuft.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit dazu vorgesehen
ist, in wenigstens einem Betriebsmodus wenigstens zwei Schalteinheiten gleichzeitig
zu betätigen. Hiermit kann auf konstruktiv einfache Weise
erreicht werden, dass ein Schaltmittel zwei Schalteinheiten zumindest
teilweise entkoppelt betätigen kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die
Ausführeinheit wenigstens zwei Schalteinheiten und wenigstens
zwei Steuermittel auf, welche auf einander zugewandten Enden von den
wenigstens zwei Schalteinheiten der Ausführeinheit positioniert
sind. Damit kann insbesondere die Ausdehnung der einzelnen Steuermittel
reduziert werden. Unter einem „Steuermittel" soll insbesondere
ein Mittel zur Steuerung eines Vorgangs, im Besonderen zur Steuerung
eines Schaltvorgangs, verstanden werden. Insbesondere können
die Schalteinheiten unterschiedlichen Ventilen, welche im Besonderen
unterschiedlichen Zylindern zugeordnet sein können, zugeordnet
sein. Für eine besonders flexible Schaltung können
die Schalteinheiten nur einem Ventil zugeordnet sein.
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Vorzugsweise
bilden die Steuermittel wenigstens eine Steuerkulisse. Damit kann
auf einfache Weise eine Schaltvorrichtung für Schaltvorgänge zwischen
den Schalteinheiten und dem Schaltmittel realisiert werden. Unter
einer „Steuerkulisse" soll insbesondere wenigstens eine
Ausformung oder mehrere Ausformungen zusammen mit ihren Berandungen verstanden
werden, welche dazu vorgesehen sind, ein Schaltmittel bei wenigstens
einem Schaltvorgang zu führen, und sich einzeln oder zusammen über
einen bestimmten Winkelbereich, wie bevorzugt über mehr
als 10°, vorteilhaft über mehr als 80° und
besonders bevorzugt über mehr als 180°, in Umfangsrichtung
einer Antriebswelle oder eines mit einer Antriebswelle verbundenen
Bauteils erstrecken, wobei die Ausformungen räumlich voneinander
getrennt sein können und diese räumliche Trennung
durch einen Schaltvorgang aufhebbar sein kann. Unter einer „Ausformung"
soll insbesondere eine Erhebung oder eine Ausnehmung verstanden
werden, die verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Erstreckungsformen aufweisen können, wie insbesondere eine
lang gestreckte Erstreckungsform. Eine Ausformung kann insbesondere
ein Schlitz oder eine Nut sein. Unter einem „Schlitz" soll
im Besonderen eine schmale Ausnehmung verstanden werden. Mit einer „Erhebung"
soll im Besonderen eine erhöhte Stelle im Vergleich zu
der die Stelle umgebenden Fläche und/oder eine Ausbeulung
gemeint sein.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung
zumindest eine Steuerkulisse, welche von wenigstens zwei Schalteinheiten
der Ausführeinheit gebildet ist. Damit kann auf besonders einfache
Weise eine Schaltvorrichtung für Schaltvorgänge
realisiert werden, an denen die Schalteinheiten beteiligt sind.
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Vorzugsweise
ist die Steuerkulisse derart ausgebildet, dass die Schalteinheiten
durch ein Schaltmittel in einer definierten Schaltsequenz betätigbar
sind. Damit können die Steuerkulissen in einem fortlaufenden
Betrieb verwendet werden. Unter einer „definierten Schaltsequenz"
sollen insbesondere nach einem festgelegten Ablauf stattfindende
und wenigstens teilweise zeitlich versetzte und/oder getrennte Schaltvorgänge
verstanden werden, welche im Besonderen auch für einen
dauerhaften Betrieb mit wenigstens zwei auftretenden definierten Schaltsequenzen
geeignet sind.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens
eine Steuerkulisse und zumindest ein Schaltmittel aufweist, welche
dazu vorgesehen sind, durch ein Wechselwirken ein Umschalten eines
Ventiltriebs zu bewirken. Hiermit kann ein zuverlässiges
Wechseln von Ventilerhebungskurven erreicht werden.
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Vorzugsweise
weist die Ausführeinheit zumindest ein Schaltmittel und
wenigstens eine zumindest ein Steuermittel aufweisende Schalteinheit
auf, wobei das Steuermittel und das Schaltmittel dazu vorgesehen
sind, aufgrund eines Wechselwirkens untereinander mindestens eine
Funktion der Schalteinheit und/oder des Schaltmittels zu verändern. Hiermit
kann ein kompakter Schaltaufbau erreicht werden. Unter einer „Funktion"
soll im Besonderen eine Wirkungsweise und insbesondere eine Wirkungsweise
bei einem Wechselwirken mit einer anderen Baueinheit, welche zum
Beispiel das Schaltmittel oder die Schalteinheit sein kann, verstanden werden.
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In
diesem Zusammenhang kann ein Vorteil erreicht werden, indem die
Funktion ein Eintauchen des Schaltmittels in die Schalteinheit und/oder
ein Ausschieben des Schaltmittels aus der Schalteinheit und/oder
ein Betätigen der Schalteinheit durch das Schaltmittel
und/oder ein Überwechseln des Schaltmittels von einer Schalteinheit
zu einer anderen Schalteinheit und/oder ein Beruhigen der Bewegung einer
Schalteinheit ist. Damit kann eine wirksame mechanische Schalteinrichtung
realisiert werden. Mit einem „Eintauchen" des Schaltmittels
in die Schalteinheit soll insbesondere ein Einfahren des als Erhebung
oder als Stift ausgebildeten Schaltmittels in eine Nut oder einen
Schlitz einer Schalteinheit gemeint sein. Unter einem „Ausschieben"
des Schaltmittels aus der Schalteinheit soll insbesondere das Entfernen
des als Erhebung oder als Stift ausgebildeten Schaltmittels durch
Schieben aus der Nut oder dem Schlitz der Schalteinheit verstanden
werden. Mit einem „Beruhigen" der Bewegung einer Schalteinheit soll
ferner eine Ruhigstellung der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel
nach einer Bewegung der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel
verstanden werden.
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Vorzugsweise
ist wenigstens ein Schaltmittel dazu vorgesehen, zumindest eine
Steuerkulisse in mindestens einer radialen Richtung zu beaufschlagen.
Damit kann ein konstruktiv einfaches Wechselwirken zwischen Schaltmittel
und Steuerkulisse erreicht werden. Unter einer „radialen
Richtung" soll insbesondere eine Richtung radial in Bezug auf eine Antriebswelle
verstanden werden. Mit einem „Beaufschlagen" der Steuerkulisse
durch das Schaltmittel soll im Besonderen gemeint sein, dass das
Schaltmittel dazu vorgesehen ist, bei einer Bewegung auf eine Ausformung
einer Steuerkulisse aufzutreffen und/oder mit einer Kraft zu wirken.
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Außerdem
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit eine Nockenwelle,
zumindest zu einem Großteil diejenigen Schalteinheiten,
durch welche Ventilerhebungskurven von Ventilen, welche der Nockenwelle
zugeordnet sind, änderbar sind, und wenigstens ein Schaltmittel
aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Schalteinheiten zu betätigen.
Hiermit kann ein kohärentes Schalten erreicht und damit
ein Fehlschalten einzelner Nocken verhindert werden. Mit einem „Großteil"
sollen insbesondere wenigstens fünfzig Prozent, im Besonderen
zumindest siebzig Prozent und besonders vorteilhaft wenigstens neunzig
Prozent der Gesamtanzahl gemeint sein. Ein Ventil soll insbesondere
dann einer Nockenwelle „zugeordnet" sein, wenn das Ventil
mit Hilfe der Nockenwelle mittelbar oder unmittelbar geöffnet
und/oder geschlossen wird.
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Vorzugsweise
umfasst die Ausführeinheit ein Schaltmittel, welches als
Schaltpin ausgebildet ist. Damit ist eine kostengünstige
Ausführung des Schaltmittels möglich.
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Mit
Vorteil umfasst die Ausführeinheit wenigstens eine Schalteinheit
und zumindest ein Schaltmittel, welche dazu vorgesehen sind, durch
ein Wechselwirken miteinander eine axiale Verschiebung der Schalteinheit
relativ zu dem Schaltmittel und dadurch ein Umschalten eines Ventiltriebs
zu bewirken. Hiermit kann der Ventiltrieb auf konstruktiv einfache
Weise umgeschaltet werden. Unter einer „axialen" Verschiebung
der Schalteinheit soll insbesondere eine Verschiebung der Schalteinheit
in eine Haupterstreckungsrichtung einer Antriebswelle, welche eine
Nockenwelle sein kann, verstanden werden.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens
eine Schalteinheit aufweist, welche als axial verlagerbares Teilstück
einer Nockenwelle mit Nocken mit wenigstens teilweise unterschiedlicher
Kontur ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Schalteinheit unmittelbar
einen Schaltvorgang an einem Nocken ausführen. Mit einem „Nocken"
soll insbesondere ein kurvenartiger Vorsprung auf einer in einem
Betriebsmodus rotierenden Welle, welche als Nockenwelle ausgebildet
sein kann, gemeint sein. Unter einer „wenigstens teilweise
unterschiedlich ausgebildeten Kontur" soll insbesondere eine unterschiedliche
Ausdehnung der Vorsprünge von unterschiedlichen Nocken
und/oder eines Nockens verstanden werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung umfasst
die Ausführeinheit zumindest eine Schalteinheit, welche
wenigstens zwei, in Abhängigkeit von ihrer Position relativ
zueinander wenigstens einen Umschaltvorgang bewirkende Schaltelemente
aufweist. Hiermit können auf konstruktiv einfache Weise
mittels eines Schaltmittels alle Ventilerhebungskurven einer Nockenwelle
verändert werden, womit vermieden wird, dass die Ventile
einer Nockenwelle ungewollt mit unterschiedlichen Ventilerhebungskurven
betrieben und die Abgasemission der Brennkraftmaschine nachteilig
beeinflusst werden.
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Vorzugsweise
umfasst die Ausführeinheit wenigstens eine Schalteinheit
mit zumindest einem Energiespeicherelement, das dazu vorgesehen
ist, bei einem Schaltvorgang abgegebene Energie wenigstens teilweise
zu speichern. Auf diese Weise kann die Anzahl der für eine
Nockenwelle benötigten Schaltmittel reduziert werden. Das
Energiespeicherelement kann dabei von verschiedenen, dem Fachmann
als sinnvoll erscheinenden mechanischen, chemischen und/oder elektrischen
Speicherelementen gebildet sein.
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Mit
Vorteil bewirkt das Energiespeicherelement mittels einer gespeicherten
Energie einen Umschaltvorgang, wodurch eine vorteilhafte Nutzung der
Energie erreicht werden kann, und insbesondere kann hiermit ein
relativ zu dem Betätigen der Schalteinheit durch das Schaltmittel
zeitverzögertes axiales Verschieben eines Nockens erreicht
werden.
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In
einer Ausführungsvariante umfasst die Ausführeinheit
ein Schaltmittel, welches als Schubstange ausgebildet ist, wodurch
dieses konstruktiv einfach und Platz sparend integriert werden kann
und insbesondere konstruktiv einfach als Federn ausgebildete Energiespeicherelemente
für einen Umschaltvorgang vorspannbar sind.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens
ein Schaltmittel, zumindest einen Anker und wenigstens eine Gewindespindel
aufweist, welche dazu vorgesehen ist, in einem Zusammenwirken mit
dem Anker das Schaltmittel axial zu verschieben. Hierdurch kann
ein vorteilhafter Kraftfluss erzielt werden und insbesondere kann
auf konstruktiv einfache Weise mechanische Energie einer Drehbewegung
in den Energiespeicherelementen gespeichert werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und
zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 Teile
einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer
Umschalteinheit,
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2 eine
Abwicklung einer Steuerkulisse,
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3 eine
Draufsicht auf Abwicklungen zweier Steuerkulissen,
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4a und 4b einen
Zwischenzustand bei einem ersten Schritt eines Schaltvorgangs nach rechts,
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5a und 5b einen
Zwischenzustand bei einem zweiten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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6a und 6b einen
Zwischenzustand bei einem dritten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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7a und 7b einen
Zwischenzustand bei einem vierten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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8a und 8b einen
Zwischenzustand bei einem fünften Schritt des Schaltvorgangs
nach rechts,
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9a und 9b einen
Zwischenzustand bei einem sechsten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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10a und 10b einen
Zwischenzustand bei einem siebten Schritt des Schaltvorgangs nach
rechts,
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11a und 11b einen
Zwischenzustand bei einem achten Schritt des Schaltvorgangs nach
rechts,
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12a und 12b einen
Zwischenzustand bei einem ersten Schritt eines Schaltvorgangs nach
links,
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13a und 13b einen
Zwischenzustand bei einem zweiten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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14a und 14b einen
Zwischenzustand bei einem dritten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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15a und 15b einen
Zwischenzustand bei einem vierten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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16a und 16b einen
Zwischenzustand bei einem fünften Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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17a und 17b einen
Zwischenzustand bei einem sechsten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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18a und 18b einen
Zwischenzustand bei einem siebten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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19a und 19b einen
Zwischenzustand bei einem achten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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20 eine
Schnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer
Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer Ausführeinheit,
-
21 einen
Teil einer Schalteinheit,
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22 einen
Teil einer Nockenwelle und
-
23 einen
Teil der Ausführeinheit.
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1 zeigt
eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer
Umschalteinheit 36, die zwei Aktoren 64, 65,
eine Nockenwelle 46 und eine Ausführeinheit 38 aufweist,
welche dazu vorgesehen ist, aufgrund eines Signals einen ersten Schaltvorgang
und danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung
einen zweiten Schaltvorgang auszuführen. Die Ausführeinheit 38 weist
ausschließlich mechanische Bauelemente auf und ist folglich
als mechanische Einheit 40 ausgebildet. Ferner umfasst
die Ausführeinheit 38 zwei von jeweils einem Schaltpin
gebildete Schaltmittel 3, 4, die von den Aktoren 64, 65 betätigbar
bzw. aus den Aktoren 64, 65 ausfahrbar sind. Außerdem
umfasst die Ausführeinheit 38 Schalteinheiten 1, 2,
welche Teile der Nockenwelle 46 sind. Die Schalteinheiten 1, 2 weisen eine
gemeinsame Haupterstreckungsrichtung auf, welche mit einer Haupterstreckungsrichtung
der Nockenwelle 46 übereinstimmt. Die Schaltmittel 3, 4 weisen
ebenfalls eine gemeinsame Haupterstreckungsrichtung auf, welche
radial zu der Nockenwelle 46 und zu den Schalteinheiten 1, 2 verläuft.
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Die
Schaltmittel 3, 4 sind jeweils dazu vorgesehen,
die beiden Schalteinheiten 1, 2 zu betätigen. Bei
dem Ausfahren eines Schaltmittels 3, 4, welches in
seine Haupterstreckungsrichtung auf die Schalteinheiten 1, 2 zu
stattfindet, findet zunächst eine Beaufschlagung einer
Schalteinheit 1, 2 und danach ein Wechselwirken
zwischen dem Schaltmittel 3, 4 und den Schalteinheiten 1, 2 statt,
welches anhand von den 4a bis 19b beschrieben
wird und aufgrund dessen ein axiales Verlagern der Schalteinheiten 1, 2 relativ
zu den Schaltmitteln 3, 4 entlang der Haupterstreckungsrichtung
der Schalteinheiten 1, 2 stattfindet. Mit dem
axialen Verlagern der Schalteinheiten 1, 2 findet
ein axiales Verlagern von zu den Schalteinheiten 1, 2 gehörigen
Nocken 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31 statt.
Die Nocken 7, 8 und 48, 50 weisen
eine unterschiedliche Kontur von der Art auf, dass sich die maximale
radiale Ausdehnung der Nocken 8, 50 von der maximalen
radialen Ausdehnung der Nocken 48, 7 unterscheidet.
Da die Nockenwelle 46 nur die Nocken 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31 umfasst,
können beide Schaltmittel 3, 4 jeweils
diejenigen Schalteinheiten 1, 2, durch welche Ventilerhebungskurven
von Ventilen, welche der Nockenwelle 46 zugeordnet sind, änderbar
sind, betätigen.
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Die
Schalteinheit 1 weist ein Steuermittel 52 auf,
welches durch Abschnitte 9, 11, 13, 16, 18 (siehe 3),
welche durch vier Nuten gebildet sind, gebildet ist. Ferner weist
die Schalteinheit 2 ein Steuermittel 54 auf, welches
durch Abschnitte 10, 12, 14, 15, 17 (siehe 3),
welche durch vier Nuten gebildet sind, gebildet ist. Die Steuermittel 52, 54 sind
in Endbereichen bzw. auf Enden 56, 58 der Schalteinheiten 1, 2 positioniert,
welche in der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 einander
zugewandt und direkt benachbart sind. Die Steuermittel 52, 54 bilden
zwei Steuerkulissen 5, 6, welche in der Haupterstreckungsrichtung
der Nockenwelle 46 hintereinander angeordnet sind. Die
Steuerkulissen 5, 6 werden also jeweils von den
beiden Schalteinheiten 1, 2 gebildet.
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Die
Schaltmittel 3, 4 sind so angeordnet, dass sie
bei einem Schaltvorgang die Steuerkulissen 5, 6 in
der radialen Richtung beaufschlagen können. Die Schaltmittel 3, 4 sind
entlang der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 in
der gleichen Reihenfolge wie die Steuerkulissen 6, 5 hintereinander
angeordnet. Das Schaltmittel 3 kann die Steuerkulisse 6 und
das Schaltmittel 4 die Steuerkulisse 5 beaufschlagen.
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2 zeigt
eine Abwicklung einer der Steuerkulissen 5 oder 6,
welche sich über mehr als eine Nockenwellenumdrehung erstreckt,
und zwar ca. über 540°. Grundsätzlich
sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Winkelbereiche denkbar.
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Erfindungsgemäß erlaubt
jede der Steuerkulissen 5, 6 ein Wechseln der
Schaltmittel 3, 4 während eines Umschaltvorgangs
von einer Schalteinheit 2 auf eine andere Schalteinheit 1 und
zurück.
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3 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf die Abwicklungen der Steuerkulissen 5 und 6,
welche ein Getriebe 42 bilden, das als Kurvengetriebe ausgebildet
ist. Die Abwicklung der beiden Steuerkulissen 5, 6 wird
von zwei L-förmigen Teilen einer Abwicklung der Schalteinheiten 1, 2 gebildet,
welche zwischen zwei Schaltvorgängen, an welchen unterschiedliche
Schaltmittel 3, 4 beteiligt sind, eine rechteckige
Form aufweisen. Ein L-förmiges Teil umfasst jeweils zwei
Hälften von den Steuerkulissen 5, 6,
welche zu unterschiedlichen Steuerkulissen 5, 6 gehören.
Die Steuerkulissen 5, 6 weisen die Abschnitte 9 bis 18 auf,
die in Wechselwirkung mit den Schaltmitteln 3, 4 unterschiedliche
Funktionen der Schaltmittel 3, 4 und/oder der
Schalteinheiten 1, 2 bewirken, wobei die unterschiedlichen
Abschnitte 9 bis 18 der Steuerkulissen 5, 6 in
Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Nockenwelle 46 (siehe 1)
mit den Schaltmitteln 3, 4 in Wirkverbindung kommen.
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Bei
den Abschnitten 9 bis 18 handelt es sich um Eintauchabschnitte 9 und 10,
Betätigungsabschnitte 11 und 12, Ausschiebeabschnitte 13 und 14, Überwechselabschnitte 15 und 16 und
Beruhigungsabschnitte 17 und 18. Bei den Funktionen
handelt es sich um ein Eintauchen des Schaltmittels 3, 4 in
den Eintauchabschnitt 9, 10 der Steuerkulisse 5 oder 6, ein
Ausschieben des Schaltmittels 3, 4 aus einem Ausschiebeabschnitt 13, 14 der
Steuerkulisse 5 oder 6, ein Betätigen
mindestens einer der Schalteinheiten 1 oder 2,
indem die Schalteinheit 1, 2 über das
im Betätigungsabschnitt 11, 12 befindliche
Schaltmittel 3, 4 verschoben wird, ein Überwechseln
des Schaltmittels 3, 4 von einer der Schalteinheiten 1, 2 zu
einer anderen Schalteinheit 1, 2 und einem Beruhigen
der Schaltbewegung einer der Schalteinheiten 1, 2.
Die Schaltmittel 3, 4 kommen in Abhängigkeit
von der Rotationsrichtung der Nockenwelle 46 mit den Abschnitten 9 bis 18 in
unterschiedlicher Abfolge in Wirkverbindung.
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Die 4a, 4b bis 11a, 11b sowie 12a, 12b bis 19a, 19b zeigen
anhand einzelner Zwischenzustände eine Umschaltung von
Ventiltrieben, welche durch die Nocken 7, 8, 48, 50 der
Nockenwelle 46 (siehe 1) betätigt
werden, durch axiale Verlagerung der beiden Schalteinheiten 1, 2,
wobei in den 4a, 4b bis 11a, 11b der
Schaltvorgang nach rechts und in den 12a, 12b bis 19a, 19b der Schaltvorgang nach links dargestellt ist.
Bei dem Schaltvorgang nach links bewegen sich die Schalteinheiten 1, 2 derart,
dass die Enden 56, 58 sich relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 in
Richtung der Nocken 48, 50 in eine Haupterstreckungsrichtung 62 (siehe 16a und b) der Nockenwelle 46 bewegen
(siehe 1). Bei einem Schaltvorgang nach rechts bewegen
sich die Schalteinheiten 1, 2 in eine dazu entgegengesetzte
Haupterstreckungsrichtung 60 (siehe 5a und 5b).
Die Schaltvorgänge nach rechts und nach links bestehen
jeweils aus zwei Schaltvorgängen, in welchen die einzelnen
Schalteinheiten 1, 2 relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 in
axiale Richtung bewegt werden.
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Im
Folgenden wird der Schaltvorgang nach rechts ausgeführt.
In einem ersten Schritt gemäß 4a und 4b wird
das rechte Schaltmittel 3 durch den Aktor 65 (siehe 1)
aufgrund eines von dem Aktor 65 in Form eines Magnetfelds
gegebenen Signals in den Eintauchabschnitt 9 der Steuerkulisse 6 eingefahren.
In einem zweiten Schritt gemäß 5a und 5b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Betätigungsabschnitt 12 der
Steuerkulisse 6 und beginnt die rechte Schalteinheit 2 in
die Haupterstreckungsrichtung 60 der Nockenwelle 46 (siehe 1),
welche eine axiale Richtung ist, zu verschieben. In einem dritten
Schritt gemäß 6a und 6b wird
die Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 beruhigt,
und ist dann abgeschlossen. Nach dem Verschieben der Schalteinheit 2,
welche eine Positionsänderung relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 ist,
betätigt das Schaltmittel 3 die Schalteinheit 1.
In einem vierten Schritt gemäß 7a und 7b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 kurz vor dem Betätigungsabschnitt 11 der
Steuerkulisse 6 der Schalteinheit 1. In einem
fünften Schritt gemäß 8a und 8b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Betätigungsabschnitt 11 der
Steuerkulisse 6 der linken Schalteinheit 1 und
beginnt mit dessen Verschiebung in die Haupterstreckungsrichtung 60.
In einem sechsten Schritt gemäß 9a und 9b ist
die Verschiebung der linken Schalteinheit 1 abgeschlossen.
In einem siebten Schritt gemäß 10a und 10b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Ausschiebeabschnitt 14 der
Steuerkulisse 6 der rechten Schalteinheit 2 und
wird in die Ausgangsstellung in Richtung einer Hochachse 19 zurückgeschoben,
welche in radialer Richtung relativ zu der Nockenwelle 46 (siehe 1)
verläuft. In einem achten Schritt gemäß 11a und 11b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 wieder in der Ausgangsstellung.
Die beiden Schaltvorgänge, in denen die Schalteinheiten 1, 2 nach
rechts relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 verschoben
werden, laufen also, nachdem der Aktor 64 oder der Aktor 65 (siehe 1)
das Signal gegeben hat, bei sich drehender Nockenwelle 46 automatisiert,
also ohne weitere, von außerhalb der Ausführeinheit 38 kommende
Signale ab. Dasselbe gilt für die Schaltvorgänge,
in denen die Schalteinheiten 1, 2 nacheinander
nach links verschoben werden. Obwohl sich während der ersten Hälfte
eines Schaltvorgangs nach links oder nach rechts, in der eine Schalteinheit 1, 2 verschoben
wird, eine Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Nockenwelle 46 dreht, ändern
kann, findet die zweite Hälfte des Schaltvorgangs, in der
die andere Schalteinheit 1, 2 in dieselbe Richtung
axial verschoben wird, automatisiert und unabhängig von
einer elektronischen Messung der Winkelgeschwindigkeit oder einer
anderen elektronischen Auswertung statt.
-
Im
Folgenden wird der Schaltvorgang nach links beschrieben. In einem
ersten Schritt gemäß 12a und 12b wird das linke Schaltmittel 4 durch
den Aktor 64 (siehe 1) aufgrund
eines von dem Aktor 64 gegebenen Signals in den Eintauchabschnitt 10 der
Steuerkulisse 5 eingefahren. In einem zweiten Schritt gemäß 13a und 13b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 kurz vor dem Beginn des Betätigungsabschnitts 11 der
Steuerkulisse 5 in der linken Schalteinheit 1.
In einem dritten Schritt gemäß 14a und 14b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 in dem Betätigungsabschnitt 11 der Steuerkulisse 5 der
linken Schalteinheit 1 und beginnt die linke Schalteinheit 1 in
die Haupterstreckungsrichtung 62, welche auch eine axiale
Richtung ist, zu verschieben. In einem vierten Schritt gemäß 15a und 15b ist
die Verschiebung der linken Schalteinheit 1 nach links
abgeschlossen. In einem fünften Schritt gemäß 16a und 16b beginnt die
Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 in die Haupterstreckungsrichtung 62 nach
links. Um die Schalteinheiten 1, 2 nach links
zu verschieben, muss das Schaltmittel 4 die Schalteinheiten 1, 2 also
unabhängig voneinander betätigen. In einem sechsten Schritt
gemäß 17a und 17b wird die Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 beruhigt,
und ist dann abgeschlossen. In einem siebten Schritt gemäß 18a und 18b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 in dem Ausschiebeabschnitt 13 der Steuerkulisse 5 der
linken Schalteinheit 1 und wird in die Ausgangsstellung
in Richtung einer Hochachse 20 zurückgeschoben.
In einem achten Schritt gemäß 19a und 19b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 wieder in der Ausgangsstellung.
Bei einem Überwechseln des Schaltmittels 4 von
einer Schalteinheit 1, 2 zu einer anderen Schalteinheit 1, 2 werden
zeitweise beide Schalteinheiten 1, 2 gleichzeitig betätigt.
Analoges gilt für den Schaltvorgang nach rechts. Bei allen
beschriebenen Schaltvorgängen korrespondieren die Schaltmittel 3, 4 mit
den Schalteinheiten 1, 2.
-
Aufgrund
der Beschaffenheit der Steuerkulissen 5, 6 sind
die zwei Schalteinheiten 1, 2 durch die Schaltmittel 3, 4 in
einer definierten Schaltsequenz betätigbar. Die Schaltvorgänge
nach links und nach rechts sind deshalb in abwechselnder Reihenfolge
prinzipiell beliebig oft wiederholbar. Die Schalteinheiten 1, 2 werden
dabei durch die Steuerkulissen 5, 6 zu dem Eintauchen,
Betätigen, Überwechseln und Beruhigen immer wieder
in unterschiedliche Schaltzustände gebracht.
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Bei
den Schaltvorgängen nach links bzw. nach rechts werden
die Schalteinheiten 1, 2 einzeln und nacheinander
in dieselbe Richtung nach links bzw. nach rechts verschoben. Die
Schalteinheiten 1, 2 sind in ihrer Bewegung in
die Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 (siehe 1)
also teilweise entkoppelt.
-
Anhand
der beschriebenen Schaltvorgänge ist ersichtlich, dass
mittels des linken Schaltmittels 4 Schaltvorgänge
nach links und mittels des rechten Schaltmittels 3 Schaltvorgänge
nach rechts ausgeführt werden. Somit ist jedem Schaltmittel 3, 4 jeweils eine
Schaltrichtung zugeordnet.
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Bei
der beschriebenen Umschaltung der Ventiltriebe werden die Ventilerhebungskurven
von Ventilen, welche aufgrund der Drehung der Nockenwelle 46 in
einem Betriebsmodus geöffnet und geschlossen werden, gewechselt.
Ferner können durch die Umschaltung Ventile abgeschaltet
werden und damit geschlossen bleiben. Mit einem Wechsel der Ventilerhebungskurven
kann ein Wechsel der Betriebsarten der Brennkraftmaschine einhergehen.
-
In
den 20 bis 23 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Wesentlichen gleich
bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich
mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der
Ausführungsbeispiele ist jedoch den Bezugszeichen des alternativen Ausführungsbeispiels
in den 20 bis 23 der Buchstabe „a"
hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt
sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
in den 1 bis 19, wobei bezüglich
gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des
Ausführungsbeispiels in den 1 bis 19 verwiesen werden kann.
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20 zeigt
einen Schnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel
einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer
Umschalteinheit 36a. Die Umschalteinheit 36a umfasst
eine Ausführeinheit 38a und eine Nockenwelle 80.
Die Ausführeinheit 38a umfasst drei Zylinderventilebetätigungseinheiten 82, 84, 86,
welche alle zusammen entweder die Auslass- und/oder die Einlassventile
einer Zylinderbank mit mehreren Zylindern betätigen. Die
Ausführeinheit 38a weist nur mechanische Bauelemente
auf und ist deshalb als mechanische Einheit 40a ausgebildet.
Da die Zylinderventilebetätigungseinheiten 82, 84, 86 baugleich sind,
wird im Folgenden nur eine beschrieben: Die Zylinderventilebetätigungseinheit 82 umfasst
ein Nockensegment 88, welches ein Wellenteil der Nockenwelle 80 in
Umfangsrichtung umschließt bzw. welches hülsenförmig
ausgebildet ist und axial in Richtung der Haupterstreckungsrichtung
der Nockenwelle 80 verschiebbar auf dem Wellenteil der
Nockenwelle 80 gelagert ist. Das Nockensegment 88 ist
mit Hilfe von Koppelbolzen 90, 92 mit einem Schaltstück 94 verbunden.
Das Schaltstück 94 ist zwischen zwei Enden von
Schraubenfedern 96, 98 eingespannt. Die Schraubenfedern 96, 98 sind
mit Energiespeicherelementen 146, 148 identisch.
Die Auslenkrichtung der Schraubenfedern 96, 98 ist
mit der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 80 identisch.
Die von dem Schaltstück 94 abgewandten Enden der Schraubenfedern 96, 98 wirken
auf Federteller 100, 102, welche fest mit einem
Schaltmittel 74 verbunden sind. Das Schaltmittel 74 ist
als Schubstange ausgebildet. Seine Haupterstreckungsrichtung ist
identisch mit der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 80.
Das Schaltmittel 74 besitzt Rotationssymmetrie, wobei die
Richtung der Symmetrieachse mit seiner Haupterstreckungsrichtung
identisch ist. Die Symmetrieachse stimmt mit der Drehachse der Nockenwelle 80 überein.
Die Nockenwelle 80 ist als Hohlwelle ausgebildet. Das Schaltmittel 74 verläuft
im Innern der Nockenwelle 80. Die Schraubenfedern 96, 98 und das
Schaltstück 94 befinden sich ebenfalls im Innern der
Nockenwelle 80. Die Koppelbolzen 90, 92 verlaufen
in Bezug auf die Nockenwelle 80 in radiale Richtung. Das
Nockensegment 88 weist Nocken 108, 110, 112, 114, 116, 118 auf.
Die Nocken 108 bis 112 sind einem ersten Ventil 126 und
die Nocken 114 bis 118 sind einem zweiten Ventil 128 zugeordnet.
Die beiden Ventile 126, 128 sind demselben Zylinder
zugeordnet. Auf dem Nockensegment 88 sind Schaltelemente 120, 122 angeordnet,
welche sich relativ zu der Nockenwelle 80 in Umgangsrichtung über
einen Nockenwellendrehwinkelbereich erstrecken, welcher kleiner
als 360 Grad ist. Die Schaltelemente 120, 122 werden
bei verschiedenem Nockenwellendrehwinkel von einem Schaltelement 124 berührt,
welches sich relativ zu den Zylinder abschließenden Stellungen der
Ventile 126, 128 in Ruhe befindet. Die Schaltelemente 120, 122, 124 bilden
zusammen mit den Koppelbolzen 90, 92, dem Schaltstück 94,
den Federtellern 100, 102 und den Schraubenfedern 96, 98 eine Schalteinheit 130.
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An
einem Ende des Schaltmittels 74 ist eine Gewindespindel 76 durch
Formschluss befestigt. An dem gegenüberliegenden Ende des
Schaltmittels 74 befindet sich zwischen dem Schaltmittel 74 und
der Nockenwelle 80 eine Schaltmittelrückstellfeder 144, welche
durch eine Bewegung des Schaltmittels 74 in die Haupterstreckungsrichtung
des Schaltmittels 74 komprimiert werden kann.
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21 zeigt
einen Teil der Schalteinheit 130 zusammen mit einem Teil
des Schaltmittels 74. An dem Schaltstück 94 sind
die beiden Koppelbolzen 90, 92 in entgegengesetzter
Richtung befestigt. Die beiden Schraubenfedern 96, 98 sind
in der Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 mit
Hilfe der Federteller 100, 102 gegeneinander vorgespannt.
Zwischen den Schraubenfedern 96, 98 befindet sich
das Schaltstück 94. Das Schaltstück 94 kann
mittels einer Kompression der Schraubenfeder 96 oder 98 in
die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 relativ
zu dem Schaltmittel 74 bewegt werden.
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22 zeigt
den Wellenteil der Nockenwelle 80, welcher in montiertem
Zustand von dem Nockensegment 88 umschlossen wird. Eine
Kontaktfläche 132, an welcher das Nockensegment 88 (siehe 20)
das Wellenteil berühren kann, besitzt eine Längsverzahnung.
Diese erlaubt dem Nockensegment 88, welches auf einer im
montierten Zustand dem Wellenteil zugewandten Fläche eine
korrespondierende Längsverzahnung besitzt, eine Bewegung relativ
zu dem Wellenteil in axiale Richtung und verhindert eine Relativbewegung
in Umfangsrichtung. Der Koppelbolzen 90 ragt durch eine
Ausnehmung 104, welche dem Koppelbolzen 90 eine
Bewegung in axiale Richtung erlaubt.
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Eine
analoge Ausnehmung 106 (siehe 20) existiert
für den Koppelbolzen 92.
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23 zeigt
einen Magnetstator 136 und einen Teil der Ausführeinheit 38a mit
der Gewindespindel 76 in einer Explosionsdarstellung. Im
Folgenden wird der Aufbau dieses Teils der Ausführeinheit 38a in
montiertem Zustand beschrieben. Die Gewindespindel 76 ist
in eine Gewindemutter 140, welche von einem Ende der Nockenwelle 80 gebildet
wird, geschraubt und ist durch einen Formschluss mit dem Schaltmittel 74 derart
verbunden, dass die Gewindespindel 76 relativ zu dem Schaltmittel 74 in
die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 unbeweglich
ist. An der der Gewindespindel 76 zugewandten Seite weist
das Schaltmittel 74 ein Axiallager 142 auf, welches
die Gewindespindel 76 und das Schaltmittel 74 zueinander
um die Drehachse der Nockenwelle 80 drehbar lagert. Die
Gewindespindel 76 weist einen quaderförmigen Teil
auf, welcher einen Anker 78 in die Haupterstreckungsrichtung
des Schaltmittels 74 beweglich lagert. In der Umfangsrichtung
der Nockenwelle 80 sind die Gewindespindel 76 und
der Anker 78 relativ zueinander unbeweglich. Die Gewindespindel 76 ist
mittels des Axiallagers 142 mit dem Schaltmittel 74 verbunden.
Eine Bewegung des Wellenteils der Nockenwelle 80 und der
Gewindespindel 76 in Umfangsrichtung relativ zu dem ruhenden
Magnetstator 136 wird hiermit von dem Schaltmittel 74 abgekoppelt.
Eine Drehung des Ankers 78 in Umfangsrichtung der Nockenwelle 80 ist
mittels eines Axiallagers 138 von einer Ankerrückstellfeder 134 abgekoppelt.
Die Ankerrückstellfeder 134 drückt den Anker 78 in
Richtung der Gewindemutter 140 weg von dem Magnetstator 136.
Der Magnetstator 136 weist eine Spule auf, durch welche
der Anker 78 angezogen werden kann.
-
Ein
Umschaltvorgang des alternativen Ausführungsbeispiels einer
Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung kann nun folgendermaßen stattfinden.
Der Magnetstator 136 gibt ein Signal an die Ausführeinheit 38a,
indem er mit Hilfe der Spule den Anker 78 anzieht, so dass
der Anker 78 an dem Magnetstator 136 anliegt und
sich relativ zu dem Magnetstator 136 in Ruhe befindet.
Hierdurch werden Drehungen der Gewindespindel 76 um die
Symmetrieachse des Schaltmittels 74 relativ zu dem Magnetstator 136 verhindert.
Da die Gewindemutter 140 die Drehungen des Wellenteils
der Nockenwelle 80 ausführt, dreht sich die Gewindemutter 140 relativ
zu der Gewindespindel 76. Aufgrund des Gewindes findet deshalb
eine axiale Verschiebung der Gewindespindel 76 und des
Schaltmittels 74 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von
dem Magnetstator 136 weg relativ zu dem Wellenteil der
Nockenwelle 80 statt, wodurch die Schaltmittelrückstellfeder 144 komprimiert
wird. Ferner wird hierdurch die Schraubenfeder 96 komprimiert,
wodurch die Koppelbolzen 90, 92 Kräfte
in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von
dem Magnetstator 136 weg auf das Nockensegment 88 ausüben.
Diese Kräfte werden zunächst von einer Kraft,
welche das Schaltelement 124 auf das Schaltelement 122 mittels Berührung
ausübt, kompensiert. Falls nun aufgrund der Nockenwellendrehung
das Schaltelement 124 aufhört, das Schaltelement 122 zu
berühren, verschieben diese Kräfte das Nockensegment 88 in
die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von dem
Magnetstator 136 weg, bis das Schaltelement 124 das
Schaltelement 120 berührt. Aufgrund der axialen
Verschiebung des Nockensegments 88 werden die Nocken 112 und 118,
welche in der Ausgangsstellung für einen Vollhub der Ventile 126, 128 verantwortlich
waren, deaktiviert und die Nocken 110, 116 aktiviert,
welche einen Teilhub bewirken. Hierbei bleibt die Schraubenfeder 96 im
Vergleich zur Ausgangsstellung komprimiert, so dass weiter Kräfte auf
das Nockensegment 88 in die Haupterstreckungsrichtung des
Schaltmittels 74 von dem Magnetstator 136 weg
wirken. Diese Kräfte werden aufgrund der Berührung
der Schaltelemente 124, 120 kompensiert. Hört
nun das Schaltelement 124 aufgrund der Nockenwellendrehung
auf, das Schaltelement 120 zu berühren, so erzielen
die durch die Schraubenfeder 96 auf das Nockensegment 88 bewirkten
Kräfte eine weiter axiale Verschiebung des Nockensegments 88 in
die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von
dem Magnetstator 136 weg. Damit werden die Nocken 110, 116 deaktiviert und
die Nocken 108, 114 aktiviert, was ein Umschalten
der Ventile 126, 128 von Teilhub auf Nullhub bewirkt.
Die Schaltelemente 120, 122, 124 bilden
somit eine geometrische Kodierung für zwei Schaltvorgänge.
Falls der Anker 78 weder an dem Magnetstator 136 noch
an der Nockenwelle 80 anliegt, kann die komprimierte Schaltmittelrückstellfeder 144 das Schaltmittel 74 relativ
zu dem Wellenteil der Nockenwelle 80 in die Haupterstreckungsrichtung
des Schaltmittels 74 auf den Magnetstator 136 zu
bewegen. Hierdurch werden die Ventilerhebungskurven der Ventile 126, 128 von
Nullhub auf Vollhub umgestellt. Auf analoge Weise werden auch die
anderen Zylinderventilebetätigungseinheiten 84, 86 umgeschaltet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005006489
A1 [0002]