DE102008036462A1

DE102008036462A1 - Ventiltriebvorrichtung

Info

Publication number: DE102008036462A1
Application number: DE102008036462A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Ing. Meintschel; Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander Von Dipl.-Ing. Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: DE102008036462B4; WO2010015328A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung mit wenigstens einer Sensorvorrichtung (10) zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße (26) und zumindest einer Aktoreinheit (11), welche bei zumindest einem Betriebsvorgang eine Verlagerung wenigstens eines Bauteils (12, 30) in eine axiale Richtung (13) bewirkt. Es wird vorgeschlagen, dass die Sensorvorrichtung (10) und die Aktoreinheit (11) wenigstens ein gemeinsames Funktionsmittel (14, 15) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist eine Ventiltriebvorrichtung mit einer Aktoreinheit bekannt, welche bei einem Betriebsvorgang eine Verlagerung eines Nockenstücks in eine axiale Richtung einer Nockenwelle bewirkt. Zu einer Bestimmung einer Phasenbeziehung zwischen der Nockenwelle und einer Kurbelwelle erfasst eine Sensorvorrichtung eine Kenngröße einer Drehbewegung der Nockenwelle.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine einfache Bauweise zu erreichen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung mit wenigstens einer Sensorvorrichtung zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße und zumindest einer Aktoreinheit, welche bei zumindest einem Betriebsvorgang eine Verlagerung wenigstens eines Bauteils in eine axiale Richtung bewirkt.
Es wird vorgeschlagen, dass die Sensorvorrichtung und die Aktoreinheit wenigstens ein gemeinsames Funktionsmittel aufweisen. Unter einer „Aktoreinheit” soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, aufgrund zumindest eines Signals eine Bewegung wenigstens eines Bauteils zu ver anlassen. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet und/oder programmiert verstanden werden. Unter einer „axialen Richtung” soll im Besonderen eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer Drehachse und/oder einer Längsachse einer Welle, welche insbesondere als Nockenwelle ausgebildet ist und/oder insbesondere wenigstens einen Nocken antreibt und/oder auf welcher wenigstens ein Nockenstück gelagert ist, verläuft. Unter einer „Verlagerung” des Bauteils soll insbesondere eine Bewegung des Bauteils relativ zu der Aktoreinheit verstanden werden. Unter einem „Funktionsmittel” soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, welches eine bestimmte Funktion ausüben kann und/oder für verschiedene Einheiten, von welchen das Mittel insbesondere ein Teil sein kann, verschiedene und/oder gleiche Funktionen ausüben kann, und/oder ein Gehäuseteil und/oder ein Befestigungsmittel und/oder eine Halterung und/oder ein elektrischer Anschluss und/oder eine Buchse und/oder ein Stromverbinder und/oder eine elektrische Steckverbindung und/oder eine Schnittstelle verstanden werden. Darunter, dass die Aktoreinheit und die Sensorvorrichtung ein „gemeinsames” Funktionsmittel aufweisen, soll insbesondere verstanden werden, dass das Funktionsmittel ein Teil der Aktoreinheit und ein Teil der Sensorvorrichtung ist. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine einfache Bauweise erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Funktionsmittel als Befestigungsmittel und/oder elektrisches Verbindungsmittel ausgebildet ist. Unter einem „elektrischen Verbindungsmittel” soll insbesondere ein elektrisches Kontaktmittel und/oder ein Kabel und/oder ein Anschluss und/oder eine Buchse und/oder ein Stromverbinder und/oder eine elektrische Steckverbindung und/oder ein Stecker und/oder eine Schnittstelle verstanden werden. Hierdurch kann eine einfache Montage erreicht werden.
Vorzugsweise weist die Sensorvorrichtung wenigstens eine Sensoreinheit auf, welche zumindest teilweise beweglich in die axiale Richtung gelagert ist. Darunter, dass die Sensoreinheit zumindest teilweise „beweglich” gelagert ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Sensoreinheit relativ zu der Aktoreinheit be wegbar gelagert ist. Damit kann eine konstruktiv einfache Ausbildung insbesondere der Sensoreinheit und ihrer Befestigung erreicht werden. Insbesondere kann ein Fixierungsmittel zur Fixierung der Sensoreinheit in einer festen Position relativ zu der Aktoreinheit eingespart werden.
Mit Vorteil weist die Sensoreinheit zumindest zwei Sensormittel auf, welche in wenigstens einem Betriebszustand bezügliche einer Umfangsrichtung einer Welle aufeinander folgend angeordnet sind und in wenigstens eine Richtung relativ zueinander bewegbar sind. Hierdurch kann bei einer einfachen Steuerung und insbesondere Verlagerung von Bauteilen mit Nocken und insbesondere Nockenstücken ein kostengünstiger Aufbau der Sensoreinheit erreicht werden. Insbesondere kann eine einfache Anordnung eines Zahnrings erreicht werden, welche benachbart zu einem sensierenden Element, welches insbesondere durch einen Hall-Sensor gebildet sein kann, ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Aktoreinheit zumindest zwei Aktoren auf. Unter einem „Aktor” soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, aufgrund zumindest eines Signals eine Bewegung wenigstens eines Bauteils zu veranlassen. Darunter, dass die Aktoreinheit „zumindest zwei Aktoren aufweist”, soll insbesondere verstanden werden, dass die beiden Aktoren bei wenigstens einem Betriebsvorgang eine Baueinheit, welche insbesondere von auf einer Welle angeordneten Nockenstücken und/oder einem Nockenstück gebildet sein kann, betätigen und/oder von einem gemeinsamen Gehäuse zumindest teilweise umgeben sind und/oder dass die beiden Aktoren an einer gemeinsamen Halterung befestigt sind. Hierdurch kann eine effiziente Steuerung von Bewegungen insbesondere einer Nockenwelle erreicht werden. Insbesondere können die Bewegungen mit einer geringen Anzahl von Aktoren gesteuert werden. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der Sensorvorrichtung zwischen den Aktoren angeordnet. Darunter, dass ein Teil „zwischen” den Aktoren angeordnet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass es wenigstens eine Gerade gibt, welche einen der Aktoren wenigstens in einem ersten Punkt, den anderen Aktor zumindest in einem zweiten Punkt und das Teil in wenigstens einem Punkt, welcher auf der Gerade zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt angeordnet ist, schneidet. Hierdurch kann eine kompakte und kostengünstige Bauweise und insbesondere eine einfache Montage erreicht werden. insbesondere kann eine effiziente Nutzung von Bauraum erreicht werden. Im Besonderen kann ein ungenutzter Bauraum zu einem Einbau eines Teils der Sensorvorrichtung verwendet werden.
Mit Vorteil ist zumindest ein Teil der Sensorvorrichtung in die Aktoreinheit integriert. Darunter, dass ein Teil in die Aktoreinheit „integriert” ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Aktoreinheit wenigstens eine Umhausung bzw. ein Gehäuse aufweist, innerhalb welchem die Sensorvorrichtung zumindest teilweise angeordnet ist. Hierdurch können Bauteile und insbesondere ein Gehäuse des Teils der Sensorvorrichtung eingespart werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit bei wenigstens einem Betriebsvorgang eine Steuerkulisse in einer radialen Richtung beaufschlagt. Auf diese Weise kann konstruktiv einfach ein Einstellvorgang insbesondere eines Ventilhubs durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kenngröße ein Drehwinkel. Hierdurch kann ein Drehzustand einer Welle erfasst werden. insbesondere kann eine Phasenbeziehung zwischen einer Drehung einer Nockenwelle und einer Drehung einer Kurbelwelle ermittelt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Funktionsmittel wenigstens ein Masse-Kabel aufweist. Unter einem „Masse-Kabel” soll insbesondere ein Kabel mit einem Potential, welches für Spannungen der Aktoreinheit und/oder der Sensorvorrichtung ein Bezugspotential bildet, und/oder ein Kabel mit Erdpotential verstanden werden. Auf diese Weise kann eine einfache Verkabelung erreicht werden.
Vorzugsweise weist die Sensorvorrichtung wenigstens einen Hall-Sensor auf. Damit kann ein präzises und zugleich kostengünstiges Erfassen der Kenngröße erfolgen.
Mit Vorteil ist die Sensorvorrichtung zumindest teilweise einstückig mit wenigstens einer Steuerkulisse und/oder einem Nocken ausgebildet. Unter „einstückig” soll insbesondere aus einem Guss oder aus einer Spritzung hergestellt und/oder einteilig und/oder durch ein Bauteil gebildet verstanden werden. Auf diese Weise kann eine einfache Montage erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, 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.
Dabei zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung,
2 eine Seitenansicht der Ventiltriebvorrichtung,
3 eine Teilansicht der Ventiltriebvorrichtung mit einer Aktoreinheit und einer Sensoreinheit,
4 eine Draufsicht auf ein Bauteil der Ventiltriebvorrichtung,
5 eine Seitenansicht auf die Aktoreinheit und die Sensoreinheit, wobei sich die Sensoreinheit in einer Extremalposition befindet, und
6 eine Explosionsdarstellung der Aktoreinheit.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung mit einer Welle 21 und einer Sensorvorrichtung 10 zur Erfassung einer Kenngröße 26, welche ein Drehwinkel der Welle 21 ist. Auf der Welle 21 sind Nockenstücke bildende Bauteile 12, 30 angeordnet, welche die Welle 21 umgreifen und jeweils zumindest einen Nocken 29, 31 aufweisen. Die Bauteile 12, 30 sind in einer Umfangsrichtung 32 der Welle 21 fest mit der Welle 21 verbunden und werden bei einem Betriebsvorgang von der Welle 21 gedreht. Bei dem Betriebsvorgang betätigen die Nocken 31 Ventilmittel 33, welche aufgrund dessen Öffnungs- bzw. Schließvorgänge durchführen. Die Ventiltriebvorrichtung weist ferner eine Aktoreinheit 11 auf, welche bei einem Betriebsvorgang eine Verlagerung wenigstens der Bauteile 12, 30 in eine axiale Richtung 13 der Welle 21, welches eine Längsrichtung der Welle 21 ist, bewirkt. Die Verlagerung der Bauteile 12, 30 bewirkt eine Änderung eines Hubs der Ventilmittel 33.
Die Sensorvorrichtung 10 und die Aktoreinheit 11 weisen ein gemeinsames Funktionsmittel 14 auf, welches als Stator-Gehäuse ausgebildet ist und als Befestigungsmittel dient. Mittels des Funktionsmittels 14 sind ein Teil 24 der Sensorvorrichtung 10, welches als Hall-Sensor 28 ausgebildet ist, und die Aktoreinheit 11 aneinander befestigt (2 und 3). Das Teil 24 ist in die Aktoreinheit 11 integriert und zu einem Großteil innerhalb des Funktionsmittels 14 angeordnet. Die Aktoreinheit 11 und der Teil 24 der Sensorvorrichtung 10 sind mittels des Funktionsmittels 14 an einem nicht näher dargestellten Befestigungsbauteil, welches als Zylinderkopf, Lagerbrücke oder Zylinderkopfhaube ausgebildet sein kann, befestigt.
Weiterhin weisen die Aktoreinheit 11 und die Sensorvorrichtung 10 ein gemeinsames Funktionsmittel 15 auf, welches ein elektrisches Verbindungsmittel ist, das als Schnittstelle ausgebildet ist (1). In einem vollständig montierten Zustand ist ein Stecker in das Funktionsmittel 15 eingesteckt, welcher elektrische Kabelverbindungen für die Aktoreinheit 11 und die Sensorvorrichtung 10 aufweist. Das Funktionsmittel 15 weist ein schematisch dargestelltes Masse-Kabel 27 auf, welches ein Erdungspotential für das Teil 24 der Sensorvorrichtung 10 und die Aktoreinheit 11 bereitstellt.
Die Aktoreinheit 11 weist zwei Aktoren 22, 23 auf (2, 3 und 6), welche zu einem Großteil innerhalb des Funktionsmittels 14 angeordnet sind. Das Teil 24 der Sensorvorrichtung ist zwischen den Aktoren 22, 23 angeordnet. Die Aktoren 22, 23 weisen jeweils einen Schaltpin 34, 35 auf. Zu einer axialen Verlagerung der Bauteile 12, 30 veranlasst der Aktor 22, 23 jeweils eine Bewegung der Schaltpins 34, 35 in eine radiale Richtung 41 der Welle 21 auf die Welle 21 zu. Bei den Bewegungen beaufschlagen die Schaltpins 34, 35 Steuerkulissen 25, 36 der Bauteile 12, 30. Ein mechanisches Wechselwirken der Steuerkulissen 25, 36 mit den Schaltpins 34, 35 bewirken die axialen Verlagerungen der Bauteile 12, 30 relativ zu der Aktoreinheit 11 und der Welle 21.
4 zeigt das einstückig ausgebildete Bauteil 12, welches die Nocken 29, einen Teil 37 der Steuerkulisse 25 und einen Teil 38 der Steuerkulisse 36 aufweist. Die Teile 37, 38 sind jeweils Hälften der Steuerkulissen 25, 36. Zusammen mit dem Bauteil 30 bildet das Bauteil 12 die Steuerkulissen 25, 36. Zwischen den Teilen 37, 38 ist ein Sensormittel 18 der Sensorvorrichtung 10 angeordnet, welches als eine Hälfte eines Zahnrings ausgebildet ist. Das Bauteil 30 weist ein Sensormittel 19 auf, welches in einem Vergleich zu dem Sensormittel 18 spiegelverkehrt ausgebildet ist. Beide Bauteile 12, 30 sind beweglich in die axiale Richtung 13 auf der Welle gelagert. Die Sensormittel 18, 19 sind somit relativ zueinander beweglich gelagert. In einem Betriebszustand (2 und 3) schließen die beiden Sensormittel 18, 19 aneinender an und sind demzufolge in der Umfangsrichtung 32 aufeinander folgend angeordnet, wodurch sie einen Zahnring bilden.
Zusammen bilden die Sensormittel 18, 19 eine Sensoreinheit 17. Der Hall-Sensor 28, welcher als Differenzial-Hall-Sensor ausgebildet ist, registriert bei einer Drehung der Welle 21 die Kenngröße 26 mittels der Sensoreinheit 17. Während einer Drehung der Welle 21 kann ein Massenmittelpunkt 39 der Sensoreinheit 17 verschiedene Positionen relativ zu der Aktoreinheit 11 einnehmen (5). In einer in 5 dargestellten Extremalposition der Sensoreinheit 17 besitzt diese einen maximalen Abstand von den in 1 dargestellten Ventilmitteln 33. Durch eine Verlagerung der Bauteile 12, 30 wird die Sensoreinheit 17 in Richtung der Ventilmittel 33 verlagert, so dass die Sensoreinheit 17 eine zweite Extremalposition einnimmt, bei der der Massenmittelpunkt 39 an einem Punkt 40 positioniert ist. In der zweiten Extremalposition nimmt die Sensoreinheit 17 einen minimalen Abstand zu den Ventilmitteln 33 ein. Bei einer Drehung der Welle 21 stellt der Hall-Sensor 28 mittels der aus Metall gebildeten Sensoreinheit 17 die Kenngröße 26 fest, obwohl sich die Sensoreinheit 17 bewegt und insbesondere in einer der Extemalpositionen angeordnet sein kann. Die Kenngröße 26 steht somit jederzeit für eine Regelung eines Nockenwellenverstellers zur Verfügung.
Prinzipiell ist auch denkbar, dass die Sensoreinheit 17 einstückig ausgebildet ist. Die Sensoreinheit 17 kann beispielsweise an einem der Bauteile 12, 30 befestigt sein und einen Teil des anderen Bauteils 12, 30 umgreifen, wobei der das andere Bauteil 12, 30 umgreifende Teil der Sensoreinheit 17 in der radialen Richtung 41 weiter von der Welle 21 entfernt ist als das andere Bauteil 12, 30. Ferner ist prinzipiell denkbar, dass die Sensoreinheit 17 einstückig ausgebildet ist und drehfest und in die axiale Richtung 13 beweglich an der Welle 21 befestigt ist. Hierbei ist beispielsweise denkbar, dass die Sensoreinheit 17 mittels eines Fährmittels, welches insbesondere an der Aktoreinheit 11 befestigt sein kann, insbesondere relativ zu den Bauteilen 12, 30 in die axiale Richtung 13 geführt wird.
Die Erfindung ist insbesondere auch in dem Fall anwendbar, in welchem ein Bauteil 12, 30 einem Zylinderzugeordnet ist und zwei Aktoren pro Bauteil 12, 30 eingesetzt werden.

Claims

Ventiltriebvorrichtung mit wenigstens einer Sensorvorrichtung (10) zur Erfassung wenigstens einer Kenngröße (26) und zumindest einer Aktoreinheit (11), welche bei zumindest einem Betriebsvorgang eine Verlagerung wenigstens eines Bauteils (12, 30) in eine axiale Richtung (13) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (10) und die Aktoreinheit (11) wenigstens ein gemeinsames Funktionsmittel (14, 15) aufweisen.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmittel (14, 15) als Befestigungsmittel und/oder elektrisches Verbindungsmittel ausgebildet ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (10) wenigstens eine Sensoreinheit (17) aufweist, welche zumindest teilweise beweglich in die axiale Richtung (13) gelagert ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (17) zumindest zwei Sensormittel (18, 19) aufweist, welche in wenigstens einem Betriebszustand bezügliche einer Umfangsrichtung (32) einer Welle (21) aufeinander folgend angeordnet sind und in wenigstens eine Richtung (13) relativ zueinander bewegbar sind.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (11) zumindest zwei Aktoren (22, 23) aufweist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (24) der Sensorvorrichtung (10) zwischen den Aktoren (22, 23) angeordnet ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (24) der Sensorvorrichtung (10) in die Aktoreinheit (11) integriert ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinheit (11) bei wenigstens einem Betriebsvorgang eine Steuerkulisse (25) in einer radialen Richtung (41) beaufschlagt.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße (26) ein Drehwinkel ist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmittel (15) wenigstens ein Masse-Kabel (27) aufweist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (10) wenigstens einen Hall-Sensor (28) aufweist.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (10) zumindest teilweise einstückig mit wenigstens einer Steuerkulisse (25) und/oder einem Nocken (29) ausgebildet ist.