DE102011056833B4 - Valve train device for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einer Grundnockenwelle (1), einem ersten drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle (1) angeordneten Nockenelement (6), einem zweiten drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle (1) angeordneten Nockenelement (11) und einer Sensoreinheit (7), wobei das erste Nockenelement (6) ein erstes Geberrad (9) und das zweite Nockenelement (11) ein zweites Geberrad (10) aufweisen und wobei auf der Grundnockenwelle (1) ein drittes, drehfest und axial fixiertes Geberrad (8) angeordnet ist, wobei das erste und zweite Geberrad (9, 10) jeweils an einem Umfang eine Anzahl von Zähnen aufweisen, welche sich in Axialrichtung des jeweiligen Nockenelements (6, 11) erstrecken und das dritte Geberrad (8) an einem Umfang eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, und das erste und zweite Geberrad (9, 10) derart axial verschiebbar sind, dass die Zähne in Zahnlücken des dritten Geberrads (8) einschiebbar sind, wobei die Sensoreinheit (7) geeignet ist, eine axiale Position der jeweiligen Nockenelemente (6, 11) und eine radiale Position der Grundnockenwelle (1) durch Erfassen einer Anzahl und einer Breite der Zahnlücken des dritten Geberrads (8) zu bestimmen.Valve drive device for an internal combustion engine, with a base camshaft (1), a first cam element (6) arranged on the base camshaft (1) in a rotationally fixed and axially displaceable manner, a second cam element (11) arranged on the base camshaft (1) in a rotationally fixed and axially displaceable manner, and a sensor unit (7), wherein the first cam element (6) has a first encoder wheel (9) and the second cam element (11) has a second encoder wheel (10) and wherein a third, non-rotatable and axially fixed encoder wheel (8) is mounted on the base camshaft (1). is arranged, wherein the first and second sensor wheel (9, 10) each have a number of teeth on a circumference, which extend in the axial direction of the respective cam element (6, 11) and the third sensor wheel (8) has a plurality of teeth on a circumference Having teeth, and the first and second sensor wheel (9, 10) are axially displaceable in such a way that the teeth can be inserted into tooth spaces of the third sensor wheel (8), the sensor unit (7) g is suitable for determining an axial position of the respective cam elements (6, 11) and a radial position of the basic camshaft (1) by detecting a number and a width of the tooth gaps of the third sensor wheel (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.The present invention relates to a valve train device for an internal combustion engine.

Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Nockenelement und einem zweiten Nockenelement, die mittels einer Schaltkulisse axial verschiebbar sind und die dazu vorgesehen sind, einen schaltbaren Ventiltrieb bereitzustellen und mit einer Sensoreinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Drehlage und/oder eine Phasenlage zumindest eines Nockenelementes zu bestimmen, bekannt.There are already valve drive devices for an internal combustion engine with at least a first cam element and a second cam element, which can be displaced axially by means of a shift gate and which are provided to provide a switchable valve drive and with a sensor unit which is provided to determine a rotational position and/or a To determine the phase position of at least one cam element is known.

DE 10 2007 054 979 A1 betrifft eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem über eine Schaltkulisse axial verschiebbaren Nockenelement, das dazu vorgesehen ist, einen verstellbaren Ventiltrieb zu realisieren, und mit einer Sensoreinheit, die dazu vorgesehen ist, eine axiale Schaltstellung des Nockenelements zu bestimmen. Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein erstes zumindest teilweise an eine axiale Bewegung des Nockenelements gekoppeltes Sensorelement aufweist, mittels dessen durch ein korrespondierendes Sensorelement die Schaltstellung bestimmbar ist. DE 10 2007 054 979 A1 relates to a valve drive device, in particular an internal combustion engine, with at least one cam element that can be displaced axially via a shift gate and that is provided to implement an adjustable valve drive, and with a sensor unit that is provided to determine an axial shift position of the cam element. It is proposed that the sensor unit has at least a first sensor element which is at least partially coupled to an axial movement of the cam element and by means of which the switching position can be determined by a corresponding sensor element.

Die DE 10 2008 036 462 A1 offenbart eine Ventiltriebvorrichtung mit einer Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Nockenwellenposition. Die Sensorvorrichtung umfasst ein Geberrad, das an einem Kulissenabschnitt angeordnet ist. Die Sensorvorrichtung registriert bei einer Drehung der Nockenwelle eine Nockenwellenposition.The DE 10 2008 036 462 A1 discloses a valve train device with a sensor device for detecting a camshaft position. The sensor device includes a transmitter wheel, which is arranged on a gate section. When the camshaft rotates, the sensor device registers a camshaft position.

Die DE 10 2009 014 517 A1 offenbart einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, bei dem ein Schiebenockensystem mit einem Geberrad vorgesehen ist, wobei das Geberrad zwei Geberradspuren aufweist. Das Geberrad wirkt mit einem ortsfest im Zylinderkopf montierten Positionssensor zusammen. Ein Außendurchmesser von Winkelsegmenten des Geberrads ist so gewählt, dass sich ein inneres Stirnende des Sensors durch einen Luftspalt getrennt in einem geringen radialen Abstand an einer zylindrischen äußeren Umfangsfläche des Geberrads bzw. der Winkelsegmente entlang bewegt, so dass der Sensor die scharfen Übergänge zwischen den Winkelsegmenten und den dazwischen angeordneten Lücken erfassen kann, durch deren Winkelabstände Ventilöffnungs- und Ventilschließzeiten von einem der Nocken jedes Nockenpaares kodiert sind.The DE 10 2009 014 517 A1 discloses a valve train for an internal combustion engine, in which a sliding cam system is provided with a sensor wheel, the sensor wheel having two sensor wheel tracks. The sensor wheel interacts with a position sensor that is permanently installed in the cylinder head. An outer diameter of angle segments of the encoder wheel is selected so that an inner front end of the sensor, separated by an air gap, moves at a small radial distance along a cylindrical outer peripheral surface of the encoder wheel or the angle segments, so that the sensor sees the sharp transitions between the angle segments and the gaps arranged between them, through the angular distances of which valve opening and valve closing times of one of the cams of each cam pair are encoded.

Die DE 10 2008 049 103 A1 offenbart eine Ventiltriebvorrichtung mit einem Schiebenockensystem, bei der eine Positionserfassungsvorrichtung mit zwei Geberrädern vorgesehen ist. Die Positionserfassungsvorrichtung weist vier Sensorelemente auf, wobei jeweils zwei der Sensorelemente als Segmente von Sensorrädern ausgeführt sind. Das erste und dritte Sensorelement sind mit einem ersten Nockenelement und das zweite und vierte Sensorelement mit einem zweiten Nockenelement gekoppelt. Die Sensorelemente weisen jeweils eine Detektionsschaltstellung und eine Neutralschaltstellung auf. In der Detektionsschaltstellung ist das entsprechende Sensorelement in einem Detektionsbereich der Positionserfassungsvorrichtung angeordnet. Die Positionserfassungsvorrichtung ist dazu vorgesehen, die Sensorelemente berührungslos zu detektieren. Dabei wird mittels der Sensorelemente in die Positionserfassungsvorrichtung ein Signal induziert, wobei ein Signalverlauf von einer Struktur der Topographie der Sensorelemente abhängt. Die Topographie der unterschiedlichen Sensorelemente sind dabei voneinander unterscheidbar.The DE 10 2008 049 103 A1 discloses a valve drive device with a sliding cam system, in which a position detection device with two sensor wheels is provided. The position detection device has four sensor elements, with two of the sensor elements being designed as segments of sensor wheels. The first and third sensor elements are coupled to a first cam element and the second and fourth sensor elements are coupled to a second cam element. The sensor elements each have a detection switching position and a neutral switching position. In the detection switching position, the corresponding sensor element is arranged in a detection area of the position detection device. The position detection device is intended to detect the sensor elements without contact. In this case, a signal is induced in the position detection device by means of the sensor elements, with a signal curve depending on a structure of the topography of the sensor elements. The topography of the different sensor elements can be distinguished from one another.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, die es ermöglicht, eine Mehrzahl von Kenngrößen zu erfassen.The object of the present invention is to provide an improved valve train device for an internal combustion engine which makes it possible to record a large number of parameters.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of the independent claim. Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung gibt daher eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine an. Die Ventiltriebvorrichtung weist eine Grundnockenwelle mit einem ersten drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle angeordneten Nockenelement sowie einem zweiten drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle angeordneten Nockenelement und einer Sensoreinheit auf. Das erste Nockenelement weist des Weiteren ein erstes Geberrad und das zweite Nockenelement ein zweites Geberrad auf. Auf der Grundnockenwelle ist ferner ein drittes, drehfest und axial fixiertes Geberrad angeordnet. Durch das Vorsehen eines Geberrads an den jeweiligen Nockenelementen kann bei einer axialen Verschiebung der Nockenelemente ebenfalls eine axiale Verschiebung der an den Nockenelementen vorgesehenen Geberräder erfolgen.The invention therefore specifies a valve train device for an internal combustion engine. The valve drive device has a base camshaft with a first cam element arranged in a rotationally fixed and axially displaceable manner on the base camshaft and a second cam element arranged in a rotationally fixed and axially displaceable manner on the base camshaft and a sensor unit. The first cam element also has a first encoder wheel and the second cam element has a second encoder wheel. A third, non-rotatable and axially fixed sensor wheel is also arranged on the basic camshaft. By providing a sensor wheel on the respective cam elements, an axial displacement of the sensor wheels provided on the cam elements can also take place when the cam elements are displaced axially.

Dabei weist das erste und zweite Geberrad jeweils an einem Umfang eine Anzahl von Zähnen, welche sich in Axialrichtung des jeweiligen Nockenelements erstrecken, und das dritte Geberrad an einem Umfang eine Mehrzahl von Zähnen auf. Durch die drehfeste Anordnung der Nockenelemente auf der Grundnockenwelle sowie die drehfeste Anordnung des dritten, auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads ist die Position der jeweiligen Zähne des ersten und zweiten Geberrads sowie der Zähne des dritten Geberrads bei einer Drehung der Nockenwelle gleich.The first and second sensor wheel each have a number of teeth on a circumference, which extend in the axial direction of the respective cam element, and the third sensor wheel has a plurality of teeth on a circumference. Due to the non-rotatable arrangement of the cam elements on the basic camshaft and the non-rotatable arrangement of the third sensor wheel, which is axially fixed on the basic camshaft, the position of the respective teeth of the first and second sensor wheels and the teeth of the third sensor wheel is the same when the camshaft rotates.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und zweite Geberrad derart axial verschiebbar sind, dass die Zähne in Zahnlücken des dritten Geberrads einschiebbar sind. Durch die axiale Verschiebbarkeit der jeweiligen Nockenelemente sowie den an den Nockenelementen angebrachten Geberrädern relativ zu dem auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrad kann somit eine axiale Position der jeweiligen Nockenelemente durch eine entsprechende Sensoreinheit bestimmt werden.According to the invention, it is provided that the first and second sensor wheels are axially displaceable in such a way that the teeth can be inserted into tooth gaps of the third sensor wheel. Due to the axial displaceability of the respective cam elements and the sensor wheels attached to the cam elements relative to the sensor wheel axially fixed on the base camshaft, an axial position of the respective cam elements can thus be determined by a corresponding sensor unit.

In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Anzahl von Zähnen des ersten Geberrads und die Anzahl von Zähnen des zweiten Geberrads unterschiedlich sind. Bei einer axialen Verschiebung des ersten Nockenelements und damit des auf dem ersten Nockenelement angeordneten Geberrads in Richtung des auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads, so dass der Zahn bzw. die Zähne des ersten Geberrads in die Zahnlücken des dritten Geberrads eingeschoben werden, ergeben sich somit eine vorbestimmte Anzahl von Zahnlücken des auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads. Erfolgt im Gegensatz dazu eine axiale Verschiebung des zweiten Nockenelements und damit des an dem zweiten Nockenelement angeordneten zweiten Geberrads in Richtung des auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads, so dass der Zahn bzw. die Zähne des zweiten Geberrads in die Zahnlücken des auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads eingeschoben werden, so ergibt sich wiederum eine vorbestimmte Anzahl von Zahnlücken des auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads. Die Anzahl von Zahnlücken des auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads ist bei Einschieben des ersten Geberrads, bei Einschieben des zweiten Geberrads, bei Einschieben von beiden Geberrädern sowie bei einem Nicht-Einschieben beider Geberräder jeweils unterschiedlich. Aufgrund der dadurch variierenden Anzahl von Zahnlücken des auf der Grundnockenwelle axial fixierten Geberrads kann dadurch eine axiale Position der jeweiligen Nockenelemente bestimmt werden.It is advantageously provided that the number of teeth on the first encoder wheel and the number of teeth on the second encoder wheel are different. With an axial displacement of the first cam element and thus of the sensor wheel arranged on the first cam element in the direction of the sensor wheel axially fixed on the base camshaft, so that the tooth or teeth of the first sensor wheel are pushed into the tooth gaps of the third sensor wheel, a predetermined number of tooth spaces of the sensor wheel axially fixed on the basic camshaft. If, on the other hand, the second cam element and thus the second sensor wheel arranged on the second cam element are axially displaced in the direction of the sensor wheel that is axially fixed on the basic camshaft, so that the tooth or teeth of the second sensor wheel fit into the tooth gaps of the sensor wheel that is axially fixed on the basic camshaft If the sensor wheel is pushed in, this results in turn in a predetermined number of tooth gaps on the sensor wheel, which is axially fixed on the base camshaft. The number of tooth spaces of the sensor wheel axially fixed on the basic camshaft is different when the first sensor wheel is inserted, when the second sensor wheel is inserted, when both sensor wheels are inserted and when both sensor wheels are not inserted. An axial position of the respective cam elements can be determined as a result of the varying number of tooth gaps of the sensor wheel, which is axially fixed on the basic camshaft.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstände der jeweiligen Zähne des dritten Geberrads unregelmäßig sind. Dies ermöglicht unabhängig von der axialen Position der jeweiligen Nockenelemente eine Bestimmung der radialen Position der Grundnockenwelle aufgrund der unterschiedlichen Abstände der jeweiligen Zähne bzw. der Breite der Zahnlücken des dritten Geberrads.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the distances between the respective teeth of the third sensor wheel are irregular. This enables the radial position of the basic camshaft to be determined independently of the axial position of the respective cam elements on the basis of the different distances between the respective teeth or the width of the tooth gaps of the third sensor wheel.

Die Sensoreinheit ist geeignet, eine axiale Position der jeweiligen Nockenelemente und eine radiale Position der Grundnockenwelle zu bestimmen. Für die Bestimmung dieser unterschiedlichen Kenngrößen wird lediglich ein Sensor benötigt.The sensor unit is suitable for determining an axial position of the respective cam elements and a radial position of the basic camshaft. Only one sensor is required to determine these different parameters.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinheit geeignet ist, die axiale Position der jeweiligen Nockenelemente und die radiale Position der Grundnockenwelle durch Erfassen einer Anzahl und einer Breite der Zahnlücken des dritten Geberrads zu bestimmen.According to the invention, it is provided that the sensor unit is suitable for determining the axial position of the respective cam elements and the radial position of the basic camshaft by detecting a number and a width of the tooth gaps of the third sensor wheel.

In vorteilhafter Weise ist des Weiteren vorgesehen, dass die Sensoreinheit an zentraler Position über dem dritten Geberrad angeordnet ist. Aufgrund der axialen Verschiebbarkeit des Geberrads des ersten Nockenelements sowie des Geberrads des zweiten Nockenelements in Verbindung mit dem Vorsehen des auf der Grundnockenwelle axial fixierten dritten Geberrads kann eine Anordnung der Sensoreinheit an zentraler Position über dem dritten Geberrad erfolgen, so dass eine axiale Verschiebbarkeit der Sensoreinheit bzw. ein Vorsehen einer Mehrzahl von Sensoreinheiten nicht erforderlich ist.Provision is also advantageously made for the sensor unit to be arranged in a central position above the third transmitter wheel. Due to the axial displaceability of the sensor wheel of the first cam element and the sensor wheel of the second cam element in connection with the provision of the third sensor wheel which is axially fixed on the base camshaft, the sensor unit can be arranged in a central position above the third sensor wheel, so that the sensor unit or It is not necessary to provide a plurality of sensor units.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinheit ortsfest in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Sensoreinheit eine berührungslose Auswertung durchführen kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the sensor unit is arranged in a stationary manner in a cylinder head of the internal combustion engine. Provision is also made for the sensor unit to be able to carry out a non-contact evaluation. Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es illustrieren:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung;
  • 2 eine Explosionsansicht der Ventiltriebvorrichtung gemäß 1;
  • 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer ersten Schaltstellung;
  • 4 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer zweiten Schaltstellung;
  • 5 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer dritten Schaltstellung; und
  • 6 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer vierten Schaltstellung.
It illustrate:
  • 1 a perspective view of an embodiment of the valve drive device according to the invention;
  • 2 an exploded view of the valve train device according to FIG 1 ;
  • 3 a side view of the valve drive device according to the invention in a first switching position;
  • 4 a side view of the valve drive device according to the invention in a second switching position;
  • 5 a side view of the valve drive device according to the invention in a third switching position; and
  • 6 a side view of the valve drive device according to the invention in a fourth switching position.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.In the figures, the same reference symbols denote the same components or components with the same function.

Eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß 1 weist eine Grundnockenwelle 1 mit einem Nockenwellenantrieb und Keilverzahnungen am Außendurchmesser auf. Auf der Grundnockenwelle 1 ist ein erstes Schiebestück bzw. Nockenelement 6, ein zweites Schiebestück bzw. Nockenelement 11 sowie ein Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 angeordnet, welche jeweils eine Keilverzahnung am Innendurchmesser aufweisen. Ferner weist die Ventiltriebvorrichtung einen Sensor 7 zur Erfassung einer Mehrzahl von Kenngrößen sowie eine Mehrzahl von Aktuatoren 2, 3, 4, 5 zur axialen Verschiebung der jeweiligen Nockenelemente 6,11 auf.A valve train device for an internal combustion engine according to 1 has a basic camshaft 1 with a camshaft drive and splines on the outer diameter. On the base camshaft 1 is a first sliding piece or cam element 6, a second sliding piece or cam element 11 and a sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 are arranged, which each have a spline on the inner diameter. Furthermore, the valve drive device has a sensor 7 for detecting a plurality of parameters and a plurality of actuators 2, 3, 4, 5 for the axial displacement of the respective cam elements 6,11.

Das erste Nockenelement 6 weist zwei Nockenpaare, eine Kulisse zur axialen Verschiebung des Nockenelements 6 und ein Geberrad 9 auf. Die beiden Nockenpaare des ersten Nockenelements 6 sind an einem proximalen Ende benachbart zu dem Nockenwellenantrieb angeordnet. Die Kulisse zur axialen Verschiebung des ersten Nockenelements 6 ist in einem mittigen Bereich angeordnet und das Geberrad 9 ist an einem distalen Ende des ersten Nockenelements 6 angeordnet. Das Geberrad 9 weist an einem Umfang einen Zahn auf, welcher sich in Axialrichtung des ersten Nockenelements 6 erstreckt.The first cam element 6 has two pairs of cams, a link for the axial displacement of the cam element 6 and a sensor wheel 9 . The two pairs of cams of the first cam element 6 are arranged at a proximal end adjacent to the camshaft drive. The connecting link for the axial displacement of the first cam element 6 is arranged in a central area and the sensor wheel 9 is arranged at a distal end of the first cam element 6 . The sensor wheel 9 has a tooth on a circumference, which tooth extends in the axial direction of the first cam element 6 .

Das Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 ist benachbart zu dem Geberrad 9 des ersten Nockenelements 6 angeordnet, wobei das Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 axial fixiert angeordnet ist.The sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 is arranged adjacent to the sensor wheel 9 of the first cam element 6, with the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 being arranged in an axially fixed manner.

Das Geberrad 8 weist eine Verzahnung mit 9 Zahnlücken auf, wobei die jeweiligen Zähne in unregelmäßigen Abständen angeordnet sind und unterschiedlich dimensioniert sind. The sensor wheel 8 has teeth with 9 tooth gaps, the respective teeth being arranged at irregular intervals and having different dimensions.

Das zweite Nockenelement 11 weist ein Geberrad 10, eine Kulisse zur axialen Verschiebung des zweiten Nockenelements 11 sowie zwei Nockenpaare auf. Das zweite Geberrad 10 ist an einem proximalen Ende benachbart zu dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 angeordnet, die Kulisse zur axialen Verschiebung des zweiten Nockenelements 11 ist in einem mittigen Bereich des zweiten Nockenelements 11 angeordnet und die beiden Nockenpaare sind an einem distalen Ende des zweiten Nockenelements 11 angeordnet. Das Geberrad 10 weist an einem Umfang drei Zähne auf, welche sich in Axialrichtung des zweiten Nockenelements 11 erstrecken.The second cam element 11 has a sensor wheel 10, a gate for the axial displacement of the second cam element 11 and two pairs of cams. The second encoder wheel 10 is arranged at a proximal end adjacent to the encoder wheel 8 of the basic camshaft 1, the link for the axial displacement of the second cam element 11 is arranged in a central region of the second cam element 11 and the two pairs of cams are at a distal end of the second cam element 11 arranged. The encoder wheel 10 has three teeth on a circumference, which extend in the axial direction of the second cam element 11 .

Der Sensor 7 zur Erfassung einer Mehrzahl von Kenngrößen ist ortsfest in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine sowie an zentraler Position über dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 angeordnet und ist für eine berührungslose Auswertung vorgesehen.The sensor 7 for detecting a plurality of parameters is arranged in a stationary manner in a cylinder head of the internal combustion engine and in a central position above the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 and is provided for contactless evaluation.

Die Aktuatoren 2, 3 des ersten Nockenelements 6 und die Aktuatoren 4, 5 des zweiten Nockenelements 11 sind jeweils vertikal über der Kulisse der jeweiligen Nockenelemente 6, 11 angeordnet. Die Aktuatoren 2, 3, 4, 5 sind jeweils elektrisch betrieben und weisen jeweils einen ausfahrbaren Schaltpin auf. Zum Verschieben der Nockenelemente 6, 11 weist die jeweilige Schaltkulisse eine Kulissenbahn auf. Die Kulissenbahn ist als nutförmige Vertiefung ausgeführt und direkt in die Nockenelemente 6, 11 eingebracht. Die Kulissenbahn ist S-förmig ausgeführt. Um die Nockenelemente 6, 11 zu verschieben, wird je nach Stellung der Kulissenbahn einer von zwei Schaltpins ausgefahren, der in die Kulissenbahn eingreift. Durch die S-förmige Ausgestaltung der Kulissenbahn wirkt bei einer Drehbewegung der Nockenelemente 6, 11 auf die Nockenelemente 6, 11 eine axiale Kraft, mittels der die Nockenelemente 6, 11 verschoben werden.The actuators 2, 3 of the first cam element 6 and the actuators 4, 5 of the second cam element 11 are each arranged vertically above the connecting link of the respective cam elements 6, 11. The actuators 2, 3, 4, 5 are each operated electrically and each have an extendable switching pin. To move the cam elements 6, 11, the respective shifting gate has a link track. The link track is designed as a groove-shaped indentation and is placed directly in the cam elements 6, 11. The link track is S-shaped. In order to move the cam elements 6, 11, depending on the position of the link track, one of two switch pins is extended, which engages in the link track. Due to the S-shaped design of the link track, when the cam elements 6, 11 rotate, an axial force acts on the cam elements 6, 11, by means of which the cam elements 6, 11 are displaced.

2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Ventiltriebvorrichtung gemäß 1. Die Grundnockenwelle 1 mit Nockenwellenantrieb weist eine Keilverzahnung am Außendurchmesser auf. Das erste Nockenelement 6, das Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 sowie das zweite Nockenelement 11 weisen eine Keilverzahnung am Innendurchmesser auf und werden auf die Grundnockenwelle 1 aufgesteckt. Das Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 ist hierbei nach Montage axial fixiert angeordnet. Die auf der Grundnockenwelle 1 angeordneten Nockenelemente 6, 11 weisen jeweils zwei Nockenpaare für Zylinder Eins bis Vier (nicht dargestellt) auf. Die Nockenpaare besitzen dabei zumindest zwei unterschiedliche Nockenprofile, die sich in Kontur und/oder Hub unterscheiden können. An den Nockenelementen 6, 11 sind Geberräder 9, 10 befestigt, deren Zähne in die Zahnlücken des Geberrads 8 der Grundnockenwelle 1 eingreifen können. Durch die Keilverzahnungen sind die Schiebestücke 6, 11 auf der Grundnockenwelle 1 axial verschiebbar, können sich jedoch nicht relativ zur Grundnockenwelle 1 verdrehen. Der Sensor 7 zur Erkennung der Zahnlücken der Geberräder ist an zentraler Position über dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 angeordnet. 2 shows an exploded view of the valve train device according to FIG 1 . The basic camshaft 1 with camshaft drive has a spline on the outside diameter. The first cam element 6 , the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 and the second cam element 11 have a spline on the inside diameter and are pushed onto the basic camshaft 1 . The sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 is here arranged in an axially fixed manner after assembly. The cam elements 6, 11 arranged on the base camshaft 1 each have two pairs of cams for cylinders one to four (not shown). The pairs of cams have at least two different cam profiles, which can differ in terms of contour and/or stroke. Sensor wheels 9 , 10 are fastened to the cam elements 6 , 11 , the teeth of which can engage in the tooth gaps of the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 . Due to the splines, the sliding pieces 6, 11 can be moved axially on the basic camshaft 1, but cannot rotate relative to the basic camshaft 1. The sensor 7 for detecting the tooth gaps of the sensor wheels is arranged in a central position above the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 .

3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer ersten Schaltstellung. Während des Motorlaufs rotiert die Nockenwelle bestehend aus der Grundnockenwelle 1 und den darauf angeordneten Nockenelementen 6, 11 mit halber Kurbelwellendrehzahl. Die Nockenelemente 6, 11 befinden sich wie in 3 gezeigt in einer Ausgangsschaltstellung bzw. ersten Schaltstellung und werden durch einen Rastmechanismus in Position gehalten. In der ersten Schaltstellung sind die Zylinder Eins bis Vier nicht geschaltet. Das Geberrad 9 des ersten Nockenelements 6 ist mit dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 in Eingriff, wohingegen das Geberrad 10 des zweiten Nockenelements 11 mit dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 außer Eingriff ist. Aufgrund dessen, dass das erste Geberrad 9 des ersten Nockenelements 6 einen Zahn aufweist, ist eine der Zahnlücken des Geberrads 8 der Grundnockenwelle 1 ausgefüllt. Der über dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 angeordnete Sensor 7 erkennt somit acht Zahnlücken des Geberrads 8 der Grundnockenwelle 1. Dadurch kann die Bestimmung getroffen werden, dass die Ventiltriebvorrichtung in einer ersten Schaltstellung befindlich ist. 3 shows a side view of the valve drive device according to the invention in a first switching position. While the engine is running, the camshaft, consisting of the basic camshaft 1 and the cam elements 6, 11 arranged thereon, rotates at half the crankshaft speed. The cam elements 6, 11 are located as in 3 shown in an initial switching position or first switching position and are held in position by a latching mechanism. In the first switching position, cylinders one to four are not switched. The sensor wheel 9 of the first cam element 6 is in engagement with the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 , whereas the sensor wheel 10 of the second cam element 11 is disengaged from the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 . Due to the fact that the first sensor wheel 9 of the first cam element 6 has a tooth, one of the tooth gaps of the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 is filled. The sensor 7 arranged above the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1 thus detects eight tooth gaps of the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1. This makes it possible to determine that the valve drive device is in a first switching position.

4 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer zweiten Schaltstellung. In der zweiten Schaltstellung der Ventiltriebvorrichtung sind die Zylinder Eins und Zwei geschaltet sowie Zylinder Drei und Vier nicht geschaltet. Das Nockenelement 11 für die Zylinder Eins und Zwei wird hierfür von einer ersten in eine zweite Schaltstellung verschoben. Aufgrund dessen, dass in der zweiten Schaltstellung der Ventiltriebvorrichtung sowohl das Geberrad 9 des ersten Nockenelements 6 sowie das Geberrad 10 des zweiten Nockenelements 11 mit dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 in Eingriff sind, wobei das erste Geberrad 9 einen Zahn und das zweite Geberrad 10 drei Zähne aufweist, erkennt der Sensor 7 fünf Zahnlücken des Geberrads 8 der Grundnockenwelle 1. Dadurch ist die zweite Schaltstellung der Ventiltriebvorrichtung bestimmbar. 4 shows a side view of the valve drive device according to the invention in a second switching position. In the second switching position of the valve train device, cylinders one and two are switched and cylinders three and four are not switched. For this purpose, the cam element 11 for cylinders one and two is shifted from a first to a second switching position. Due to the fact that in the second switching position of the valve drive device, both the sensor wheel 9 of the first cam element 6 and the sensor wheel 10 of the second cam element 11 are engaged with the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1, with the first sensor wheel 9 having one tooth and the second sensor wheel 10 having three Has teeth, the sensor 7 detects five tooth gaps of the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1. This means that the second switching position of the valve train device can be determined.

5 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer dritten Schaltstellung. In der dritten Schaltstellung sind die Zylinder Eins bis Vier geschaltet sowie die Nockenelemente 6, 11 in ihrer Endstellung. Hierfür wird das erste Nockenelement 6 in Axialrichtung derart verschoben, dass das Geberrad 9 des ersten Nockenelements 6 aus einem Eingriff mit dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 heraus verschoben wird. Das Geberrad 10 des zweiten Nockenelements 11, welches drei Zähne aufweist, ist mit dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 nach wie vor in Eingriff. Der Sensor 7 erkennt daher sechs Zahnlücken des Geberrads 8 der Grundnockenwelle 1. Die dritte Schaltstellung der Ventiltriebvorrichtung ist dadurch bestimmbar. 5 shows a side view of the valve drive device according to the invention in a third switching position. In the third switching position, cylinders one to four are switched and cam elements 6, 11 are in their end position. For this purpose, the first cam element 6 is displaced in the axial direction in such a way that the transmitter wheel 9 of the first cam element 6 is displaced out of engagement with the transmitter wheel 8 of the basic camshaft 1 . The sensor wheel 10 of the second cam element 11, which has three teeth, is still in engagement with the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1. The sensor 7 therefore detects six tooth gaps of the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1. The third switching position of the valve drive device can be determined as a result.

6 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung in einer vierten Schaltstellung. In der vierten Schaltstellung sind die Zylinder Eins und Zwei nicht geschaltet sowie Zylinder Drei und Vier geschaltet. Das Nockenelement 11 für die Zylinder Eins und Zwei wird daher von der zweiten in die erste Schaltstellung des Nockenelements 11 verschoben. Gemäß der ersten Schaltstellung des Nockenelements 11 ist das Geberrad 10 des zweiten Nockenelements 11 mit dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 außer Eingriff. Aufgrund dessen, dass gemäß der vierten Schaltstellung der Ventiltriebvorrichtung weder das Geberrad 9 des ersten Nockenelements 6, noch das Geberrad 10 des zweiten Nockenelements 11 mit dem Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 in Eingriff sind, erkennt der Sensor 7 neun Zahnlücken. Dadurch ist die vierte Schaltstellung der Ventiltriebvorrichtung bestimmbar. 6 shows a side view of the valve drive device according to the invention in a fourth switching position. In the fourth switching position, cylinders one and two are not switched and cylinders three and four are switched. The cam element 11 for cylinders one and two is therefore shifted from the second to the first switch position of the cam element 11 . According to the first switching position of cam element 11 , sensor wheel 10 of second cam element 11 is disengaged from sensor wheel 8 of basic camshaft 1 . Due to the fact that, according to the fourth switching position of the valve train device, neither the sensor wheel 9 of the first cam element 6 nor the sensor wheel 10 of the second cam element 11 are in engagement with the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1, the sensor 7 detects nine tooth gaps. As a result, the fourth switching position of the valve train device can be determined.

Die Rückschaltung der Zylinder in die Ausgangsstellung erfolgt nach dem oben beschriebenen Schema. Die Gestaltung der Geberräder 8, 9, 10 macht es möglich, die Geberräder 9, 10 der Nockenelemente 6, 11 über das Geberrad 8 der Grundnockenwelle 1 zu bringen, so dass die Anzahl der Zahnlücken und/oder die Breite der Zahnlücken variiert werden kann. Die Anzahl der Zähne, Zahnlücken und Zahngeometrien ist beispielhaft dargestellt.The cylinders are switched back to the starting position according to the scheme described above. The design of the sensor wheels 8, 9, 10 makes it possible to bring the sensor wheels 9, 10 of the cam elements 6, 11 over the sensor wheel 8 of the basic camshaft 1, so that the number of tooth gaps and/or the width of the tooth gaps can be varied. The number of teeth, tooth gaps and tooth geometries are shown as examples.

Andere Kombinationen von Zähnen und Zahnlücken in abweichender geometrischer Gestaltung, beispielsweise Zahnbreiten und -tiefen oder Zahnformen sind ebenso denkbar. Durch die möglichen Kombinationen der Geberräder ergeben sich unterschiedliche Anzahlen von Zahnlücken und -positionen. Diese werden durch den Sensor 7 erfasst und von einer Motorsteuerung ausgewertet. Dadurch ist gewährleistet, dass die axiale Position der Nockenelemente 6, 11 und die radiale Position der Nockenwelle zuverlässig erkannt wird.Other combinations of teeth and tooth gaps with a different geometric configuration, for example tooth widths and depths or tooth shapes, are also conceivable. The possible combinations of the sensor wheels result in different numbers of tooth gaps and positions. These are recorded by the sensor 7 and evaluated by an engine controller. This ensures that the axial position of the cam elements 6, 11 and the radial position of the camshaft is reliably detected.

Mit der Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren beispielsweise ein gezieltes Abstellen eines Motors für eine Start-Stopp-Funktion möglich, so dass ein Schnellstart des Motors ausführbar ist. Überdies ist mit dem Sensor 7 neben der radialen Position der Nockenwelle ebenfalls die Positionserkennung der Nockenelemente 6, 11 möglich, d.h. zur Erkennung der Position der Nockenelemente 6, 11 sind keine zusätzlichen Sensoren notwendig.With the valve drive device for an internal combustion engine according to the present invention, it is also possible, for example, to switch off an engine in a targeted manner for a start-stop function, so that the engine can be started quickly. In addition to the radial position of the camshaft, the sensor 7 can also be used to detect the position of the cam elements 6, 11, i.e. no additional sensors are required to detect the position of the cam elements 6, 11.

Bezugszeichenlistereference list

11
Grundnockenwellebasic camshaft
22
Aktuatoractuator
33
Aktuatoractuator
44
Aktuatoractuator
55
Aktuatoractuator
66
erstes Nockenelementfirst cam element
77
Sensorsensor
88th
Geberrad der GrundnockenwelleBasic camshaft sender wheel
99
Geberrad des ersten NockenelementsTrigger wheel of the first cam element
1010
Geberrad des zweiten NockenelementsTrigger wheel of the second cam element
1111
zweites Nockenelementsecond cam element

Claims (6)

Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einer Grundnockenwelle (1), einem ersten drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle (1) angeordneten Nockenelement (6), einem zweiten drehfest und axial verschiebbar auf der Grundnockenwelle (1) angeordneten Nockenelement (11) und einer Sensoreinheit (7), wobei das erste Nockenelement (6) ein erstes Geberrad (9) und das zweite Nockenelement (11) ein zweites Geberrad (10) aufweisen und wobei auf der Grundnockenwelle (1) ein drittes, drehfest und axial fixiertes Geberrad (8) angeordnet ist, wobei das erste und zweite Geberrad (9, 10) jeweils an einem Umfang eine Anzahl von Zähnen aufweisen, welche sich in Axialrichtung des jeweiligen Nockenelements (6, 11) erstrecken und das dritte Geberrad (8) an einem Umfang eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, und das erste und zweite Geberrad (9, 10) derart axial verschiebbar sind, dass die Zähne in Zahnlücken des dritten Geberrads (8) einschiebbar sind, wobei die Sensoreinheit (7) geeignet ist, eine axiale Position der jeweiligen Nockenelemente (6, 11) und eine radiale Position der Grundnockenwelle (1) durch Erfassen einer Anzahl und einer Breite der Zahnlücken des dritten Geberrads (8) zu bestimmen.Valve train device for an internal combustion engine, with a base camshaft (1), a first non-rotatable and axially displaceable on the base cam element (6) arranged on the camshaft (1), a second cam element (11) arranged on the base camshaft (1) in a rotationally fixed and axially displaceable manner, and a sensor unit (7), the first cam element (6) having a first transmitter wheel (9) and the second cam element (11) have a second encoder wheel (10) and a third, non-rotatable and axially fixed encoder wheel (8) being arranged on the base camshaft (1), the first and second encoder wheels (9, 10) each having a number of of teeth which extend in the axial direction of the respective cam element (6, 11) and the third encoder wheel (8) has a plurality of teeth on a circumference, and the first and second encoder wheels (9, 10) are axially displaceable in such a way that the teeth can be inserted into tooth spaces of the third sensor wheel (8), the sensor unit (7) being suitable for detecting an axial position of the respective cam elements (6, 11) and a radial position of the basic camshaft (1). r number and a width of the tooth gaps of the third sensor wheel (8) to determine. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Zähnen des ersten Geberrads (9) und die Anzahl von Zähnen des zweiten Geberrads (10) unterschiedlich sind.valve train device claim 1 , characterized in that the number of teeth of the first encoder wheel (9) and the number of teeth of the second encoder wheel (10) are different. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände der jeweiligen Zähne des dritten Geberrads (8) unregelmäßig sind.valve train device claim 1 or 2 , characterized in that the distances between the respective teeth of the third sensor wheel (8) are irregular. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (7) an zentraler Position über dem dritten Geberrad (8) angeordnet ist.Valve train device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (7) is arranged in a central position above the third transmitter wheel (8). Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (7) ortsfest in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist.Valve drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (7) is arranged in a stationary manner in a cylinder head of the internal combustion engine. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (7) für eine berührungslose Auswertung vorgesehen ist.Valve drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (7) is provided for contactless evaluation.
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