DE102017205538A1

DE102017205538A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102017205538A1
Application number: DE102017205538.3A
Authority: DE
Inventors: Patrick Altherr; Thorsten Ihne; Markus Walch
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-10-04
Also published as: US20180283226A1; CN108691593B; US10641138B2; CN108691593A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine,- mit einer Nockenwelle (2), auf welcher drehfest zumindest ein erster Nocken (5a) und axial benachbart zumindest ein zweiter Nocken (5b) angeordnet ist,- mit einem Nockenfolger (3), welcher mittels einer Verstelleinrichtung (4) axial verstellbar ist zwischen einer ersten und einer zweiten Position,- wobei die Verstelleinrichtung (4) ein verstellbares erstes Eingriffselement (6a) umfasst, welches zum Verstellen des Nockenfolgers (3) von der ersten in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorgesehenen ersten Kulissenführung (7a) zusammenwirkt,- wobei die Verstelleinrichtung (4) ein verstellbares zweites Eingriffselement (6b) umfasst, welches zum Verstellen des Nockenfolgers (3) von der zweiten in die erste Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorgesehenen zweiten Kulissenführung (7b) zusammenwirkt,- wobei das erste Eingriffselement (6a) und das zweite Eingriffselement (6b) jeweils zwischen einer Schaltstellung und einer Inaktivstellung, in welcher dieses Zusammenwirken aufgehoben ist, verstellbar sind,- wobei die Verstelleinrichtung (4) einen gemeinsamen Aktuator (8) zum wahlweisen Verstellen des ersten oder zweiten Eingriffselements (6a, 6b) in die Schaltstellung besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb.
Mit Hilfe eines verstellbaren, herkömmlichen Ventiltriebs, der zwei Nocken unterschiedlichen Nockenhubes umfassen kann, ist es möglich, den Zylinder einer Brennkraftmaschine in zwei verschiedenen Betriebsmodi zu betreiben. Wird anstelle zweier Nocken unterschiedlichen Hubs nur ein einziger Nocken und - anstelle eines zweiten Nockens - ein Grundkreis ohne Nockenhub verwendet, so lässt sich der Zylinder mit Hilfe des Ventiltriebs abschalten. In einem solchen, abgeschalteten Zustand wirkt ein mit einem Gaswechselventil des Zylinders gekoppelter Nockenfolger nicht mit dem einzigen Nocken, sondern mit besagtem Grundkreis zusammen, so dass das Gaswechselventil nicht betätigt wird.
Ein derartiger Ventiltrieb ist beispielsweise aus der DE 199 45 340 A1 bekannt.
Zum Umschalten zwischen den beiden Betriebsmodi wird bei einem herkömmlichen Ventiltrieb ein Nockenfolger zwischen zwei axialen Positionen verstellt. Die Verstellung geschieht bei herkömmlichen Ventiltrieben mithilfe zweier Aktuatoren. Dabei wird ein erster Aktuator zum Verstellen des Ventiltriebs von einer ersten axialen Position in eine zweite axiale Position verwendet. Ein weiterer, zweiter Aktuator wird zum Verstellen des Nockenfolgers von der zweiten axialen Position zurück in die erste axiale Position verwendet. Als nachteilig bei derartigen, herkömmlichen Ventiltrieben erweist sich, dass sie aufgrund der Verwendung zweier Aktuatoren konstruktiv vergleichsweise aufwändig aufgebaut sind, womit hohe Herstellungskosten einhergehen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung von Ventiltrieben neue Wege aufzuzeigen. Insbesondere soll ein Ventiltrieb geschaffen werden, der sich durch verringerte Herstellungskosten und einen reduzierten Bedarf an Bauraum auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, einen Ventiltrieb mit nur einem einzigen Aktuator auszustatten, der sowohl zum Verstellen des Nockenfolgers von einer ersten in eine zweite axiale Position als auch umgekehrt, also zurück von der zweiten in die erste axiale Position, verwendet werden kann. Ein solcher Aktuator ist erfindungsgemäß Teil einer Verstelleinrichtung, die zwei Eingriffselemente und zwei Kulissenführungen umfasst. Ein erstes Eingriffselement und eine zugehörige erste Kulissenführung dienen zum Verstellen des Nockenfolgers von der ersten in die zweite Position. Ein zweites Eingriffselement und eine zugehörige zweite Kulissenführung dienen zum Verstellen des Nockenfolgers von der zweiten Position in die erste axiale Position. Beide Eingriffselemente werden von dem gemeinsamen Aktuator angesteuert, wozu der Aktuator wahlweise mit dem ersten oder zweiten Eingriffselement in Wirkverbindung gesetzt werden kann.
Die Bereitstellung zweier separater Aktuatoren, wie dies bei herkömmlichen Ventiltrieben üblich ist, entfällt also bei dem hier vorgeschlagenen Ventiltrieb. Dies führt zu erheblichen Kostenvorteil bei der Herstellung des Ventiltriebs.
Ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine umfasst eine Nockenwelle, auf welcher drehfest ein erster Nocken und axial benachbart ein zweiter Nocken angeordnet sind. Der Ventiltrieb umfasst außerdem einen Nockenfolger, welcher mittels einer Verstelleinrichtung axial verstellbar ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position. Der Nockenfolger ist in der ersten Position mit dem ersten Nocken und in der zweiten Position mit dem zweiten Nocken antriebsverbunden. Die Verstelleinrichtung umfasst ein verstellbares erstes Eingriffselement, welches zum Verstellen des Nockenfolgers von der ersten in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle vorgesehenen ersten Kulissenführung zusammenwirken kann. Ferner umfasst die Verstelleinrichtung ein verstellbares zweites Eingriffselement, welches zum Verstellen des Nockenfolgers von der zweiten in die erste Position mit einer an der Nockenwelle vorgesehenen zweiten Kulissenführung zusammenwirken kann. Das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement sind jeweils zwischen einer Schaltstellung, in welcher das jeweilige Eingriffselement mit der zugehörigen Kulissenführung zusammenwirkt, und einer Inaktivstellung, in welcher dieses Zusammenwirken aufgehoben ist, verstellbar.
Bevorzugt ist das erste Eingriffselement in der Schaltstellung im Eingriff mit der ersten Kulissenführung und in der Inaktivstellung im Abstand zur Kulissenführung angeordnet. Entsprechendes gilt bevorzugt mutatis mutandis für das zweite Eingriffselement.
Erfindungsgemäß umfasst die Verstelleinrichtung einen gemeinsamen Aktuator zum wahlweisen Verstellen des ersten oder zweiten Eingriffselements in die Schaltstellung. Mit anderen Worten, zur Verstellung des Nockenfolgers zwischen der ersten und der zweiten axialen Position benötigt der erfindungsgemäße Ventiltrieb nur einen einzigen Aktuator.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator axial zwischen einer ersten Aktuatorposition und einer zweiten Aktuatorposition verstellbar, wobei der Aktuator in der ersten Aktuatorposition mit dem ersten Eingriffselement und in der zweiten Aktuatorposition mit dem zweiten Eingriffselement zusammenzuwirken vermag. Der Aktuator ist bei dieser Ausführungsform also derart realisiert, dass er mit beiden Eingriffselementen zusammenwirkt. Somit kann von besagtem Aktuator ein Verstellen des Nockenfolgers von der ersten in die zweite axiale Position - mithilfe des ersten Eingriffselements - aktiviert werden. Ebenso kann von demselben Aktuator auch ein Verstellen des Nockenfolgers von der zweiten Position in die erste Position - mithilfe des zweiten Eingriffselements - aktiviert werden. Besonders bevorzugt kann der Aktuator auch in zumindest eine Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Aktuatorposition verstellbar ausgebildet sein, in welcher der Aktuator weder mit dem ersten noch mit dem zweiten Eingriffselement zusammenwirkt. Die zumindest eine Zwischenposition wird üblicherweise dann eingestellt, wenn keine Verstellung des Nockenfolgers von der ersten in die zweite axiale Position oder umgekehrt erfolgen soll. In diesem Fall ist der Aktuator also inaktiv.
Besonders zweckmäßig sind der Aktuator und der Nockenfolger entlang einer gemeinsamen axialen Richtung verstellbar. Somit wird für den Ventiltrieb in Richtungen senkrecht zu besagter axialer Richtung nur besonders wenig Bauraum benötigt, d.h. der Ventiltrieb baut bei dieser Variante besonders kompakt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Aktuator ein Aktuatorgehäuse, in welchem ein Aktuatorelement teilweise und axial verstellbar aufgenommen ist. Bei dieser Ausführungsform weist das Aktuatorelement einen ersten axialen Elementabschnitt zum Zusammenwirken mit dem ersten Eingriffselement und einen zweiten axialen Elementabschnitt zum Zusammenwirken mit dem zweiten Eingriffs-element auf. Dabei ragen der erste Elementabschnitt zumindest in der ersten Aktuatorposition und der zweite Elementabschnitt zumindest in der zweiten Aktuatorposition zum Zusammenwirken mit dem zugehörigen Eingriffselement aus dem Aktuatorgehäuse heraus. Ein Aktuator mit den vorstehend genannten Eigenschaften ist konstruktiv besonders einfach aufgebaut und daher kostengünstig zu realisieren.
Besonders bevorzugt ist der erste Elementabschnitt ein erster axialer Endabschnitt des Aktuatorelements und der zweite Elementabschnitt ein zweiter axialer Endabschnitt des Aktuatorelements, der dem ersten axialen Endabschnitt axial gegenüberliegt. Dies erlaubt ein Zusammenwirken des Aktuatorelements mit zwei verschiedenen Eingriffselementen, auch wenn diese - ebenso wie die beiden zugehörigen Kulissenführungen - axial im Abstand zueinander angeordnet sind, was bei Ventiltrieben aus technischen Gründen häufig der Fall ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist im Aktuatorgehäuse eine sich axial erstreckende Aufnahme ausgebildet, in welcher das Aktuatorelement, welches vorzugsweise als Schaltstange ausgebildet ist, axial verstellbar aufgenommen ist. Auf diese Weise kann das Aktuatorelement dauerhaft mechanisch stabil, gleichwohl relativ zum Aktuatorgehäuse verstellbar realisiert werden.
Zweckmäßig kann die Aufnahme zwei Durchgangsöffnungen umfassen, die an einander gegenüberliegenden axialen Stirnseiten des Aktuatorgehäuses angeordnet sind. Hierbei durchgreift das Aktuatorelement bzw. die Schaltstange die beiden Durchgangsöffnungen, so dass das Aktuatorelement bzw. die Schaltstange mit den beiden axialen Endabschnitten, wie zum Zusammenwirken mit den Eingriffselementen erforderlich, axial aus dem Aktuatorgehäuse heraus vorsteht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Aktuatorelement, welches vorzugsweise als Schaltstange ausgebildet ist, im ersten und zweiten axialen Endabschnitt jeweils eine Rampe auf oder verjüngt sich im ersten und zweiten Endabschnitt jeweils axial vom Aktuatorgehäuse weg. Beide Maßnahmen erleichtern das Verstellen des jeweiligen Eingriffselements von der Inaktivstellung in die Schaltstellung durch mechanischen Kontakt mit dem zugehörigen rampenartigen bzw. sich verjüngenden axialen Endabschnitt.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Aktuator als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet. Ein solcher, auf magnetischer Wechselwirkung basierender Aktuator erlaubt eine besonders präzise Verstellung des Aktuatorelements im Betrieb des Ventiltriebs. Bei dieser Weiterbildung umfasst der elektromechanische Aktuator eine ortsfest im Aktuatorgehäuse angeordnete und elektrisch bestrombare Feldspule zum Erzeugen eines magnetischen Felds. Ferner ist und am Aktuatorelement einen Magnetkörper aus einem magnetischen Material zum Zusammenwirken mit dem Magnetfeld der Feldspule vorgesehen. In einer dazu alternativen Variante können die Feldspule am Aktuatorelement und der Magnetkörper am Aktuatorgehäuse angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Aktuatorgehäuse ein Vorspannelement, vorzugsweise ein federelastisches Element, angeordnet, welches das Aktuatorelement unter Erzeugung einer Vorspannkraft zur ersten oder zweiten Aktuatorposition hin vorspannt. Ein solches Vorspannelement stellt im Falle eines Ausfalls der Feldspule sicher, dass das Aktuator selbstständig in die erste bzw. zweite Aktuatorposition verstellt wird. Auf diese Weise wird in dem Aktuator eine Fail-Safe-Funktion realisiert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist im Aktuatorgehäuse ein Magnetelement angeordnet, welches durch magnetische Wechselwirkung mit dem Magnetkörper dauerhaft eine der Vorspannkraft entgegengesetzte magnetische Kraft erzeugt, die betragsmäßig kleiner ist als die Vorspannkraft. Somit muss die Feldspule gegenüber Ausführungsformen ohne ein solches Magnetelement nur mehr ein magnetisches Feld mit reduzierter Feldstärke erzeugen, so dass auch die elektrische Bestromung reduziert werden kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch:

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs in perspektivischer Darstellung,
2 den Aktuator des Ventiltriebs der 1 in separater perspektivischer Darstellung,
3 einen elektromagnetischen Aktuator des Ventiltriebs in einer grobschematischen Schnittdarstellung.

1 illustriert einen Ventiltrieb 1 für eine Brennkraftmaschine. Der Ventiltrieb 1 umfasst eine Nockenwelle 2, auf welcher drehfest zwei erste Nocken 5a und axial benachbart zwei zweite Nocken 5b angeordnet sind. Des Weiteren umfasst der Ventiltrieb 1 einen Nockenfolger 3 mit einem Rollenbolzen 30 und zwei drehbaren Rollen 31. Der Nockenfolger 3 ist an einem Kipphebel 32 angebracht, mittels welchem Auslassventile der Brennkraftmaschine angesteuert werden können. Die beiden Rollen 31 und der Rollenbolzen 30 sind relativ zum Kipphebel 32 entlang einer axialen Richtung A zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar (vgl. Pfeil P1). Die Formulierungen „axial“ und „entlang der axialen Richtung A“ werden im vorliegenden Zusammenhang äquivalent verwendet. In der in 1 gezeigten ersten Position sind die beiden Rollen 31 des Nockenfolgers 3 mit den ersten Nocken 5a antriebsverbunden. In der zweiten Position sind die beiden Rollen 31 des Nockenfolgers 3 mit den zweiten Nocken 5b antriebsverbunden. In Varianten des Beispiels kann auch eine andere Anzahl an ersten und zweiten Nocken 5a, 5b vorgesehen sein. In einer vereinfachten Variante kann jeweils nur genau ein erster Nocken 5a und genau ein zweiter Nocken 5b vorgesehen sein.
Die Verstelleinrichtung 4 umfasst ferner ein verstellbares erstes Eingriffselement 6a, welches zum axialen Verstellen des Nockenfolgers 3 von der ersten in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle 2 vorgesehenen ersten Kulissenführung 7a zusammenwirkt. Ebenso umfasst die Verstelleinrichtung 4 ein verstellbares zweites Eingriffselement 6b, welches zum Verstellen des Nockenfolgers 3 von der zweiten in die erste Position mit einer an der Nockenwelle 2 vorgesehenen zweiten Kulissenführung 7b zusammenwirkt.
Die beiden Eingriffselemente 6a, 6b sind beide am Rollenbolzen 30 des Nockenfolgers 3 angeordnet. Sowohl das erste Eingriffselement 6a als auch das zweite Eingriffselement 6b ist jeweils zwischen einer Schaltstellung, in welcher das Eingriffselement 6a, 6b mit der zugehörigen Kulissenführung 7a, 7b zusammenwirkt, und einer Inaktivstellung, in welcher dieses Zusammenwirken aufgehoben ist, verstellbar. Im Beispielszenario sind die beiden Eingriffselemente 6a, 6b hierfür entlang einer Verstellrichtung V senkrecht zur axialen Richtung A verstellbar (vgl. Pfeil P2). In der Schaltposition greift das jeweilige Eingriffselement 6a, 6b in die zugehörige Kulissenführung 7a, 7b ein. In der Inaktivposition ist das jeweilige Eingriffselement 6a, 6b im Abstand zur zugehörigen Kulissenführung 7a, 7b angeordnet. Des Weiteren umfasst die Verstelleinrichtung 4 einen gemeinsamen Aktuator 8 zum wahlweisen Verstellen des ersten oder zweiten Eingriffselements 6a, 6b von der Inaktivstellung in die Schaltstellung.
Die 2 zeigt den gemeinsamen Aktuator 8 des Ventiltriebs 1 in separater Darstellung. Der Aktuator 8 ist entlang der axialen Richtung A zwischen einer ersten Aktuatorposition und einer zweiten Aktuatorposition verstellbar (vgl. Pfeil P3). Der Aktuator 8 wirkt in der ersten Aktuatorposition mit dem ersten Eingriffselement 6a und in der zweiten Aktuatorposition mit dem zweiten Eingriffselement 6b zusammen. Die 1 und 2 zeigen den Aktuator 8 in der ersten Aktuatorposition. Der Aktuator 8 ist außerdem in mindestens eine Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Aktuatorposition verstellbar, in welcher er weder mit dem ersten noch mit dem zweiten Eingriffselement 6a, 6b zusammenwirkt (nicht gezeigt).
Entsprechend 2 umfasst der Aktuator 8 ein Aktuatorgehäuse 9, in welchem ein Aktuatorelement 10 teilweise und axial verstellbar aufgenommen ist. Das Aktuatorelement 10 ist bevorzugt als Schaltstange 13 ausgebildet. Das Aktuatorelement 10 bzw. die Schaltstange 13 weisen einen ersten axialen Elementabschnitt 11a zum Zusammenwirken mit dem ersten Eingriffselement 6a sowie einen zweiten axialen Elementabschnitt 11b zum Zusammenwirken mit dem zweiten Eingriffselement 6b auf. Die beiden Elementabschnitte 11a, 11b ragen beide axial aus dem Aktuatorgehäuse 9 heraus, so dass sie in der ersten bzw. zweiten Aktuatorposition mit dem zugehörigen Eingriffselement 6a, 6b zusammenwirken können. Im Beispielszenario der 1 und 2 ist der erste Elementabschnitt 11a ein erster axialer Endabschnitt 12a des Aktuatorelements 10, und der zweite Elementabschnitt 11b ist ein zweiter axialer Endabschnitt 12b des Aktuatorelements 10, der dem ersten axialen Endabschnitt 12b axial gegenüberliegt.
Das Verstellen des Nockenfolgers 3 von der in 1 gezeigten ersten Position in die zweite Position erfolgt wie folgt: Das Aktuatorelement 10 bzw. die Schaltstange 13 wird in die erste Aktuatorposition verstellt. Bei in die erste Aktuatorposition verstelltem Aktuator 8 wird der Nockenfolger 3 mit dem Eingriffselement 6a durch die von der Nockenwelle 2 erzeugten Hubbewegung gegen den ersten axialen Endabschnitt 12a bzw. den ersten Elementabschnitt 11a des Aktuatorelements 10 gedrückt und auf diese Weise in die Schaltposition verstellt, in welcher das erste Eingriffselement 6a in die erste Kulissenführung 7a eingreift. Die erste Kulissenführung 7a ist derart ausgebildet, dass der Nockenfolger 3 durch die Drehung der Nockenwelle 2 mit der ersten Kulissenführung 7a vom Eingriffselement 6a in die zweite Position verstellt wird.
Das Verstellen des Nockenfolgers 3 von der nicht dargestellten zweiten Position in die erste Position erfolgt wie folgt: Das Aktuatorelement 10 bzw. die Schaltstange 13 wird in die zweite Aktuatorposition verstellt (nicht gezeigt). Bei in die zweite Aktuatorposition verstelltem Aktuator 8 wird der Nockenfolger 3 mit dem Eingriffselement 6b durch die von der Nockenwelle 2 erzeugte Hubbewegung gegen den zweiten axialen Endabschnitt 12b bzw. den zweiten Elementabschnitt 11b des Aktuatorelements 10 gedrückt und auf diese Weise in die Schaltposition verstellt, in welcher das zweite Eingriffselement 6b in die zweite Kulissenführung 7b eingreift. Die zweite Kulissenführung 7b ist dabei derart ausgebildet, dass der Nockenfolger 3 durch die Drehung der Nockenwelle 2 mit der zweiten Kulissenführung 7b vom Eingriffselement 6b in die erste Position verstellt wird.
Entsprechend 2 kann im Aktuatorgehäuse 9 eine Aufnahme 14 vorhanden sein, in welcher das Aktuatorelement 10 bzw. die Schaltstange 13 axial verstellbar angeordnet ist. Die Aufnahme 14 umfasst zwei Durchgangsöffnungen 15a, 15b, die an einander gegenüberliegenden axialen Stirnseiten 16a, 16b des Aktuatorgehäuses 10 angeordnet sind und von dem Aktuatorelement 10 bzw. von der Schaltstange 13 durchgriffen werden. Gemäß 2 kann das als Schaltstange 13 ausgebildete Aktuatorelement 10, im ersten und zweiten axialen Endabschnitt 12a, 12b jeweils eine Rampe 17 aufweisen. In einer nicht dargestellten Variante kann die Schaltstange 13 bzw. das Aktuatorelement 10 sich im ersten und zweiten Endabschnitt 11a, 11b jeweils axial vom Aktuatorgehäuse 9 weg verjüngen.
Wie die schematische Darstellung des Aktuators 8 in 3 erkennen lässt, kann der Aktuator 8 als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet sein. Hierzu besitzt der Aktuator 8 eine ortsfest im Aktuatorgehäuse 9 angeordnete und elektrisch bestrombare Feldspule 20 zum Erzeugen eines magnetischen Felds. Am Aktuatorelement 10 ist ortsfest ein Magnetkörper 21 aus einem magnetischen Material angeordnet. Der Magnetkörper 21 kann tellerartig ausgebildet sein. Das vom Magnetkörper 21 erzeugte magnetische Feld wirkt mit dem magnetischen Feld der Feldspule 20 zusammen. Durch die magnetische Wechselwirkung zwischen den beiden magnetischen Feldern wird das Aktuatorelement 10 relativ zum Aktuatorgehäuse 9 axial zwischen der ersten und zweiten Aktuatorposition verstellt. In einer in 3 nicht näher dargestellten Variante des Beispiels ist es denkbar, die Feldspule 20 am Aktuatorelement 10 anzuordnen und den Magnetkörper 21 am Aktuatorgehäuse 9 anzuordnen.
Wie die 3 außerdem erkennen lässt, kann im Aktuatorgehäuse 9 ein Vorspannelement 22 vorgesehen sein, welches bevorzugt als federelastisches Element ausgebildet ist. Ein solches federelastisches Element kann beispielsweise durch eine Spiralfeder realisiert werden. Das Vorspannelement 22 spannt das Aktuatorelement 10 durch Erzeugung einer Vorspannkraft F_V zur zweiten Aktuatorposition hin vor (in 3 nicht gezeigt).
Durch elektrisches Bestromen der Feldspule 20 wird das Aktuatorelement 10 bzw. die Schaltstange 13 mit dem Magnetkörper 21 entgegen der vom Vorspannelemente 22 erzeugten Vorspannkraft F_V in die in 3 gezeigte erste Aktuatorposition bewegt. Das Aktuatorelement 10 bewegt sich also von der in 3 nicht dargestellten zweiten Aktuatorposition nach links - in 3 angedeutet durch den Pfeil L - in die in 3 gezeigte erste Aktuatorposition. Bei der Bewegung zur ersten Aktuatorposition hin nimmt aufgrund des abnehmenden Abstands des Magnetkörpers 21 zur Feldspule 20 die Anziehungskraft zwischen dem Magnetkörper 21 und der Feldspule 20 zu, wodurch der ebenfalls ansteigenden Vorspannkraft F_V entgegengewirkt wird. Sobald die erste Aktuatorposition erreicht ist, kann folglich die elektrische Bestimmung der Feldspule 20 reduziert werden, sodass das Aktuatorelement 10 aufgrund des sich einstellenden Kräftegleichgewichts gerade noch in Position gehalten wird. Im Fehlerfall, beispielsweise also wenn die Feldspule 20 fehlerbedingt kein magnetisches Feld erzeugt, wird das Aktuatorelement 10 durch die vom Vorspannelement 22 erzeugte Vorspannkraft F_V zurück in die zweite Aktuatorposition bewegt. Mittels des Vorspannelements 22 kann also ein Fail-Safe-Prinzip realsiert realisiert werden.
Zusätzlich kann im Aktuatorgehäuse 9 ein Magnetelement 23 aus einem magnetischen Material angeordnet sein, welches durch magnetische Wechselwirkung mit dem Magnetkörper 21 dauerhaft eine der Vorspannkraft F_V entgegengesetzte magnetische Kraft F_M erzeugt. Das Magnetelement 23 kann beispielsweise ein Permanentmagnet sein oder aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Das Magnetelement 23 und der Magnetkörper 21 sind derart aufeinander abgestimmt und im Aktuatorgehäuse 9 angeordnet, dass sich das Magnetelement 23 und der Magnetkörper 21 magnetisch anziehen. Somit unterstützt das Magnetelement 23 im Zusammenwirken mit dem Magnetkörper 21 eine Bewegung des Aktuatorelements 10 in die erste Aktuatorposition. Die vom Magnetelement 23 erzeugte magnetische Kraft F_M ist dabei betragsmäßig kleiner ist als die Vorspannkraft F_V. Somit kann das von der Feldspule 20 erzeugte Magnetfeld zur Überwindung der vom Vorspannelement 22 erzeugten Vorspannkraft F_V reduziert werden, so dass auch die elektrische Bestromung der Feldspule 20 verringert werden kann.
Optional kann der Aktuator 8 mit einer in 3 nur grobschematisch angedeuteten, zusätzlichen Feldspule 24 ausgestattet werden, welche ein magnetisches Feld erzeugt, das im Zusammenwirken mit dem vom Magnetkörper 21 erzeugt magnetischen Feld eine Bewegung des Aktuatorelements 10 zur ersten Aktuatorposition hin unterstützt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19945340 A1 [0003]

Claims

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine, - mit einer Nockenwelle (2), auf welcher drehfest zumindest ein erster Nocken (5a) und axial benachbart zumindest ein zweiter Nocken (5b) angeordnet ist, - mit einem Nockenfolger (3), welcher mittels einer Verstelleinrichtung (4) axial verstellbar ist zwischen einer ersten und einer zweiten Position, wobei der Nockenfolger (3) in der ersten Position mit dem zumindest einen ersten Nocken (5a) und in der zweiten Position mit dem zumindest einen zweiten Nocken (5b) antriebsverbunden ist, - wobei die Verstelleinrichtung (4) ein verstellbares erstes Eingriffselement (6a) umfasst, welches zum Verstellen des Nockenfolgers (3) von der ersten in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorgesehenen ersten Kulissenführung (7a) zusammenwirkt, - wobei die Verstelleinrichtung (4) ein verstellbares zweites Eingriffselement (6b) umfasst, welches zum Verstellen des Nockenfolgers (3) von der zweiten in die erste Position mit einer an der Nockenwelle (2) vorgesehenen zweiten Kulissenführung (7b) zusammenwirkt, - wobei das erste Eingriffselement (6a) und das zweite Eingriffselement (6b) jeweils zwischen einer Schaltstellung, in welcher das jeweilige Eingriffselement (6a, 6b) mit der zugehörigen Kulissenführung (7a, 7b) zusammenwirkt, und einer Inaktivstellung, in welcher dieses Zusammenwirken aufgehoben ist, verstellbar sind, - wobei die Verstelleinrichtung (4) einen gemeinsamen Aktuator (8) zum wahlweisen Verstellen des ersten oder zweiten Eingriffselements (6a, 6b) in die Schaltstellung besitzt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der Aktuator (8) axial zwischen einer ersten Aktuatorposition und einer zweiten Aktuatorposition verstellbar ist, wobei der Aktuator (8) in der ersten Aktuatorposition mit dem ersten Eingriffselement (6a) und in der zweiten Aktuatorposition mit dem zweiten Eingriffselement (6b) zusammenwirkt, - der Aktuator (8) vorzugsweise in eine Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Aktuatorposition verstellbar ist, in welcher der Aktuator (8) weder mit dem ersten noch mit dem zweiten Eingriffselement (6a, 6b) zusammenwirkt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (8) und der Nockenfolger (3) entlang einer gemeinsamen axialen Richtung (A) verstellbar sind.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der Aktuator (8) ein Aktuatorgehäuse (9) umfasst, in welchem ein Aktuatorelement (10) des Aktuators (8) axial verstellbar und teilweise aufgenommen ist, - das Aktuatorelement (8) einen ersten axialen Elementabschnitt (11a) zum Zusammenwirken mit dem ersten Eingriffselement (6a) und einen zweiten axialen Elementabschnitt (11b) zum Zusammenwirken mit dem zweiten Eingriffselement (6b) aufweist, - der erste Elementabschnitt (11a) zumindest in der ersten Aktuatorposition und der zweite Elementabschnitt (11b) zumindest in der zweiten Aktuatorposition zum Zusammenwirken mit dem zugehörigen Eingriffselement (6a, 6b) aus dem Aktuatorgehäuse (9) herausragt.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elementabschnitt (11a) ein erster axialer Endabschnitt (12a) des Aktuatorelements (10) ist und der zweite Elementabschnitt (11b) ein zweiter axialer Endabschnitt (12b) des Aktuatorelement (10) ist, der dem ersten axialen Endabschnitt (12a) axial gegenüberliegt.
Ventiltrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Aktuatorgehäuse (9) eine Aufnahme (14) ausgebildet ist, in welcher das Aktuatorelement (10), welches vorzugsweise als Schaltstange (13) ausgebildet ist, axial verstellbar aufgenommen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (14) zwei Durchgangsöffnungen (15a, 15b) umfasst, die an einander gegenüberliegenden axialen Stirnseiten (16a, 16b) des Aktuatorgehäuses (9) angeordnet sind und von dem Aktuatorelement (10) bzw. der Schaltstange (13) durchgriffen werden.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorelement (10), vorzugsweise die Schaltstange (13), im ersten und zweiten axialen Endabschnitt (12a) jeweils eine Rampe (17) aufweist oder sich im ersten und zweiten axialen Endabschnitt (12a, 12b) jeweils axial vom Aktuatorgehäuse (9) weg verjüngt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (8) als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet ist, der eine ortsfest im Aktuatorgehäuse (9) angeordnete und elektrisch bestrombare Feldspule (20) zum Erzeugen eines magnetischen Felds aufweist und am Aktuatorelement (10) einen Magnetkörper (21) aus einem magnetischen oder magnetisierbaren Material zum Zusammenwirken mit dem Magnetfeld der Feldspule (20) aufweist, oder umgekehrt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Aktuatorgehäuse (9) ein Vorspannelement (22), vorzugsweise ein federelastisches Element, angeordnet ist, welches das Aktuatorelement (10) unter Erzeugung einer Vorspannkraft (F_V) zur ersten oder zweiten Aktuatorposition hin vorspannt.
Ventiltrieb nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Aktuatorgehäuse (9) ein Magnetelement (23) angeordnet ist, welches durch magnetische Wechselwirkung mit dem Magnetkörper (21) dauerhaft eine der Vorspannkraft entgegengesetzte magnetische Kraft (F_M) erzeugt, die betragsmäßig kleiner ist als die Vorspannkraft (F_V).
Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.