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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle und mit wenigstens einem Nockenfolger.
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Gattungsgemäße Ventiltriebe für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle und mit wenigstens einem Nockenfolger sowie mit wenigstens einer drehfest auf der Nockenwelle angeordneten Nockengruppe mit einem ersten Nocken und mit einem zu dem ersten Nocken axial benachbarten zweiten Nocken sind bereits bekannt. Der Nockenfolger ist dabei in einer ersten Position mit dem ersten Nocken der jeweiligen Nockengruppe und in einer zweiten Position mit dem zweiten Nocken der jeweiligen Nockengruppe antriebsverbunden.
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Eine Verstelleinrichtung des Ventiltriebs mit einem ersten verstellbaren Eingriffsstift und mit einem zweiten verstellbaren Eingriffsstift wirkt mit jeweils einer an der Nockenwelle angeordneten Führung zusammen. Durch die Verstelleinrichtung kann der Nockenfolger zwischen der ersten Position und der zweiten Position verstellt werden und der Ventiltrieb angesteuert werden. Die erste Führung und die zweite Führung sind dabei an einer Kulissenführung angeordnet, die seitlich an den Nockengruppen an der Nockenwelle angeordnet ist. Durch die Kulissenführung können die an dem Nockenfolger beabstandet nebeneinander angeordnete Eingriffsstifte zwischen einer Grundposition und einer Schaltposition verstellt werden. Dabei besteht in der Grundposition kein Kontakt mit der zugehörigen Führung und in der Schaltposition wirkt der jeweilige Eingriffsstift mit der zugehörigen Führung zusammen.
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Die Eingriffsstifte werden herkömmlich durch jeweils einen in den jeweiligen Eingriffsstift integrierten Linearaktuator verstellt. Durch eine beispielsweise elektromechanische Wirkung kann durch den Linearaktuator der Eingriffsstift relativ zu dem Nockenfolger verstellt werden und mit der entsprechenden Führung zusammenwirken. Eine Ansteuerung der Eingriffsstifte durch Linearaktuatoren erfordert jedoch einen hohen Aufwand. Auch die Gesamtkosten des Ventiltriebs werden durch relativ teure Linearaktuatoren deutlich erhöht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Ventiltrieb der gattungsgemäßen Art eine alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die Ansteuerung des Ventiltriebs vereinfacht wird und die Gesamtkosten reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Eingriffsstifte mit einem einzelnen Aktuator anzusteuern und dadurch die Anzahl der Aktuatoren in einem Ventiltrieb zu reduzieren. Hierzu weist der erfindungsgemäße Ventiltrieb eine Nockenwelle und wenigstens einen Nockenfolger auf, wobei die Nockenwelle wenigstens eine drehfest auf der Nockenwelle angeordnete Nockengruppe mit einem ersten Nocken und mit einem zu dem ersten Nocken axial benachbarten zweiten Nocken aufweist. Der jeweilige Nockenfolger ist in einer ersten Position mit dem ersten Nocken der jeweiligen Nockengruppe und in einer zweiten Position mit dem zweiten Nocken der jeweiligen Nockengruppe antriebsverbunden. Zum Verstellen des Nockenfolgers in die erste Position oder in die zweite Position weist der Ventiltrieb wenigstens eine Verstelleinrichtung auf, die einen ersten verstellbaren Eingriffsstift und einen zweiten verstellbaren Eingriffsstift aufweist. Die Eingriffsstifte sind dabei an dem Nockenfolger beabstandet nebeneinander angeordnet. Der erste Eingriffsstift kann mit einer an der Nockenwelle angeordneten ersten Führung und der zweite Eingriffsstift kann mit einer an der Nockenwelle angeordneten zweiten Führung einer Kulissenführung zusammenwirken. Der erste Eingriffsstift und der zweite Eingriffsstift sind abwechselnd zwischen einer Grundposition und einer Schaltposition verstellbar, wobei in der Grundposition kein Kontakt mit der zugehörigen Führung besteht und in der Schaltposition der jeweilige Eingriffsstift mit der zugehörigen Führung zusammenwirkt. Erfindungsgemäß weist die Verstelleinrichtung eine Schwenkanordnung mit einer Magnetanordnung und mit einer elektromagnetisch mit der Magnetanordnung wirkenden Magnetschaltanordnung auf. Dabei sind durch die elektromagnetische Wirkung ein erstes Anschlagelement und ein zweites Anschlagelement der Schwenkanordnung um eine Schwenkachse in eine erste Schwenkstellung und in eine zweite Schwenkstellung schwenkbar. In der ersten Schwenkstellung ist der erste Eingriffsstift durch das erste Anschlagelement und in der zweiten Schwenkstellung ist der zweite Eingriffsstift durch das zweite Anschlagelement aus der Grundposition in die Schaltposition verstellbar.
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In der ersten Position wirkt der Nockenfolger mit den jeweiligen ersten Nocken der Nockenwelle zusammen. Um den Nockenfolger in die zweite Position zu verstellen, wird die Schwenkanordnung beispielsweise aus einer Neutralstellung in die erste Schwenkstellung gebracht. Dabei wirkt das erste Anschlagelement mit einer Kraft auf den ersten Eingriffsstift ein und verstellt diesen in die Schaltposition. In der Schaltposition wirkt der erste Eingriffsstift mit der ersten Führung zusammen, die beispielsweise in Form einer Führungsspur in der Kulissenführung ausgeformt ist. Bei der Drehung der Kulissenführung mit der Nockenwelle wird der erste Eingriffsstift entlang der ersten Führung geführt und verschiebt sich entlang der Nockenwelle. Mit dem ersten Eingriffsstift wird auch der Nockenfolger aus der ersten Position in die zweite Position verstellt. In der zweiten Position wirkt der Nockenfolger mit den jeweiligen zweiten Nocken der Nockenwelle zusammen und der Ventiltrieb ist nun beispielsweise aus einem Bremsbetrieb in einen Normalbetrieb umgeschaltet. Wird nun der Ventiltrieb zurückgeschaltet, so wird die Schwenkanordnung in die zweite Schwenkstellung verstellt. Das zweite Anschlagelement wirkt mit dem zweiten Eingriffsstift zusammen und verstellt dieses durch eine Krafteinwirkung in die Schaltposition. Der zweite Eingriffsstift wirkt in der Schaltposition mit der zweiten Führung zusammen, die den zweiten Eingriffsstift entlang der Nockenwelle führt. Mit dem zweiten Eingriffsstift wird auch der Nockenfolger entlang der Nockenwelle verschoben und aus der zweiten Position in die erste Position verstellt. Der Ventiltrieb ist nun beispielsweise aus dem Bremsbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet.
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Ein Verstellen der Schwenkanordnung in die erste Schwenkstellung und in die zweite Schwenkstellung wird dabei durch die Magnetanordnung und die Magnetschaltanordnung erreicht, die elektromagnetisch miteinander wirken. Die elektromagnetische Wirkung zwischen der Magnetanordnung und der Magnetschaltanordnung kann beispielsweise durch zwei elektrische Spulen erreicht werden, die ihre Polung ändern können. So können in der ersten Schwenkstellung und in der zweiten Schwenkstellung die beiden elektrischen Spulen derart gepolt werden, dass eine Anziehungskraft oder eine Abstoßungskraft zwischen den elektrischen Spulen wirkt. Durch eine geeignete mechanische Ausgestaltung der Schwenkanordnung können so das erste Anschlagelement und das zweite Anschlagelement um einen Schwenkwinkel um die Schwenkachse verdreht werden und die entsprechenden Eingriffsstifte betätigen. Auf diese Weise kann die Schwenkanordnung sowohl den ersten Eingriffsstift als auch den zweiten Eingriffsstift betätigen, wodurch die Anzahl der Linearaktuatoren in dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb sowie die Gesamtkosten reduziert werden kann. Zusätzlich wird auch die Ansteuerung des Ventiltriebs auf diese Weise vereinfacht.
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Vorzugsweise ist bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs vorgesehen, dass die Magnetschaltanordnung wenigstens eine elektrische Spule und die Magnetanordnung wenigstens einen mit der Spule elektromagnetisch wirkenden Permanentmagnet aufweist. In der elektrischen Spule wird durch einen Strom ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das elektromagnetisch mit dem Permanentmagnet wirkt. Zwischen dem Permanentmagnet und der elektrischen Spule wirken je nach der Polung der elektrischen Spule und des Permanentmagnets eine Anziehungskraft oder eine Abstoßungskraft. So kann in der ersten Schwenkstellung die elektrische Spule auf den Permanentmagnet eine Anziehungskraft und in der zweiten Schwenkstellung eine Abstoßungskraft ausüben. Durch ein Ändern der Polung der elektrischen Spule kann also die Schwenkanordnung aus der ersten Schwenkstellung in die zweite Schwenkstellung verstellt werden und umgekehrt. Insgesamt kann durch die Verwendung des Permanentmagnets in Kombination mit der elektrischen Spule die Ansteuerung der Schwenkanordnung weiter vereinfacht und die mechanische Robustheit der Schwenkanordnung erhöht werden.
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Um die elektromagnetische Wirkung zwischen der Magnetanordnung und der Magnetschaltanordnung zu erhöhen, kann die Magnetanordnung mehrere Permanentmagneten und die Magnetschaltanordnung mehrere elektrische Spulen aufweisen. Dabei können einzelne oder mehrere Permanentmagneten jeweils einzelnen oder mehreren elektrischen Spulen zugeordnet sein und dadurch mehrere Wirkungsgruppen gebildet werden. Die elektrischen Spulen in einzelnen Wirkungsgruppen werden dabei so gepolt, dass das Drehmoment und die Beschleunigung in der Schwenkanordnung erhöht werden und ein Verstellen der Schwenkanordnung in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung unterstützt wird. Auf diese Weise kann die Schwenkanordnung auch bei einer hohen Gesamtmasse schnell und sicher in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung verstellt werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Schwenkanordnung ein Festlegelement und ein relativ zu dem Festlegelement schwenkbar angeordnetes Schwenkelement aufweist. An einem Verstellen der Schwenkanordnung in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung nimmt das Festlegelement nicht teil, so dass die Schwenkanordnung durch das Festlegelement in dem Ventiltrieb festlegbar ist. Das Festlegelement kann beispielsweise durch eine Schrauben- oder eine Klemmverbindung auf einer Kipphebelachse festgelegt sein. Das Schwenkelement ist um die Schwenkachse schwenkbar relativ zu dem Festlegelement angeordnet und wird bei einem Verstellen der Schwenkanordnung in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung um die Schwenkachse um einen Schwenkwinkel verdreht. Das Festlegen des Schwenkelements an dem Festlegelement kann beispielsweise durch eine gemeinsame die Schwenkachse definierende Stangenachse erfolgen, an der das Festlegelement und das Schwenkelement axial festgelegt sind. Alternativ können das Schwenkelement und das Festlegelement durch eine die Schwenkachse umlaufende Nut und eine zu der Nut komplementäre und in diese greifende Feder aneinander festgelegt werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Magnetschaltanordnung an dem Festlegelement und die Magnetanordnung an dem Schwenkelement festgelegt sind. Zwischen der Magnetanordnung und der Magnetschaltanordnung kann eine Anziehungskraft oder eine Abstoßungskraft wirken und dadurch kann das Schwenkelement relativ zu dem Festlegelement verschwenkt werden. Die Schwenkanordnung ist auf diese Weise in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung verstellbar. Weist die Magnetanordnung einen Permanentmagnet und die Magnetschaltanordnung eine elektrische Spule auf, so werden die elektrische Spule auf dem Festlegelement und der Permanentmagnet auf dem Schwenkelement festgelegt. Das Festlegelement wird zweckgemäß in dem Ventiltrieb befestigt und nimmt an einem Verstellen der Schwenkanordnung nicht teil. So bleibt auch die an dem Festlegelement festgelegte elektrische Spule unbeweglich und kann auf einfache Weise mit dem Strom versorgt und angesteuert werden. Auch Elektronik zur Ansteuerung der elektrischen Spule kann an dem Festlegelement festgelegt werden. Insgesamt kann auf diese Weise die Ansteuerung der Schwenkanordnung vereinfacht werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Schwenkanordnung ist vorgesehen, dass das Festlegelement und das Schwenkelement L-förmig ausgestaltet sind und zueinander verdreht übergreifend angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Schwenkanordnung kompakt ausgestaltet sein und der Platzbedarf für die Schwenkanordnung in dem Ventiltrieb reduziert werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das jeweilige Anschlagelement in Form eines Anschlagbolzens mit einem abgeflachten Kontaktbereich an dem Schwenkelement integral ausgeformt ist. Durch ein Verschwenken des Schwenkelements um die Schwenkachse werden demnach auch der erste Anschlagbolzen und der zweite Anschlagbolzen um die Schwenkachse um einen Schwenkwinkel verschwenkt. In der ersten Schwenkstellung weist der erste Anschlagbolzen einen Kontakt mit dem ersten Eingriffsstift auf und kann dieses verstellen. In der zweiten Schwenkstellung wird der zweite Eingriffsstift durch einen Kontakt mit dem zweiten Anschlagbolzen verstellt. Um einen großflächigen Kontakt des jeweiligen Anschlagbolzens mit dem jeweiligen Eingriffsstift zu ermöglichen, können die jeweiligen Anschlagbolzen einen abgeflachten Kontaktbereich aufweisen. Der abgeflachte Kontaktbereich ist dabei derart ausgestaltet, dass in der ersten Schwenkstellung oder in der zweiten Schwenkstellung eine Längsachse des jeweiligen Eingriffsstifts einen rechten Winkel zu dem jeweiligen Kontaktbereich aufweist. Der abgeflachte Kontaktbereich ermöglicht so einen großflächigen Anschlag des jeweiligen Anschlagbolzens auf den jeweiligen Eingriffsstift, so dass dieser schnell und sicher verstellt werden kann.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs ist vorgesehen, dass die Magnetschaltanordnung eine erste elektrische Spule und eine zweite elektrische Spule und die Magnetanordnung einen ersten Permanentmagnet und einen zweiten Permanentmagnet aufweist. Dabei können der erste Permanentmagnet mit der ersten Spule und der zweite Permanentmagnet mit der zweiten Spule elektromagnetisch zusammenwirken. Vorteilhafterweise kann die Schwenkanordnung durch den ersten Permanentmagnet und die erste Spule in die erste Schwenkstellung und durch den zweiten Permanentmagnet und die zweite Spule in die zweite Schwenkstellung verstellt werden. Dazu werden der erste Permanentmagnet und die erste Spule derart in der Schwenkanordnung angeordnet und gesteuert, dass bei einem Verstellen der Schwenkanordnung in die erste Schwenkstellung der erste Permanentmagnet zu der ersten Spule angezogen wird. Auf eine gleiche Weise werden dann auch der zweite Permanentmagnet und die zweite Spule in der Schwenkanordnung angeordnet und gesteuert. Bei dieser Ausführung kann die Schwenkanordnung auf eine besonders wirksame Weise in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung verstellt werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass in der ersten Schwenkstellung der erste Permanentmagnet an einer Spulenfläche der ersten elektrischen Spule und in der zweiten Schwenkstellung der zweite Permanentmagnet an einer Spulenfläche der zweiten elektrischen Spule anliegt. Die jeweilige Spulenfläche bildet also jeweils einen Anschlag für den jeweiligen Permanentmagnet aus und definiert den maximalen Schwenkwinkel. Die Schwenkanordnung kann auf diese Weise in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung sicher und wiederholbar verstellt werden.
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Um das Verstellen der Schwenkanordnung in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung zu unterstützen, ist vorgesehen, dass die erste Spule und die zweite Spule zueinander entgegengesetzt gepolt sind. Bei einem Verstellen der Schwenkanordnung beispielsweise in die erste Schwenkstellung wirkt zwischen dem ersten Permanentmagnet und der ersten Spule eine Anziehungskraft. Gleichzeitig wirkt zwischen der entgegengesetzt gepolten zweiten Spule und dem zweiten Permanentmagnet eine Abstoßungskraft. Auf diese Weise können das Drehmoment und die Beschleunigung erhöht werden und die Schwenkanordnung besonders schnell und sicher mit einem geforderten Stellmoment aus einer Schwenkstellung in die andere Schwenkstellung verstellt werden.
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Zur Erhöhung der elektromagnetischen Wirkung der jeweiligen Spule mit dem jeweiligen Permanentmagnet ist vorgesehen, dass die Schwenkanordnung wenigstens einen in der jeweiligen Spule angeordneten Ferromagnetkern aufweist. Der Ferromagnetkern kann beispielsweise aus Eisen oder einem anderen ferromagnetischen Material hergestellt sein. Durch den Ferromagnetkern können in der Schwenkanordnung die elektromagnetische Wirkung zwischen den Permanentmagneten und den jeweiligen Spulen und dadurch das Drehmoment und die Beschleunigung erhöht werden. Die Eingriffsstifte können folglich schnell und sicher verstellt werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Schwenkanordnung eine Rückstellanordnung aufweist. Durch die Rückstellanordnung ist die Schwenkanordnung in eine Neutralstellung, in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung bringbar. Die Rückstellanordnung ist bevorzugt eine Federrückstellanordnung, durch die die Schwenkanordnung auch in einem stromlosen Zustand in die Neutralstellung, in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung verstellbar ist. Die Federrückstellanordnung kann dabei wenigstens eine Spiralfeder, wenigstens eine Schraubenfeder oder wenigstens eine Biegefeder aufweisen. Beispielsweise kann eine Schraubenfeder um die Schwenkachse der Schwenkanordnung angeordnet sein und das Schwenkelement mit dem Festlegelement kraftschlüssig beispielsweise in der Neutralstellung festlegen. Vorteilhafterweise wird durch die Rückstellanordnung eine Rückstellung der Schwenkanordnung in eine definierte Stellung sichergestellt, so dass die Ansteuerung der Schwenkanordnung vereinfacht wird.
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Insgesamt werden in dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb sowohl der erste Eingriffsstift als auch der zweite Eingriffsstift durch die Schwenkanordnung betätigt und die Anzahl der Linearaktuatoren im Vergleich zu den herkömmlichen Ventiltrieben reduziert. Dadurch können die Ansteuerung des Ventiltriebs vereinfacht und zusätzlich die Gesamtkosten reduziert werden. Die Abmessungen der Schwenkanordnung können auf eine einfache Weise geändert und beispielsweise auf einen geforderten Stellmoment angepasst werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs mit einer Schwenkanordnung;
- 2 eine Ansicht einer Schwenkanordnung;
- 3 eine Ansicht eines Schwenkelements und eines Festlegelements der in 2 gezeigten Schwenkanordnung;
- 4 eine Schnittansicht der in 2 gezeigten Schwenkanordnung;
- 5 eine Ansicht eines Schwenkelements in einer Neutralstellung;
- 6 einen Ansicht einer Magnetanordnung und einer Magnetschaltanordnung in einer Neutralstellung;
- 7 eine Ansicht eines Schwenkelements in einer ersten Schwenkstellung;
- 8 einen Ansicht einer Magnetanordnung und einer Magnetschaltanordnung in einer ersten Schwenkstellung;
- 9 eine Ansicht eines Schwenkelements in einer zweiten Schwenkstellung;
- 10 eine Ansicht einer Magnetanordnung und einer Magnetschaltanordnung in einer zweiten Schwenkstellung;
- 11 eine Ansicht einer Schwenkanordnung mit einer Rückstellanordnung;
- 12 eine Schnittansicht der in 10 gezeigten Schwenkanordnung.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1, der eine Nockenwelle 2 und einen Nockenfolger 3 aufweist. Auf der Nockenwelle 2 sind drehfest eine erste Nockengruppe 4 und eine zweite Nockengruppe 5 angeordnet, die jeweils einen ersten Nocken 4a und 5a und einen zweiten Nocken 4b und 5b aufweisen. Der Nockenfolger 3 ist in einer ersten Position mit den ersten Nocken 4a und 5a der Nockengruppen 4 und 5 - wie hier abgebildet - antriebsverbunden. In einer zweiten Position ist der Nockenfolger 3 mit den zweiten Nocken 4b und 5b der Nockengruppen 4 und 5 antriebsverbunden. Dazu weist der Nockenfolger 3 einen ersten Roller 3a und einen zweiten Roller 3b auf, die an dem Nockenfolger 3 drehbar angeordnet sind. Der Nockenfolger 3 ist in einer Halterung 6 eines Kipphebels 7 festgelegt und kann entlang einer Kipphebelachse 8 in die erste Position und in die zweite Position verschoben werden.
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Zum Verstellen des Nockenfolgers 3 in die erste oder in die zweite Position weist der Ventiltrieb 1 eine Verstelleinrichtung 9 auf, die einen ersten verstellbaren Eingriffsstift 9a und einen zweiten verstellbaren Eingriffsstift 9b aufweist. Die Eingriffsstifte 9a und 9b sind dabei an dem Nockenfolger 3 beabstandet nebeneinander angeordnet. Der erste Eingriffsstift 9a kann mit einer an der Nockenwelle 2 angeordneten ersten Führung 10a und der zweite Eingriffsstift 9b kann mit einer an der Nockenwelle 2 angeordneten zweiten Führung 10b zusammenwirken, die jeweils in Form einer Führungsspur in einer Kulissenführung 10 ausgeformt sind. Der erste Eingriffsstift 9a und der zweite Eingriffsstift 9b sind zwischen einer Grundposition und einer Schaltposition verstellbar, wobei in der Grundposition kein Kontakt mit der zugehörigen Führung 10a und 10b besteht und in der Schaltposition der jeweilige Eingriffsstift 9a oder 9b mit der zugehörigen Führung 10a oder 10b zusammenwirkt.
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Erfindungsgemäß weist die Verstelleinrichtung 9 eine Schwenkanordnung 11 mit einem ersten Anschlagelement 12a und einem zweiten Anschlagelement 12b auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schwenkanordnung 11 auf der Kipphebelachse 8 festgelegt. Das erste Anschlagelement 12a und das zweite Anschlagelement 12b der Schwenkanordnung 11 sind um eine Schwenkachse 13 in eine erste Schwenkstellung und in eine zweite Schwenkstellung schwenkbar. In der ersten Schwenkstellung ist der erste Eingriffsstift 9a durch das erste Anschlagelement 12a und in der zweiten Schwenkstellung ist der zweite Eingriffsstift 9b durch das zweite Anschlagelement 12b aus der Grundposition in die Schaltposition verstellbar.
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In der ersten Position des Nockenfolgers 3 - wie hier in 1 dargestellt - wirkt der Nockenfolger 3 mit den ersten Nocken 4a und 5a der Nockengruppen 4 und 5 zusammen. Wird die Schwenkanordnung 11 in die erste Schwenkstellung gebracht, so verstellt das erste Anschlagelement 12a den ersten Eingriffsstift 9a aus der Grundposition in die Schaltposition. Der erste Eingriffsstift 9a verschiebt sich dabei durch einen Anschlag des Anschlagelements 12a radial zu dem Nockenfolger 3 zu der Kulissenführung 10 und wirkt mit der ersten Führung 10a zusammen. Die erste Führung 10a verschiebt den ersten Eingriffsstift 9a entlang der Kipphebelachse 8 und so den Nockenfolger 3 in die zweite Position. In der zweiten Position wirkt der Nockenfolger 3 mit den zweiten Nocken 4b und 5b der Nockengruppen 4 und 5 zusammen und der Ventiltrieb 1 ist beispielsweise aus einem Bremsbetrieb in einen Normalbetrieb umgeschaltet. In einer gleichen Weise kann der Ventiltrieb 1 auch zurückgeschaltet werden, indem die Schwenkanordnung 11 in die zweite Schwenkstellung gebracht wird und das zweite Anschlagelement 12b den zweiten Eingriffsstift 9b aus der Grundposition in die Schaltposition verstellt. Aus 1 ist ersichtlich, dass die Schwenkanordnung 11 an der Kipphebelachse 8 festgelegt ist, wobei die Kipphebelachse 8 orthogonal zur Schwenkachse 13 verläuft, was weitere Bauraumvorteile bietet.
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2 bis 4 zeigen schematische Ansichten der Schwenkanordnung 11 mit einem Gehäuse 14, einem Festlegelement 15 und einem Schwenkelement 16, wobei das Schwenkelement 16 relativ zu dem Festlegelement 15 schwenkbar angeordnet ist. Das erste Anschlagelement 12a und das zweite Anschlagelement 12b sind in Form jeweils eines Anschlagbolzens 17a und 17b integral an dem Schwenkelement 16 ausgeformt. Durch ein Verschwenken des Schwenkelements 16 um die Schwenkachse 13 werden der erste Anschlagbolzen 17a und der zweite Anschlagbolzen 17b um die Schwenkachse 13 verdreht und können die jeweiligen Eingriffsstifte 9a und 9b - hier nicht gezeigt - aus der Grundposition in die Schaltposition verstellen. Das Festlegelement 15 und das Schwenkelement 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel L-förmig ausgestaltet und sind zueinander verdreht und platzsparend in dem Gehäuse 14 angeordnet.
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Die Schwenkanordnung 11 weist erfindungsgemäß eine Magnetanordnung 18 und eine Magnetschaltanordnung 19 auf, die elektromagnetisch miteinander zusammenwirken können. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Magnetanordnung 18 zwei Permanentmagneten 20a - hier nicht sichtbar - und 20b und die Magnetschaltanordnung zwei elektrische Spulen 21a - hier nicht sichtbar - und 21b auf. Die Magnetschaltanordnung 19 ist in diesem Ausführungsbeispiel an dem Festlegelement 15 und die Magnetanordnung 18 an dem Schwenkelement 16 festgelegt. Zwischen den Permanentmagneten 20a und 20b der Magnetanordnung 18 und den elektrischen Spulen 21a und 21b der Magnetschaltanordnung 19 kann eine Anziehungskraft oder eine Abstoßungskraft wirken. Dadurch kann das Schwenkelement 16 relativ zu dem Festlegelement 15 in dem Gehäuse 14 um die Schwenkachse 13 verschwenkt werden. Die elektrischen Spulen 21a und 21b sind an dem Festlegelement 15 festgelegt und werden durch eine Elektronikeinheit 22 mit dem Strom versorgt und angesteuert.
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5 zeigt eine Ansicht und 6 zeigt eine Schnittansicht des Schwenkelements 16 der Schwenkanordnung 11 in einer Neutralstellung. Die Magnetanordnung 18 ist an dem Schwenkelement 16 festgelegt und weist den ersten Permanentmagnet 20a und den zweiten Permanentmagnet 20b auf. Die Magnetschaltanordnung 19 ist an dem Festlegelement 15 festgelegt und weist die erste elektrische Spule 21a und die zweite elektrische Spule 21b auf. In der Neutralstellung ist an den Spulen 21a und 21b kein Strom angelegt und die Anschlagelemente 12a und 12b weisen keinen Kontakt mit den jeweiligen Eingriffsstiften 9a und 9b auf. Zur Erhöhung der elektromagnetischen Wirkung der Spulen 21a und 21b mit den Permanentmagneten 20a und 20b ist in den Spulen 21a und 21b jeweils ein Ferromagnetkern 23a und 23b angeordnet. Die jeweiligen Ferromagnetkerne 23a und 23b erhöhen die elektromagnetische Wirkung zwischen der Magnetanordnung 18 und der Magnetschaltanordnung 19, wodurch auch das Drehmoment und die Beschleunigung des Schwenkelements 16 um die Schwenkachse 13 erhöht werden können.
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7 zeigt eine Ansicht und 8 zeigt eine Schnittansicht des Schwenkelements 16 der Schwenkanordnung 11 in der ersten Schwenkstellung. Hier liegt an den elektrischen Spulen 21a und 21b ein Strom an, so dass die elektrischen Spulen 21a und 21b ein magnetisches Feld aufbauen. Dabei wirken der erste Permanentmagnet 20a mit der ersten Spule 21a und der zweite Permanentmagnet 20b mit der zweiten Spule 21b elektromagnetisch zusammen. Die elektrischen Spulen 21a und 21b sind entgegengepolt, so dass zwischen dem ersten Permanentmagnet 20a und der ersten Spule 21a eine Anziehungskraft und zwischen dem zweiten Permanentmagnet 20b und der zweiten elektrischen Spule 21b eine Abstoßungskraft wirkt. Durch diese Krafteinwirkung wird das Schwenkelement 16 um die Schwenkachse 13 um einen Schwenkwinkel α verdreht und das erste Anschlagelement 12a betätigt den ersten Eingriffsstift 9a. Der erste Permanentmagnet 20a liegt dabei an einer Spulenfläche 24a der ersten elektrischen Spule 21a an. Die Spulenfläche 24a bildet somit einen Anschlag für den ersten Permanentmagnet 20a und definiert den maximalen Schwenkwinkel a. Die Schwenkanordnung 11 kann auf diese Weise in die erste Schwenkstellung sicher und wiederholbar verstellt werden. Durch die Ferromagnetkerne 23a und 23b wird die elektromagnetische Wirkung der Spulen 21a und 21b mit den jeweiligen Permanentmagneten 20a und 20b zusätzlich erhöht.
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9 zeigt eine Ansicht und 10 zeigt eine Schnittansicht des Schwenkelements 16 der Schwenkanordnung 11 in der zweiten Schwenkstellung. In der zweiten Schwenkstellung ist die Polung der Spulen 21a und 21b im Vergleich zu der ersten Schwenkstellung - entsprechend 7 und 8 - gewechselt, so dass hier die Anziehungskraft zwischen dem zweiten Permanentmagnet 20b und der zweiten Spule 21b wirkt. Der erste Permanentmagnet 20a und die zweiten Spule 21a werden dagegen voneinander durch die Abstoßungskraft abgestoßen. In der zweiten Schwenkstellung liegt der zweite Permanentmagnet 20b an einer Spulenfläche 24b an, wodurch der maximale Schwenkwinkel α in der zweiten Schwenkstellung vorgegeben wird. Zweckgemäß ist der maximale Schwenkwinkel α in der ersten Schwenkstellung dem maximalen Schwenkwinkel α in der zweiten Schwenkstellung gleich. In der zweiten Schwenkstellung wird nun der zweite Eingriffsstift 9b durch das zweite Anschlagelement 12b aus der Grundposition in die Schaltposition verstellt. Auch hier erhöhen die Ferromagnetkerne 23a und 23b die elektromagnetische Wirkung der Spulen 21a und 21b mit den jeweiligen Permanentmagneten 20a und 20b.
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Insgesamt kann die Schwenkanordnung 11 bei einer derartigen Ausführung auch bei einer hohen Gesamtmasse schnell und wiederholbar in die erste Schwenkstellung oder in die zweite Schwenkstellung verstellt werden.
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11 zeigt eine Ansicht und 12 zeigt eine Schnittansicht der Schwenkanordnung 11 mit einer Rückstellanordnung 25. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Rückstellanordnung 25 eine Federrückstellanordnung 26, die eine Schraubenfeder 27 aufweist. Die Schraubenfeder 27 ist koaxial um die Schwenkachse 13 an dem Gehäuse 14 angeordnet und beidseitig an dem Gehäuse 14 und an dem Schwenkelement 16 festgelegt. Das Schwenkelement 16 ist somit schwenkbar an dem Gehäuse 14 gelagert und wird durch die Schraubenfeder 27 in die Neutralstellung auch in einem stromlosen Zustand gebracht. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Anschlagbolzen 17a und 17b jeweils einen Kontaktbereich 28a und 28b auf, der einen großflächigen Kontakt des jeweiligen Anschlagbolzens 17a und 17b mit dem jeweiligen Eingriffsstift 9a und 9b - hier nicht gezeigt - ermöglicht.
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Vorteilhafterweise werden die beiden Eingriffsstifte 9a und 9b durch die Schwenkanordnung 11 betätigt, wodurch die Anzahl der herkömmlich notwendigen Linearaktuatoren in dem Ventiltrieb 1 und so auch die Gesamtkosten reduziert werden. Zusätzlich wird auch die Ansteuerung des Ventiltriebs 1 auf diese Weise vereinfacht.
