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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilaktuator, ein System sowie ein Verfahren zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend einen derartigen Ventilaktuator bzw. ein derartiges System.
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Aktuatoren zur Ansteuerung von Ventilen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Aus Kostengründen sowie aus Gründen der Minimierung von vorhandenem Bauraum und einer vereinfachten Steuerung werden dabei vorzugsweise mehrere Ventile von einem einzigen Aktor angesteuert. Insbesondere bei einer Mehrzahl von seriell hintereinander angeordneten Ventilen ist es jedoch schwierig, die einzelnen Ventile selektiv ansteuern zu können.
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Zwar gibt es vereinzelte Lösungsansätze, um eine selektive Ansteuerung seriell hintereinander angeordneter Ventile über die Anordnung intelligenter Ventilgetriebe zu ermöglichen, jedoch kann die Anordnung eines Ventilgetriebes lediglich seitlich an den seriell nebeneinander angeordneten Ventilen erfolgen. Dies hat zur Folge, dass ein Ansteuern der Ventile nur in eine Richtung erfolgen kann. Außerdem wird die Flexibilität hinsichtlich der Anordnung der Aktuatoren beschränkt. Darüber hinaus ist eine Ansteuerung von Ventilen über ein Ventilgetriebe nur unter erhöhter Krafteinwirkung möglich.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventilaktuator zur Verfügung zu stellen, der auf einfache, schnelle und ökonomische Weise, eine selektive Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen ermöglicht und gleichzeitig möglichst platzsparend angeordnet werden kann.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Ventilaktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System gemäß Anspruch 8, ein Verfahren gemäß Anspruch 10 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 11. Weitere Merkmale und Details ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Technische Merkmale, die zu dem erfindungsgemäßen Ventilaktuator offenbart werden, gelten dabei auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System, dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
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Erfindungsgemäß ist ein Ventilaktuator zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen vorgesehen. Hierbei umfasst der erfindungsgemäße Ventilaktuator ein Gehäuse mit einem ersten Gehäuseabschnitt, einem gegenüberliegend von dem ersten Gehäuseabschnitt angeordneten zweiten Gehäuseabschnitt und einem zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseabschnitt angeordneten Trennsteg zur räumlichen Trennung des ersten und zweiten Gehäuseabschnitts, eine innerhalb des ersten Gehäuseabschnitts angeordnete erste Antriebseinheit zum Ansteuern einer Mehrzahl von an der ersten Seite des Trennstegs angeordneten ersten Ventilen sowie eine innerhalb des zweiten Gehäuseabschnitts angeordnete zweite Antriebseinheit zum Ansteuern einer Mehrzahl von an einer zweiten Seite des Trennstegs angeordneten zweiten Ventilen.
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Erfindungsgemäß ist also ein Ventilaktuator vorgesehen, der durch die erfindungsgemäße Kombination eines ersten Gehäuseabschnitts mit einer ersten Antriebseinheit und einem zweiten Gehäuseabschnitt mit einer zweiten Antriebseinheit sowie einem zwischen den Gehäuseabschnitten angeordneten Trennsteg, auf einfache, schnelle und ökonomische Weise, eine selektive Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen ermöglicht und gleichzeitig möglichst platzsparend angeordnet werden kann.
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Gegenüber bekannten Ventilaktuatoren zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen zeichnet sich der erfindungsgemäße Ventilaktuator insbesondere über seinen zweigeteilten symmetrischen Aufbau , umfassend einen ersten und einen zweiten Gehäuseabschnitt sowie über die zentrale Anordnung in der Mitte einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Ventilen aus, der insbesondere eine Bewegung in zwei Richtungen ermöglicht. Dadurch wird sowohl ein schnelles Einkoppeln, als auch ein geringer Kraftaufwand sowie ein geringer Bauraumanspruch gewährleistet.
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Unter einem Ventilaktuator kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise eine antriebstechnische Baueinheit zur Ansteuerung von Ventilen verstanden werden. Unter einer selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen kann erfindungsgemäß vorzugsweise verstanden werden, dass von einer Mehrzahl von seriell hintereinander angeordneten Ventilen wahlweise ein einziges Ventil angesteuert werden kann. Unter einem Trennsteg wird im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Trennwand oder dergleichen zur räumlichen Trennung eines ersten und zweiten Gehäuseabschnitts bzw. einer mechanischen Entkopplung einer ersten und zweiten Antriebseinheit verstanden werden.
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Im Hinblick auf eine einfache, schnell ansprechende und zuverlässige Steuerung von Ventilen in zwei verschiedene, insbesondere einander gegenüberliegende Richtungen, kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Ventilaktuator symmetrisch zwischen den ersten und zweiten Ventilen anordbar ist, wobei der Trennsteg vorzugsweise eine Symmetrieebene zwischen den ersten und zweiten Ventilen bildet. Hierbei können vorzugsweise je zwei Ventile auf einer ersten Seite des Aktuators und zwei Ventile auf einer gegenüberliegend von der ersten Seite angeordneten zweiten Seite des Aktuators angeordnet sein. Ausgehend von dem Trennsteg als Symmetrie-, insbesondere Spiegelebene können dann vorzugsweise an beiden Seiten des Aktuators analoge geometrische Verhältnisse vorliegen.
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Im Rahmen einer einfachen und kostengünstigen, aber zugleich zuverlässig in zwei verschiedene, insbesondere einander gegenüberliegende Richtungen steuerbaren Ausführung des gegenständlichen Ventilaktuators, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein Rotor zum Übertragen einer Drehbewegung auf die erste und zweite Antriebseinheit vorgesehen ist, wobei der Rotor eine erste endseitig angeordnete Öffnung zur Einführung der ersten Antriebseinheit und eine zweite endseitig angeordnete Öffnung zur Einführung der zweiten Antriebseinheit aufweist, wobei zur Separation der der ersten und zweiten Antriebseinheit vorzugsweise mittig zwischen der ersten und zweiten endseitig angeordneten Öffnung der Trennsteg angeordnet ist.
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Im Hinblick auf eine konstruktiv einfach herstellbare und robuste Ausführung zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die erste und zweite Antriebseinheit jeweils eine Antriebswelle zum formschlüssigen Verbinden mit einem ventilaktuatornahen Ventil und eine Verlängerungswelle zum formschlüssigen Verbinden mit einem ventilaktuatorfernen Ventil aufweist, wobei die Antriebswelle und die Verlängerungswelle vorzugsweise gemeinsam auf der Antriebsachse angeordnet und miteinander verbunden sind, wobei die Antriebswelle insbesondere mit dem Rotor verbunden ist. Als ventilaktuatornah kann dabei insbesondere das unmittelbar neben dem Ventilaktor angeordnete Ventil verstanden werden. Als ventilaktuatorfern vorzugsweise ein bzw. das nicht unmittelbar neben dem Ventilaktor angeordnete Ventil. Die Antriebswelle kann bspw. einseitig für einen formschlüssigen Einschub in die Nabe des Rotors profiliert sein, vorzugsweise mit einem Vierkantprofil, sodass die Antriebswelle einfach axial in der Nabe verschoben werden kann. Die Antriebswelle kann hierbei vorzugsweise einen zahnradförmigen Endabschnitt mit achsparallelen Zähnen zum axialen Einführen in Aufnahmen von Ventilschaufeln der Ventile aufweisen, um auf einfache Weise eine formschlüssige Kraftübertragung für einen Drehantrieb zu realisieren. Innenseitig kann ferner ebenfalls eine formschlüssige Fassung für eine klebende oder pressende Montage der Verlängerungswelle, bspw. in Form eines Zehnkants, vorgesehen sein. Die Verlängerungswelle kann ferner einseitig mit einem Vielzahn (bspw. Zehnzahn) profiliert sein, wodurch eine formschlüssige Verpressung oder Verklebung mit der Antriebswelle möglich ist. Das andere Wellenende der Verlängerungswelle kann analog zur Antriebswelle einem Zahnrad mit achsparallelen Zähnen gleichen, welche sich wiederum axial formschlüssig in die dafür vorgesehene Aufnahme einer Ventilschaufel eines ventilaktuatorfernen Ventils schieben lassen können. Innenseitig kann sich auch hier eine formschlüssige Aufnahme zur modularen Montage einer weiteren Verlängerungswelle befinden.
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Im Rahmen einer einfachen und zuverlässigen Steuerung einer Antriebsbewegung kann es ferner von Vorteil sein, wenn die erste und zweite Antriebseinheit jeweils einen Eisenkern zur Steuerung einer Antriebsbewegung aufweisen, wobei der Eisenkern vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb der Antriebswelle angeordnet ist. Zur Gewährleistung einer Anordnung des Eisenkerns innerhalb der Antriebswelle kann diese vorzugsweise ausgehölt sein, damit der Eisenkern vorzugsweise mittig in die Welle einführt werden kann.
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Im Rahmen einer einfachen und zuverlässigen Steuerung einer Antriebsbewegung, insbesondere einer Gewährleistung einer Übertragung von Zug- und Druckkräften kann es ferner von Vorteil sein, wenn die erste und zweite Antriebseinheit jeweils ein Antriebsmittel zur Steuerung einer Antriebsbewegung, insbesondere für eine selbstständige Repositionierung der Antriebswelle in die Neutralposition aufweisen, wobei das Antriebsmittel vorzugsweise in Form einer Feder ausgebildet ist.
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Für eine zuverlässige Steuerung einer Antriebsbewegung, insbesondere eines Zusammenspiels mit einem Eisenkern kann es ferner von besonderem Vorteil sein, wenn die erste und zweite Antriebseinheit jeweils eine Spule zur Steuerung einer Antriebsbewegung aufweisen, wobei die Spule vorzugsweise um die Antriebswelle herum angeordnet ist, insbesondere zwischen dem Trennsteg und einer Anschlagscheibe. Das Zusammenspiel zwischen Spule und Eisenkern kann sich hierbei vorzugsweise an das Funktionsprinzip von Lautsprechern oder Push-Pull Magneten anlehnen. Fließt ein Strom durch die Spule, so kann das Magnetfeld der Spule mit dem Eisenkern so miteinander resonieren, dass auf den Eisenkern eine Axialkraft wirkt, wodurch dieser mit der Antriebswelle zusammen axial ausschlägt. Ein Umdrehen des Stroms in der Spule kann analog eine Axialkraft in die entgegengesetzte Richtung bewirken. Der axiale Spielraum der Antriebswelle kann ferner durch den Trennsteg im Rotor und die Anschlagscheibe neben der Spule eingegrenzt werden, d.h. wenn die Antriebswelle ausschlägt, kann diese an den Trennsteg oder an die Anschlagscheibe anstoßen und in dieser Stellung solange gehalten werden, bis die Spule wieder stromlos geschaltet wird. Mit Stromlosschalten der Spule kann dann nur noch die Federkraft auf die Antriebswelle wirken. Die Feder kann dabei die Welle in die sogenannte Neutralstellung repositionieren.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein System zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße System eine Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten ersten Ventilen und zweiten Ventilen sowie einen voranstehend beschriebenen Ventilaktuator, wobei der Ventilaktuator symmetrisch zwischen den ersten Ventilen und den zweiten Ventilen angeordnet ist, wobei der Trennsteg des Ventilaktuators eine Symmetrieebene, vorzugsweise eine Spiegelebene darstellt, welche insbesondere der zy-Ebene entspricht, wobei X die Antriebsachse ist. Damit weist das erfindungsgemäße System dieselben Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf den erfindungsgemäßen Ventilaktuator beschrieben worden sind.
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Im Rahmen einer einfachen und zuverlässigen Steuerung einer Antriebsbewegung kann es ferner von Vorteil sein, wenn die Ventile Ventilschaufeln zum Eingreifen der Antriebswelle und der Verlängerungswelle aufweisen, wobei die Ventilschaufeln vorzugsweise innenseitige achsparallele Zähne zum Eingreifen in die Antriebswelle und die Verlängerungswelle aufweisen, wobei die innenseitigen achsparallelen Zähne insbesondere gefast sind. Die Ventilschaufeln der Ventile können vorzugsweise baugleich ausgebildet sein und eine Welle aufweisen. Die Welle der Ventile kann Durchgangsbohrungen zur Durchführung und Lagerung der Verlängerungswelle sowie innseitig achsparallele Zähne zur Kopplung der Antriebswelle oder Verlängerungswelle aufweisen. Zudem kann ein Hohlraum als kontaktloser Aufenthaltsraum des Zahnrads im Falle der Neutralstellung oder im Falle des Antriebs des Nachbarventils vorgesehen sein. Um ein zuverlässiges Einkoppeln zwischen der Antriebswelle, Verlängerungswelle und den Ventilschaufeln zu gewährleisten können - wie bereits ausgeführt - geometrische und regelstrategische Maßnahmen vorgesehen sein. So können die innseitigen achsparallelen Zähne an der Ventilschaufel - wie voranstehend beschrieben - in ihrer Achsrichtung stark gefast sein, sodass sich die Antriebs- und Verlängerungswelle auch dann einkoppeln lässt, wenn sich Zahnspitze und Zahnfuß nicht genau gegenüberstehen. In diesem Fall können sich die Zähne der Antriebs- oder Verlängerungswelle in gefasten Zahnflanken der Ventilschaufel drücken und diese in Position rücken. Die achsparallelen Zähne an der Antriebswelle und Verlängerungswelle können dabei ferner mit großzügigen Radien versehen sein, sodass im eingekoppelten Zustand ausreichend Spiel zwischen den Zähnen vorhanden ist. Ferner kann es vorgesehen sein, die Zähne kurz vor dem Einkoppeln in Position zu bringen, sodass das Abnutzungsverhalten der Zähne abnimmt. Durch Einkoppeln der Antriebs- oder Verlängerungswelle in die Ventilschaufeln auf Grundlage der zuvor eingestellten Ventilposition kann eine Ventilschaufel zudem wieder in Soll-Position gebracht werden, falls sich diese in der Zwischenzeit aufgrund fahrdynamischer Krafteinwirkungen geringfügig verstellt haben sollte.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse angeordneten Ventilen, vorzugsweise unter Verwendung eines voranstehend beschriebenen Ventilaktuators, insbesondere eines voranstehend beschriebenen Systems. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Ansteuerns eines Ventilaktuators zur Bewegung der Antriebswelle und der Verlängerungswelle aus einer Neutralposition, in eine erste Richtung in eine erste Position, in der die Antriebswelle oder die Verlängerungswelle mit einem ersten Ventil in Eingriff steht, eines Ansteuerns des Ventilaktuators zur Bewegung der Antriebswelle und der Verlängerungswelle aus der ersten Position, in eine entgegengesetzte Richtung in eine zweite Position, in der die Antriebswelle oder die Verlängerungswelle mit einem zweiten Ventil in Eingriff steht sowie eines Ansteuerns des Ventilaktuators zur Bewegung der Antriebswelle und der Verlängerungswelle aus der zweiten Position zurück in die Neutralposition. Damit weist das erfindungsgemäße Verfahren dieselben Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf den erfindungsgemäßen Ventilaktuator bzw. das erfindungsgemäße System beschrieben worden sind.
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Es versteht sich vorliegend zudem, dass einzelne, mehrere oder alle obligatorischen und/oder optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in der vorgeschlagenen Reihenfolge, aber auch abweichend von der vorgeschlagenen Reihenfolge ausgeführt werden können. Hierbei können einzelne, mehrere oder alle obligatorischen und/oder optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere wiederholt, bspw. zyklisch wiederholt ausgeführt werden.
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Es versteht sich ferner, dass einzelne, mehrere oder alle der obligatorischen und optionalen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenständlich auch durch einen Computer implementiert werden können.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen voranstehend beschriebenen Ventilaktuator, vorzugsweise ein voranstehend beschriebenes System. Damit weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug dieselben Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf den erfindungsgemäßen Ventilaktuator, das erfindungsgemäße System oder das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen schematisch:
- 1 ein erfindungsgemäßes System zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektiven Ansicht,
- 2 das erfindungsgemäße System zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen gemäß 1 in einer Explosionsansicht,
- 3 das erfindungsgemäße System zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen gemäß 1 in einer Schnittansicht,
- 4a bis d die einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 1 zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen 4 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektiven Ansicht.
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2 zeigt das erfindungsgemäße System 1 zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen 4 gemäß 1 in einer Explosionsansicht.
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Wie gemäß 2 erkennbar ist, umfasst das System 1 eine Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse X angeordneten ersten Ventilen 4a und zweiten Ventilen 4b sowie einen Ventilaktuator 2, der vorliegend symmetrisch zwischen den ersten Ventilen 4a und den zweiten Ventilen 4b angeordnet ist, wobei ein Trennsteg 8 des Ventilaktuators 2 (siehe bzgl. der Anordnung des Trennstegs 8 insbesondere 3) eine Symmetrieebene zwischen den ersten Ventilen 4a und den zweiten Ventilen 4b bildet.
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Der Ventilaktuator 2 zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von hintereinander auf einer Antriebsachse (siehe 3) angeordneten Ventilen 4 umfasst ein Gehäuse 6 mit einem ersten Gehäuseabschnitt 6a, einem gegenüberliegend von dem ersten Gehäuseabschnitt 6a angeordneten zweiten Gehäuseabschnitt 6b und einem zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseabschnitt 6a, b angeordneten Trennsteg 8 (siehe bzgl. der Anordnung des Trennstegs 8 insbesondere 3) zur räumlichen Trennung des ersten und zweiten Gehäuseabschnitts 6a, b, eine innerhalb des ersten Gehäuseabschnitts 6a angeordnete erste Antriebseinheit 10a zum Ansteuern einer Mehrzahl von an der ersten Seite des Trennstegs 8 (siehe insbesondere 3) angeordneten ersten Ventilen 4a sowie eine (vorliegend nicht explizit dargestellte) innerhalb des zweiten Gehäuseabschnitts 6b angeordnete zweite Antriebseinheit 10b zum Ansteuern einer Mehrzahl von an einer zweiten Seite des Trennstegs 8 angeordneten zweiten Ventilen 4b.
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Wie gemäß 1 und 2 erkennbar ist, ist der Ventilaktuator 2 symmetrisch zwischen den ersten und zweiten Ventilen 4a, 4b angeordnet und bildet eine Symmetrieebene (Spiegelebene) zwischen den ersten und zweiten Ventilen 4a, 4b.
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3 zeigt das erfindungsgemäße System 1 zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen 4 gemäß 1 in einer Schnittansicht.
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Wie aus 3 zu erkennen weist der Aktuator 2 einen Rotor 12 zum Übertragen einer Drehbewegung auf die erste und zweite Antriebseinheit 10a, 10b auf, wobei der Rotor 12 eine erste endseitig angeordnete Öffnung zur Einführung der ersten Antriebseinheit 10a und eine zweite endseitig angeordnete Öffnung zur Einführung der zweiten Antriebseinheit 10b aufweist, wobei zur Separation der der ersten und zweiten Antriebseinheit 10a, 10b mittig zwischen der ersten und zweiten endseitig angeordneten Öffnung der Trennsteg 8 angeordnet ist.
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Ferner ist zu erkennen, dass die erste und zweite Antriebseinheit 10a, 10b (hier exemplarisch nur für die erste Antriebseinheit 10a gezeigt) jeweils eine Antriebswelle 14 zum formschlüssigen Verbinden mit einem ventilaktuatornahen Ventil 4a, 4b und eine Verlängerungswelle 16 zum formschlüssigen Verbinden mit einem ventilaktuatorfernen Ventil 4a, 4b aufweist, wobei die Antriebswelle 14 und die Verlängerungswelle 16 gemeinsam auf der Antriebsachse X angeordnet und miteinander verbunden sind.
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Ferner weisen die erste und zweite Antriebseinheit 10a, 10b jeweils einen Eisenkern 18 zur Steuerung einer Antriebsbewegung auf, der vorliegend innerhalb der Antriebswelle 14 angeordnet ist.
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Die erste und zweite Antriebseinheit 10a, 10b weisen zudem jeweils eine Feder als Antriebsmittel 20 zur Steuerung einer Antriebsbewegung auf, wobei die Feder jeweils fest an den Trennsteg 8 dem Rotor 12 und der Antriebswelle 14 befestigt ist.
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Schließlich weisen die erste und zweite Antriebseinheit 10a, 10b auch jeweils eine Spule 22 zur Steuerung einer Antriebsbewegung auf, die vorliegend um die Antriebswelle 14 herum angeordnet ist.
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4a-d zeigen die einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur selektiven Ansteuerung einer Mehrzahl von Ventilen 4.
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Grundsätzlich kann das Durchschalten der einzelnen Ventile 4 immer seriell erfolgen, d.h. es befindet sich immer nur ein Ventil 4 im gekoppelten Zustand, sodass dieses auf eine bestimmte Position geschaltet werden kann. Aufgrund der spiegelgleichen Verhältnisse lässt sich der vollständige Funktionsumfang anhand der rechten beiden Ventile 4a erklären:
- In 4a befindet sich die Antriebswelle 14 zunächst in Neutralstellung, weil kurz zuvor ein links angeordnetes Ventil 4b geschaltet worden ist. Das erste der beiden Ventile 4a soll bspw. um 90° geschaltet werden. Das folgende Ventil 4a bspw. um 110°.
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In der Neutralstellung steht weder das Zahnrad der Antriebswelle 14 noch das der Verlängerungswelle 16 mit den innseitigen achsparallelen Zahnflanken der Ventilschaufeln 26 im Eingriff. Eine Rotation der Antriebswelle und Verlängerungswelle kann demnach zu keinem Verschalten der beiden Ventile 4a führen.
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In 4b erfolgt dann ein Ansteuern 100 eines Ventilaktuators 2 zur Bewegung der Antriebswelle 14 und der Verlängerungswelle 16 aus einer Neutralposition, in eine erste Richtung in eine erste Position, in der die Antriebswelle 14 mit einem ersten Ventil 4a (das linke) in Eingriff steht.
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Durch ein Bestromen der Spule 22 schlägt der Eisenkern 18 zusammen mit der Antriebswelle 14 und Verlängerungswelle 16 nach links aus und stößt an die linke Anschlagscheibe 24 (Trennsteg in der Nabe). In dieser Stellung steht das Zahnrad der Antriebswelle 14 mit den Zahnflanken der Ventilschaufel des ersten Ventils 4a (das linke) in Eingriff. Das Ventil 4a kann nun um 90° geschaltet werden. Sobald der Schaltvorgang beendet ist, wird der Stromfluss in der Spule 22 unterbrochen und das Antriebsmittel 20 bzw. die Feder repositioniert die Antriebswelle 14 zusammen mit der Verlängerungswelle 16 in Neutralstellung.
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In 4c erfolgt dann ein Ansteuern 200 des Ventilaktuators 2 zur Bewegung der Antriebswelle 14 und der Verlängerungswelle 16 aus der ersten Position, in eine entgegengesetzte Richtung in eine zweite Position, in der die Verlängerungswelle 16 mit dem rechten der Ventil e 4a in Eingriff steht.
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Die Spule 22 wird dazu so bestromt, dass der Strom im Vergleich zu Schritt 200 in die entgegengesetzte Richtung fließt. Das umorientierte Magnetfeld schlägt den Eisenkern 18 zusammen mit der Antriebswelle 14 und Verlängerungswelle 16 nach rechts aus, bis die Welle an den rechten Anschlag anstößt. In dieser Stellung steht das Zahnrad der Verlängerungswelle 16 mit den Zahnflanken der Ventilschaufel des rechten Ventils 4a im Eingriff, womit das Ventil bspw. um 110° geschaltet werden kann. Sobald der Schaltvorgang beendet ist, repositioniert das Antriebsmittel 20 bzw. die Feder die Antriebswelle 14 zusammen mit der Verlängerungswelle 16 in die Neutralstellung.
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Gemäß 4d erfolgt abschließend ein Ansteuern 300 des Ventilaktuators 2 zur Bewegung der Antriebswelle 14 und der Verlängerungswelle 16 aus der zweiten Position zurück in die Neutralposition, damit eines der anderen beiden Ventile 4b geschaltet werden kann. Soll keines der Ventile 4b geschaltet werden, verbleiben beide Antriebswellen 14 auf beiden Seiten des Aktuators 2 in dieser Stellung.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
