EP2207949A1 - Ventiltriebvorrichtung - Google Patents

Ventiltriebvorrichtung

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Publication number
EP2207949A1
EP2207949A1 EP08850850A EP08850850A EP2207949A1 EP 2207949 A1 EP2207949 A1 EP 2207949A1 EP 08850850 A EP08850850 A EP 08850850A EP 08850850 A EP08850850 A EP 08850850A EP 2207949 A1 EP2207949 A1 EP 2207949A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor element
valve drive
sensor
drive device
switching position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08850850A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Meintschel
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of EP2207949A1 publication Critical patent/EP2207949A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L2013/0052—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams provided on an axially slidable sleeve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04—Sensors
    • F01L2820/041—Camshafts position or phase sensors

Definitions

  • the invention relates to a valve drive device according to the preamble of claim 1.
  • valve train devices in particular an internal combustion engine, with at least one cam element axially displaceable cam member, which is intended to realize an adjustable valve train, and with a sensor unit, which is intended to determine an axial switching position of the cam member known.
  • the invention is in particular the object of increasing a reliability of a determination of the switching position of the cam member. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention is based on a valve drive device, in particular an internal combustion engine, with at least one cam element axially displaceable cam element, which is intended to realize an adjustable valve train, and with a sensor unit, which is intended to determine an axial switching position of the cam member , It is proposed that the sensor unit has at least one first sensor element at least partially coupled to an axial movement of the cam element, by means of which the switching position can be determined by a corresponding sensor element.
  • the term "axially” should be understood here to mean in particular axially with respect to an axis of rotation of the cam element.
  • Determine in this context means in particular that the sensor unit provides a signal that can be evaluated by a computing unit, by means of which the arithmetic unit Can define switching state.
  • the switching position of the cam element can be determined directly, whereby in particular a reliability of the determination of the switching position increases.
  • the passive first sensor element is connected to the cam element and is sensed by the corresponding active sensor element, which is arranged stationary.
  • the senor unit is designed without contact. As a result, a particularly low-wear sensor unit can be realized. In particular, an inductive method is advantageous.
  • the sensor unit has at least one second sensor element at least partially coupled to a rotary movement of the cam element, by means of which a phase position can be determined by a corresponding sensor element.
  • the sensor unit can be expanded meaningfully.
  • the second sensor element is designed as a sensor wheel.
  • the phase position can be determined very easily.
  • the corresponding sensor element is designed as an active sensor element and integrally with the active sensor element for determining the axial switching position. As a result, an additional active sensor element can be saved, which in particular can reduce construction costs.
  • the first sensor element is intended to define a topology.
  • a topology should be understood to mean, in particular, a shaping of a surface. Such a configuration can easily generate a detectable signal, in particular by an inductive measuring method. Alternatively, a material property can also be changed, as a result of which an easily sensible sensor element can likewise be switched.
  • the topology is clearly assigned to a switching position. This makes it particularly easy to determine the switching position.
  • the first sensor element and the second sensor element are at least partially made in one piece.
  • the sensor wheel is preferably embodied like a gear, wherein the sensor element is designed as a filled tooth gap.
  • the valve drive device preferably has at least two axial sections which are provided to define the switching positions.
  • axial sections in particular by axial sections of the cam element with a ner different topology, can be easily distinguished between the different switching positions of the cam member.
  • the one sensor element preferably the active sensor element, is preferably stationary, and detects in one switch position the one axial section and in the other switch position the other axial section.
  • the first sensor element is arranged completely in one of the sections. This makes it very easy to define the topology of the corresponding section. In particular, a different geometry of the sections can thereby be achieved.
  • a circumferential groove is arranged with a flat topology between the axial portions of the sensor wheel, whereby the portions of the sensor wheel are better separable.
  • a multi-part design of the sensor wheel is advantageous, wherein preferably the parts of the sensor wheel are designed spaced, resulting in a circumferential groove between the parts of the sensor wheel.
  • valve drive device has a switching device which is provided to switch the first sensor element.
  • a switchable sensor element can also be easily closed to a switching position, especially when the sensor element is switched in response to the switching position of the cam member.
  • the switching device is provided for changing the topology as a function of the axial switching position of the cam element by means of the first sensor element. This makes it particularly easy to Sensible change of the sensor unit, by means of which the switching position can be determined, can be achieved.
  • FIG. 1 shows a valve drive device with a first embodiment of a sensor unit
  • FIG. 2 shows a sensor element of the valve drive device from FIG. 1, FIG.
  • Fig. 3 is another view of the sensor element
  • Fig. 4 shows a valve drive device with a second embodiment of a sensor unit
  • Fig. 5 the sensor unit from FIG. 4 in a cross section
  • Fig. 6 shows a valve drive device with a third embodiment of a sensor unit
  • Fig. 7 the sensor unit of Fig. 6 in a cross section.
  • FIG. 1 shows a valve drive device of an internal combustion engine with a cam element IIa axially displaceable via a shift gate 10a, which is arranged on a camshaft, not shown here, and by means of which a switchable valve train can be provided for gas exchange valves of the internal combustion engine, not shown Shift gate 10a displaceable cam element is not shown here.
  • the valve drive device has a sensor unit 12a, by means of which an axial switching position of the cam element IIa can be determined.
  • the axial switching position of the cam element IIa is determined by means of a first sensor element 13a of the sensor unit 12a, which is coupled to an axial movement of the cam element IIa.
  • a corresponding sensor element 14a which is designed as an active sensor element 14a, is arranged stationary.
  • the sensor unit 12a is designed contactless.
  • the sensor unit 12a can determine a phase angle of the cam element IIa by means of the same active sensor element 14a and a second sensor element 15a, which is coupled to a rotational movement of the cam element IIa.
  • the second sensor element 15a is designed for this purpose as a sensor wheel, which is non-rotatably connected to the cam element IIa. It has two axial sections 17a, 18a. An average distance 29a between the sections 17a, 18a of the second sensor element 15a corresponds to an axial switching path of the cam element IIa (FIG. 2).
  • Both parts of the second sensor element 15a designed as a sensor wheel have a gear-like structure, by means of which current pulses are induced in the active sensor element 14a, by means of which the phase position can be determined.
  • As the first sensor element 13a one of the tooth spaces 20a between the teeth 21a of the second sensor element 15a designed as a sensor wheel is filled in the first portion of the second sensor element 15a.
  • the first sensor element 13a is embodied in one piece with the second sensor element 15a and thus defines a topology 16a sensed by the active sensor element 14a. Each section 17a, 18a is thus clearly assignable to a switching position of the cam element IIa.
  • the first section 17a of the second sensor element 15a has an irregularity due to the first sensor element 13a, which is used to determine the switching position of the cam element IIa.
  • the second section 18a of the second sensor element 15a has circumferentially regularly arranged tooth gaps 20a and teeth 21a.
  • a signal characteristic of the active sensor element 14a has an increased distance between two signals at a constant rotational speed between the other signals. If the cam element IIa is in the second switching position, the signal profile of the active sensor element 14a is regularly at equal intervals between all signals. As a result, both the switching position and the phase position of the cam element IIa can be determined by means of the sensor unit 12a.
  • FIGS. 4 and 5 show a further embodiment of a valve drive device with a sensor unit 12b.
  • the letter a in the reference numerals of the embodiment in Figures 1 to 3 is replaced by the letters b and c in the reference numerals of the embodiments in Figures 4-7.
  • the following description is essentially limited to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, wherein reference can be made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3 with regard to components, features and functions remaining the same.
  • the exemplary embodiment in FIGS. 4 and 5 has a second sensor element 15b, which has an axial width, which is at least the same size as an axial switching path of a cam element IIb.
  • the second sensor element 15b is formed as a sensor wheel and has a gear-like structure.
  • One of the teeth 21b of the second sensor element 15b is designed as a first sensor element 13b. By means of the first sensor element 13b, a topology of the second sensor element 15b can be switched.
  • the first sensor element 13b In a first switching position of the cam element IIb, the first sensor element 13b is retracted and has a radial height which corresponds approximately to a base circle level of the second sensor element 15b designed as a sensor wheel (FIG. 4). In a second switching position of the cam element IIb, the first sensor element 13b is extended and has a radial height which is in particular greater than the radial height in the first switching position of the cam element IIb and substantially a radial height of the remaining teeth 21b of the second sensor element 15b corresponds (Fig. 5).
  • a "radial height” is to be understood in particular as meaning a radial distance of a surface of the first sensor element 13b running in the circumferential direction from a rotation axis 22b of the cam element IIb.
  • the sensor unit 12b In order to change a topology 16b of the second sensor element 15b as a function of an axial switching position of the cam element IIb, the sensor unit 12b has a switching device 19b, by means of which the radial height of the first sensor element 13b can be changed.
  • the switching device 19b has a recess 23b, which is introduced into a camshaft 26b.
  • the recess 23b has at one end a radially outwardly extending bevel 24b.
  • a spring unit 25b with a spiral spring exerts on the first sensor element 13b a radially inwardly directed force.
  • the first sensor element 13b is pressed radially outward via the bevel 24b.
  • the first sensor element 13b, the second sensor element 15b and the cam element IIb are rigidly connected to each other for axial movement.
  • the second sensor element 15c is fixedly connected to a camshaft 26c of the valvetrain device.
  • the second sensor element 15c is designed as a perforated disc, wherein a main extension plane of the second sensor element 15c runs perpendicular to a rotation axis 22c of a cam element 11c or the camshaft 26c.
  • An active sensor element 14c which determines a phase angle of the cam element 11c by means of the second sensor element 15c, is arranged parallel to the rotation axis 22c.
  • the sensor unit 12c has a first sensor element 13c which is connected fixedly to the cam element 11c via a holding device 27c and which thus forms a switching element.
  • direction 19c forms.
  • the first sensor element 13c is arranged on a side of the second sensor element 15c facing away from the active sensor element 14c and has a size which corresponds to a size of a corresponding opening 28c of the second sensor element 15c designed as a perforated disk.
  • the first sensor element 13c In a first switching position, the first sensor element 13c is located outside the openings 28c of the second sensor element 15c, whereby the active sensor element 14c detects all openings 28c. In a second switching position of the cam element 11c, the first sensor element 13c fills one of the openings 28c of the second sensor element 15c, as a result of which a signal of the active sensor element 14c changes. Due to the signal of the active sensor element 14c, both the phase position and the switching position of the cam element 11c can thus be determined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem über eine Schaltkulisse (10a; 10b; 10c) axial verschiebbaren Nockenelement (11a; 11b; 11c), das dazu vorgesehen ist, einen verstellbaren Ventiltrieb zu realisieren, und mit einer Sensoreinheit (12a; 12b; 12c), die dazu vorgesehen ist, eine axiale Schaltstellung des Nockenelements (11a; 11b; 11c) zu bestimmen. Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit (12a; 12b; 12c) zumindest ein erstes zumindest teilweise an eine axiale Bewegung des Nockenelements (11a; 11b; 11c) gekoppeltes Sensorelement (13a; 13b; 13c) aufweist, mittels dem durch ein korrespondierendes Sensorelement (14a; 14b; 14c) die Schaltstellung bestimmbar ist.

Description

Ventiltriebvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen, 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, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Zuverlässigkeit einer Bestimmung der Schaltstellung des Nockenelements zu erhöhen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, 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 dem durch ein korrespondierendes Sensorelement die Schaltstellung bestimmbar ist. Unter „axial" soll dabei hier und im Folgenden insbesondere axial in Bezug auf eine Rotationsachse des Nockenelements verstanden werden. Unter „bestimmen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Sensoreinheit ein von einer Recheneinheit auswertbares Signal bereitstellt, mittels dem die Recheneinheit den Schaltzustand definieren kann. Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Schaltstellung des Nockenelements direkt bestimmt werden, wodurch insbesondere eine Zuverlässigkeit der Bestimmung der Schaltstellung steigt. Vorzugsweise ist dabei das passive erste Sensorelement mit dem Nockenelement verbunden und wird von dem korrespondierenden aktiven Sensorelement, das stationär angeordnet ist, sensiert.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit berührungslos ausgeführt ist. Dadurch kann eine besonders verschleißarme Sensoreinheit realisiert werden. Insbesondere ist dabei ein induktives Verfahren vorteilhaft.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein zweites zumindest teilweise an eine rotative Bewegung des Nockenelements gekoppeltes Sensorelement aufweist, mittels dem durch ein korrespondierendes Sensorelement eine Phasenlage bestimmbar ist. Dadurch kann die Sensoreinheit sinnvoll erweitert werden.
Vorzugsweise ist das zweite Sensorelement als ein Sensorrad ausgebildet. Mittels eines Sensorrades kann die Phasenlage besonders einfach bestimmt werden. Es sind aber auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende zweite Sensorelemente zur Bestimmung der Phasenlagen denkbar. Vorzugsweise ist dabei das korrespondierende Sensorelement als aktives Sensorelement und einstückig mit dem aktiven Sensorelement zur Bestimmung der axialen Schaltstellung ausgeführt. Dadurch kann ein zusätzliches aktives Sensorelement eingespart werden, wodurch sich insbesondere Baukosten reduzieren lassen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das erste Sensorelement dazu vorgesehen ist, eine Topologie zu definieren. Unter einer To- pologie soll dabei insbesondere eine Formung einer Oberfläche verstanden werden. Durch eine solche Ausgestaltung kann einfach ein bestimmbares Signal erzeugt werden, insbesondere durch ein induktives Messverfahren. Alternativ kann auch eine Materialeigenschaft verändert werden, wodurch ebenfalls ein einfach sensierbares Sensorelement geschaltet werden kann.
Vorzugsweise ist die Topologie eindeutig einer Schaltstellung zuordenbar. Dadurch kann besonders einfach die SchaltStellung bestimmt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement zumindest teilweise einstückig ausgeführt sind. Dadurch ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung möglich. Vorzugsweise ist dabei das Sensorrad zahnradartig ausgeführt, wobei das Sensorelement als eine ausgefüllte Zahnlücke ausgebildet ist. Alternativ ist es aber auch möglich, das Sensorelement als einen ausgelassenen Zahn des Sensorrades auszuführen.
Vorzugsweise weist die Ventiltriebvorrichtung dabei zumindest zwei axiale Abschnitte auf, die dazu vorgesehen sind, die Schaltstellungen zu definieren. Durch axiale Abschnitte, insbesondere durch axiale Abschnitte des Nockenelements mit ei- ner unterschiedlichen Topologie, kann einfach zwischen den unterschiedlichen Schaltstellungen des Nockenelements unterschieden werden. Vorzugsweise ist dabei das eine Sensorelement, vorzugsweise das aktive Sensorelement, stationär angeordnet, und detektiert in der einen Schaltstellung den einen axialen Abschnitt und in der anderen Schaltstellung den anderen axialen Abschnitt.
Dabei wird vorgeschlagen, dass das erste Sensorelement vollständig in einem der Abschnitte angeordnet ist. Dadurch kann besonders einfach die Topologie des entsprechenden Abschnitts definiert werden. Insbesondere kann dadurch eine unterschiedliche Geometrie der Abschnitte erreicht werden. Vorzugsweise ist zwischen den axialen Abschnitten des Sensorrades eine umlaufende Nut mit einer ebenen Topologie angeordnet, wodurch die Abschnitte des Sensorrades besser trennbar sind. Insbesondere ist dabei eine mehrteilige Ausführung des Sensorrades vorteilhaft, wobei vorzugsweise die Teile des Sensorrades beabstandet ausgeführt sind, wodurch sich zwischen den Teilen des Sensorrades eine umlaufende Nut ergibt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Schaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das erste Sensorelement zu schalten, aufweist. Durch ein schaltbares Sensorelement kann ebenfalls einfach auf eine Schaltstellung geschlossen werden, insbesondere wenn das Sensorelement in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Nockenelements geschalten wird.
Vorteilhafterweise ist dabei die Schaltvorrichtung dazu vorgesehen, mittels des ersten Sensorelements die Topologie in Abhängigkeit von der axialen Schaltstellung des Nockenelements zu verändern. Dadurch kann besonders einfach eine mit- tels der Sensoreinheit sensierbare Veränderung, mittels der die Schaltstellung bestimmt werden kann, erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Ventiltriebvorrichtung mit einer ersten Ausführung einer Sensoreinheit,
Fig. 2 ein Sensorelement der Ventiltriebvorrichtung aus Fig. 1,
Fig . 3 eine weitere Ansicht des Sensorelements,
Fig . 4 eine Ventiltriebvorrichtung mit einer zweiten Ausführung einer Sensoreinheit,
Fig . 5 die Sensoreinheit aus Fig. 4 in einem Querschnitt,
Fig . 6 eine Ventiltriebvorrichtung mit einer dritten Ausführung einer Sensoreinheit und
Fig. 7 die Sensoreinheit aus Fig. 6 in einem Querschnitt.
Figur 1 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem über eine Schaltkulisse 10a axial verschiebbaren Nockenelement IIa, das auf einer hier nicht näher dargestellten Nockenwelle angeordnet ist und mittels dem ein schaltbarer Ventiltrieb für nicht näher dargestellte Gaswechselventile der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden kann, Ein zweites ebenfalls über die Schaltkulisse 10a verschiebbares Nockenelement ist hier nicht näher dargestellt. Die Ventiltriebvorrichtung weist eine Sensoreinheit 12a auf, mittels der eine axiale Schaltstellung des Nockenelements IIa bestimmt werden kann.
Die axiale Schaltstellung des Nockenelements IIa wird mittels eines ersten Sensorelements 13a der Sensoreinheit 12a bestimmt, das an eine axiale Bewegung des Nockenelements IIa gekoppelt ist. Ein korrespondierendes Sensorelement 14a, das als ein aktives Sensorelement 14a ausgeführt ist, ist stationär angeordnet. Die Sensoreinheit 12a ist dabei berührungslos ausgeführt .
Weiter kann die Sensoreinheit 12a mittels des gleichen aktiven Sensorelements 14a und eines zweiten Sensorelements 15a, das an eine rotative Bewegung des Nockenelements IIa gekoppelt ist, eine Phasenlage des Nockenelements IIa bestimmen. Das zweite Sensorelement 15a ist dazu als ein Sensorrad ausgebildet, das drehfest mit dem Nockenelement IIa verbunden ist. Es weist zwei axiale Abschnitte 17a, 18a auf. Ein mittlerer Abstand 29a zwischen den Abschnitten 17a, 18a des zweiten Sensorelements 15a entspricht einem axialen Schaltweg des Nockenelements IIa (Fig. 2) .
Beide Teile des als Sensorrad ausgebildeten zweiten Sensorelements 15a weisen eine zahnradartige Struktur auf, durch die in das aktive Sensorelement 14a Strompulse induziert werden, mittels denen die Phasenlage bestimmt werden kann. Als erstes Sensorelement 13a ist bei dem ersten Abschnitt des zweiten Sensorelements 15a eine der Zahnlücken 20a zwischen den Zähnen 21a des als Sensorrad ausgebildeten zweiten Sensorelements 15a ausgefüllt. Das erste Sensorelement 13a ist dabei einstückig mit dem zweiten Sensorelement 15a ausgeführt und definiert somit eine von dem aktiven Sensorelement 14a sensierte Topologie 16a. Jeder Abschnitt 17a, 18a ist damit eindeutig einer Schaltstellung des Nockenelements IIa zuordbar. Der erste Abschnitt 17a des zweiten Sensorelements 15a weist aufgrund des ersten Sensorelements 13a eine Unregelmäßigkeit auf, die zur Bestimmung der Schaltstellung des Nockenelements IIa genutzt wird. Der zweite Abschnitt 18a des zweiten Sensorelements 15a weist umlaufend regelmäßig angeordnete Zahnlücken 20a und Zähne 21a auf.
Befindet sich das Nockenelement IIa in einer ersten Schaltstellung, weist ein Signalverlauf des aktiven Sensorelements 14a bei konstanter Drehgeschwindigkeit zwischen zwei Signalen einen vergrößerten Abstand auf als zwischen den übrigen Signalen. Befindet sich das Nockenelement IIa in der zweiten Schaltstellung, ist der Signalverlauf des aktiven Sensorelements 14a regelmäßig mit gleichen Abständen zwischen allen Signalen. Dadurch kann mittels der Sensoreinheit 12a sowohl die Schaltstellung als auch die Phasenlage des Nockenelements IIa bestimmt werden.
In den Figuren 4 und 5 ist eine weitere Ausgestaltung einer Ventiltriebvorrichtung mit einer Sensoreinheit 12b gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den Figuren 4 bis 7 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 verwiesen werden kann.
Das Ausführungsbeispiel in den Figuren 4 und 5 weist ein zweites Sensorelement 15b auf, das eine axiale Breite hat, die zumindest gleich groß ist wie ein axialer Schaltweg eines Nockenelements IIb. Das zweite Sensorelement 15b ist als ein Sensorrad ausgebildet und weist eine zahnradartige Struktur auf. Einer der Zähne 21b des zweiten Sensorelements 15b ist dabei als ein erstes Sensorelement 13b ausgebildet. Mittels des ersten Sensorelements 13b ist eine Topologie des zweiten Sensorelements 15b schaltbar.
In einer ersten Schaltstellung des Nockenelements IIb ist das erste Sensorelement 13b eingefahren und weist eine radiale Höhe auf, die in etwa einem Grundkreisniveau des als Sensorrad ausgebildeten zweiten Sensorelements 15b entspricht (Fig. 4) . In einer zweiten Schaltstellung des Nockenelements IIb ist das erste Sensorelement 13b ausgefahren und weist eine radiale Höhe auf, die insbesondere größer ist als die radiale Höhe in der ersten Schaltstellung des Nockenelements IIb und die im Wesentlichen einer radialen Höhe der übrigen Zähne 21b des zweiten Sensorelements 15b entspricht (Fig. 5) . Unter einer „radialen Höhe" soll dabei insbesondere ein radialer Abstand einer in Umfangsrichtung verlaufenden Oberfläche des ersten Sensorelements 13b von einer Rotationsachse 22b des Nockenelements IIb verstanden werden.
Um eine Topologie 16b des zweiten Sensorelements 15b in Abhängigkeit von einer axialen Schaltstellung des Nockenelements IIb zu verändern, weist die Sensoreinheit 12b eine Schaltvorrichtung 19b auf, mittels der die radiale Höhe des ersten Sensorelements 13b geändert werden kann.
Die Schaltvorrichtung 19b weist eine Aussparung 23b auf, die in eine Nockenwelle 26b eingebracht ist. Die Aussparung 23b weist an einem Ende eine radial nach außen verlaufende Schräge 24b auf. In der ersten Schaltstellung des Nockenelements IIb ist das erste Sensorelement 13b in die Aussparung 23b eingefahren. Eine Federeinheit 25b mit einer Spiralfeder übt dazu auf das erste Sensorelement 13b eine radial nach innen gerichtete Kraft aus. In der zweiten Schaltstellung des Nockenelements IIb wird das erste Sensorelement 13b über die Schräge 24b radial nach außen gedrückt. Das erste Sensorelement 13b, das zweite Sensorelement 15b und das Nockenelement IIb sind dazu für eine axiale Bewegung fest miteinander verbunden.
Mittels der fest angeordneten Zähne 21b des zweiten Sensorelements 15b kann somit einfach eine Phasenlage des Nockenelements IIb bestimmt werden. Mittels des Signalverlaufs, der von der Schaltstellung des ersten Sensorelements 13b abhängt, kann die Schaltstellung des Nockenelements IIb bestimmt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung mit einer Sensoreinheit 12c, die ein als Sensorrad ausgebildetes zweites Sensorelement 15c mit einer veränderbaren Topo- logie 16c aufweist, ist in den Figuren 6 und 7 gezeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Sensorelement 15c fest mit einer Nockenwelle 26c der Ventiltriebvorrichtung verbunden. Das zweite Sensorelement 15c ist als eine Lochscheibe ausgeführt, wobei eine Haupterstreckungsebene des zweiten Sensorelements 15c senkrecht zu einer Rotationsachse 22c eines Nockenelements 11c bzw. der Nockenwelle 26c verläuft. Ein aktives Sensorelement 14c, das mittels des zweiten Sensorelements 15c eine Phasenlage des Nockenelements 11c bestimmt, ist parallel zu der Rotationsachse 22c angeordnet.
Weiter weist die Sensoreinheit 12c ein erstes Sensorelement 13c auf, das über eine Haltevorrichtung 27c fest mit dem Nockenelement llc verbunden ist und die damit eine Schaltvor- richtung 19c bildet. Das erste Sensorelement 13c ist auf einer dem aktiven Sensorelement 14c abgewandten Seite des zweiten Sensorelements 15c angeordnet und weist eine Größe auf, die einer Größe einer korrespondierenden Öffnung 28c des als Lochscheibe ausgebildeten zweiten Sensorelements 15c entspricht.
In einer ersten Schaltstellung befindet sich das erste Sensorelement 13c außerhalb der Öffnungen 28c des zweiten Sensorelements 15c, wodurch das aktive Sensorelement 14c alle Öffnungen 28c detektiert. In einer zweiten Schaltstellung des Nockenelements 11c füllt das erste Sensorelement 13c eine der Öffnungen 28c des zweiten Sensorelements 15c aus, wodurch sich ein Signal des aktiven Sensorelements 14c ändert. Aufgrund des Signals des aktiven Sensorelements 14c kann somit sowohl die Phasenlage als auch die Schaltstellung des Nockenelements llc bestimmt werden.

Claims

Daimler AGPatentansprüche
1. Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem über eine Schaltkulisse (10a; 10b; 10c) axial verschiebbaren Nockenelement (IIa; IIb; llc) , das dazu vorgesehen ist, einen verstellbaren Ventiltrieb zu realisieren, und mit einer Sensoreinheit (12a; 12b; 12c), die dazu vorgesehen ist, eine axiale Schaltstellung des Nockenelements (IIa; IIb; llc) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12a; 12b; 12c) zumindest ein erstes zumindest teilweise an eine axiale Bewegung des Nockenelements (IIa; IIb; llc) gekoppeltes Sensorelement (13a; 13b; 13c) aufweist, mittels dem durch ein korrespondierendes Sensorelement (14a; 14b; Ic) die Schaltstellung bestimmbar ist.
2. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12a; 12b; 12c) berührungslos ausgeführt ist.
3. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (12a; 12b; 12c) zumindest ein zweites zumindest teilweise an eine rotative Bewegung des Nockenelements (IIa; IIb; llc) gekoppeltes Sensorelement (15a; 15b; 15c) aufweist, mittels dem durch ein korrespondierendes Sensorelement (13a; 13b; 13c) eine Phasenlage bestimmbar ist.
4. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensorelement (15a; 15b; 15c) als ein Sensorrad ausgebildet ist.
5. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (13a; 13b; 13c) dazu vorgesehen ist, eine Topologie (16a; 16b; 16c) zu definieren.
6. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Topologie (16a; 16b; 16c) eindeutig einer Schaltstellung zuordenbar ist.
7. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (13a; 13b; 13c) Sensorelement und das zweite Sensorelement (15a; 15b; 15c) zumindest teilweise einstückig ausgeführt sind.
8. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und insbesondere nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zumindest zwei axiale Abschnitte (17a, 18a), die dazu vorgesehen sind, die Schaltstellungen zu definieren.
9. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (13a) vollständig in einem der Abschnitte (17a, 18a) angeordnet ist.
10. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (19b; 19c), die dazu vorgesehen ist, das erste Sensorelement (13b; 13c) zu schalten.
11. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (19b; 19c) dazu vorgesehen ist, mittels des ersten Sensorelements (13b; 13c) die Topolo- gie (16b; 16c) in Abhängigkeit von der axialen Schaltstellung des Nockenelements (IIb; llc) zu verändern.
12. Verfahren für eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem über eine Schaltkulisse (10a; 10b; 10c) axial verschiebbaren Nockenelement (IIa; IIb; llc), das dazu vorgesehen ist, einen verstellbaren Ventiltrieb zu realisieren, und mit einer Sensoreinheit (12a; 12b; 12c), die dazu vorgesehen ist, eine axiale Schaltstellung des Nockenelements (IIa; IIb; llc) zu bestimmen, insbesondere für eine Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstellung mittels zumindest eines ersten zumindest teilweise an eine axiale Bewegung des Nockenelements (IIa; IIb; llc) gekoppelten Sensorelements (13a; 13b; 13c) bestimmbar ist.
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