EP2209973A1 - Ventiltriebvorrichtung - Google Patents

Ventiltriebvorrichtung

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Publication number
EP2209973A1
EP2209973A1 EP08851327A EP08851327A EP2209973A1 EP 2209973 A1 EP2209973 A1 EP 2209973A1 EP 08851327 A EP08851327 A EP 08851327A EP 08851327 A EP08851327 A EP 08851327A EP 2209973 A1 EP2209973 A1 EP 2209973A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching
valve drive
drive device
sleeve
cam
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Withdrawn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
EP08851327A
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 EP2209973A1 publication Critical patent/EP2209973A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2107—Follower

Definitions

  • the invention relates to a valve drive device according to the preamble of claim 1.
  • valve drive devices in particular an internal combustion engine, with an actuating device having at least one switching element which is provided to switch by means of a shift gate at least one cam element, known.
  • the object of the invention is to provide a valve drive device with a reduced number of actuators.
  • the object is achieved in each case by the features of the independent claims, wherein further embodiments of the invention can be taken from the subclaims.
  • the invention relates to a valve drive device, in particular an internal combustion engine, with an actuating device having at least one switching element which is provided to switch by means of a shift gate at least one cam element.
  • valve drive device has a switching device which is provided for switching over a switching direction of the switching element. Thereby can be dispensed with a second switching element, which in particular reduces a number of actuators and space and building costs can be saved.
  • a "switching direction" is to be understood in particular as meaning a direction in which the cam element can be switched by means of the switching element.
  • the switching device has a switching sleeve.
  • a switching sleeve By means of a switching sleeve, a particularly simple and compact switching device can be realized.
  • the changeover sleeve has at least two switching units.
  • the two switching directions can advantageously be switched.
  • the changeover sleeve can be rotated against the cam element in at least one operating mode, it is easy to switch between the two switching directions.
  • the changeover sleeve is arranged in at least one operating mode rotationally fixed to the cam member.
  • a switching direction can be adjusted, whereby a switching direction of the cam element can be defined for a switching operation.
  • the switching units are offset in the circumferential direction. As a result, the switching direction is easily defined by a position of the switching sleeve.
  • the switching units have a displacement angle of about 180 °.
  • the scope of the shift sleeve can be used particularly advantageous.
  • the switching device has a braking element which is provided to provide a switching force. This makes it particularly easy to use the rotational movement of the cam member for rotating the shift sleeve and thus to select a switching direction.
  • a "brake element” should be understood to mean, in particular, an element which inhibits a rotational movement of the shift sleeve and thus provides a force for a relative rotation of the shift sleeve, in particular with respect to the cam element Shifting sleeve relative to the cam member to twist, such as a device with hydraulic and / or electrical actuators.
  • the switching device has a switching unit which is non-rotatably connected to the cam member.
  • the shift sleeve can be easily coupled to the cam member, whereby the shift sleeve and the cam member can be coupled in particular for axial movement.
  • the actuating device has a slide track with two adjustment segments.
  • the valve drive device can be designed to be particularly compact axially, wherein in particular a configuration with exactly one slide track is advantageous.
  • the adjusting segments have a different axial directional component, advantageously two axial switching directions of the cam element can be realized.
  • the actuating device has a switching sleeve with two switching units.
  • the cam member can be moved axially in two switching directions, wherein the switching units are advantageously arranged offset by 180 ° and connect directly to the switching units.
  • the switching device and the actuator are at least partially made in one piece. As a result, a number of components and construction costs can be further reduced.
  • the actuating device has a second switching element, which is provided to switch by means of another switching gate at least one further cam element.
  • the cam member which is switched by means of the first switching element
  • the cam member which is switched by means of the second switching element, designed radially spaced.
  • 1 shows a detail of a valve drive device with a switching element in a planar view from above
  • 2 is a one-piece switching and switching sleeve in a first planar view from below
  • Fig. 8 shows the switching and switching sleeve of the valve drive device in the second switching position after a switching operation from above and
  • FIG. 9 shows the entire valve drive device in a perspective view.
  • FIG. 1 shows a section of a valve drive device with a switching element 11 of an actuator 10.
  • the switching element 11 has an actuating pin 27 which can engage in a shift gate 12.
  • two cam elements 13, 14 are axially displaced by means of the shift gate 12, whereby a reversible valve train can be realized.
  • the cam elements 13, 14 each have four cam pairs 28, 29, 30, 31.
  • FIGS. 1 to 8 A perspective view in which the cam elements 13, 14 have a curvature and a self-contained surface is shown in FIG.
  • the shift gate 12 of the actuator 10 has exactly one slide track 21, by means of which the cam elements 13, 14 can be moved axially in two switching directions.
  • the valve drive device In order to switch the switching direction into which the switching element 11 displaces the cam elements 13, 14, the valve drive device has a switching device 15 with a switching sleeve 16.
  • the changeover sleeve 16 In an operating mode in which the switching direction is to be switched, the changeover sleeve 16 is rotatable against the cam elements 13, 14. In an operating mode in which the cam elements 13, 14 are to be switched by means of the actuating device 10, the changeover sleeve 16 is arranged rotationally fixed relative to the cam elements 13, 14.
  • the switching sleeve 16 To the Umschalthggse 16 rotatably in two switching position to the cam elements 13, 14 to arrange, the switching sleeve 16 two Umschaltwentakuen 17, 18, by means of which the Umschalthggse 16 in the switching positions rotationally fixed to the cam elements 13, 14 can be arranged.
  • the switching units 17, 18 are offset from each other in the circumferential direction and have an offset angle of 180 °.
  • the switching units 17, 18 engage in a further switching unit 20 which is non-rotatably mounted on the cam elements 13, 14.
  • the two switching units 17, 18 of the switching sleeve 16 have elevations 32, 33, 34, 35, which are arranged on a switching element 11 facing away from the lower side of the switching sleeve 16 ( Figure 2).
  • the switching unit 20, which is designed to rotate with the cam elements 13, 14, has two Er- elevations 36, 37, which are arranged on the cam elements 13, 14, on ( Figure 3).
  • the elevations 32, 33 of the first switching unit 17 of the switching sleeve 16 are formed in two parts, which extend axially on the switching sleeve 16. In the axial direction, the elevations have a gap 38.
  • the elevations 34, 35 of the second switching unit 18 of the switching sleeve 16 are integrally formed. They extend axially and have a width which is substantially equal to an axial width of the intermediate space 38 between the elevations 32, 33 of the first switching unit 17.
  • the elevations 33, 34 of the second switching unit 18 are arranged axially at the level of the intermediate space 38 and offset in the circumferential direction by 180 ° to the elevations 32, 33 of the first switching unit 17.
  • the elevations 36, 37 of the third switching unit 20, which are arranged on the cam elements 13, 14, have in the first switching position a positive contact with the elevations 32, 33 of the first switching unit 17.
  • the cam elements 13, 14, starting from a center of the switching sleeve 16 are displaced radially outwards.
  • the elevations 36, 37 of the third switching unit 20 have a form-fitting contact with the elevations 34, 35 of the second switching unit 18.
  • the cam elements 13, 14 are displaced radially in the direction of the center of the shift sleeve 16.
  • the elevations 36, 37 of the third switching unit 20 which are arranged on the cam elements 13, 14, axially displaced inwardly, whereby the switching sleeve 16 can rotate, since the elevations 36, 37 of the third switching unit 20 then lie in the intermediate space 38 between the elevations 32, 33 of the first switching unit 17.
  • the switching sleeve 16 then rotates by 180 ° until the elevations 36, 37 of the third switching unit 20 are in positive contact with the elevation 32, 33 of the first switching unit 17.
  • the elevations 32, 33 of the third switching unit 20 are displaced axially outwards.
  • the positive contact of the elevations 32, 33 of the third switching unit 20 is lifted with the elevations 34, 35 of the second switching unit 18, and the switching sleeve 16 turns again by 180 ° until the elevations 36, 37 of the third switching unit 20 in positive contact stand with the elevations 32, 33 of the first switching unit 17.
  • a switching force, which rotates the switching sleeve 16 relative to the cam elements 13, 14, is mediated by a braking element 19.
  • the braking element 19, which is designed platelet-shaped, has a frictional contact with the switching sleeve 16.
  • the brake element 19 is arranged rotationally fixed, the changeover sleeve 16 is driven in rotation together with the cam elements 13, 14 via an internal combustion engine. Due to the frictional contact of the braking element 19 with the changeover sleeve 16 acts on the changeover sleeve 16, a force by means of which the changeover sleeve 16 can be rotated relative to the cam elements 13, 14, wherein a direction of rotation by a rotational direction of the cam elements 13, 14, and Shift sleeve 16 is defined.
  • the actuating device 10 has a switching sleeve 24, which is designed in one piece with the switching sleeve 16.
  • the Shift sleeve 24 has a slide track 21 with two adjustment segments 22, 23, wherein the adjustment segments 22, 23 have different directional components.
  • the adjusting segments 22, 23 are connected by an intermediate segment 39.
  • a course of the slide track 21 is essentially described by an S-shaped form ( Figure 4).
  • the first switching unit 25 On the underside of the switching sleeve 24, a first switching unit 25 and a second switching unit 26 are arranged.
  • the first switching unit 25 has two elevations 40, 41 which directly adjoin the elevations 32, 33 of the first switching unit 17.
  • the elevations 40, 41 of the first switching unit 25 extend substantially in the circumferential direction.
  • the second switching unit 26 has an elevation 42, which is offset in the circumferential direction by 180 ° to the elevations 40, 41 of the first switching unit 25.
  • the survey 42 of the second switching unit 26 is arranged axially in a center of the shift sleeve 24 and also extends in the circumferential direction.
  • a third switching unit 43 is arranged, which has two arranged on the cam elements 13, 14 elevations 44, 45, which are connected to the cam elements 13, 14.
  • the cam elements are non-rotatably but axially displaceably arranged on the camshaft.
  • the elevations 44, 45 of the third switching unit 43 are located axially between the elevations 40, 41 of the first switching unit 25.
  • the elevations 40, 41 of the first switching unit 25 and the elevations 44, 45 of the third switching unit 43 are arranged directly adjacent. If the switching element 11 has been meshed into the slide track 21 via a single track segment 46 of the slide track 21, the shift sleeve 24 is axially moved away from the first cam element 13 by the axial directional component of the first adjustment segment 22. For such an axial movement, the elevation 40 of the first switching unit 25 and the elevation 44 of the third switching unit 43 have a positive contact.
  • the first cam element 13 is moved axially in the direction of the center of the shift sleeve 24.
  • the second cam member 14 is also axially moved in the direction of the center of the shift sleeve 24 by the second adjustment segment 23 and the contact of the elevation 41 of the first switching unit 25 with the elevation 45 of the third switching unit 43 ( Figure 5 and Figure 6).
  • the switching element 11 spurts out again via a Ausspursegment 47 from the slide track 21. Is the switching element 11adedpurt, the switching sleeve 24 and thus the switching sleeve 16 is reset by a restoring force, which is exerted by means of the braking member 19 on the shift sleeve 24, back into a middle position between the cam elements 13, 14.
  • the brake element 19 and the shift sleeve 24 and the changeover sleeve 16 have axially outward bevels 48, 49, which cause a force in the center position.
  • other devices that cause a restoring force can be arranged.
  • the second cam member 14 is moved axially away from the center by the axial movement that performs the shift sleeve 24 due to the first adjustment segment 22. Subsequently, the first cam element 13 is also moved axially outwards by the second adjusting segment 23.
  • the elevation 42 of the second switching unit 26 and the elevations 44, 45 of the third switching unit 43 engage each other for such an axial movement of the switching sleeve 24, whereby the cam elements 13, 14 can be moved via the switching sleeve 24 (FIG. 7 and FIG. 8).
  • the shift sleeve 24 is moved via the brake member 19 back to the middle position. Due to the displacement of the cam elements 13, 14, and the associated displacement of the elevations 36, 37 of the third switching unit 20, the switching sleeve 16 connects again to the first switching position.
  • the valvetrain device may comprise a second camshaft arranged parallel to the first camshaft shown in FIG.
  • the second camshaft is the same as the first camshaft and also has two cam elements with four cam pairs.
  • the actuator is preferably arranged in such an embodiment between the camshafts, which can be controlled by means of an actuator, two switching elements with two actuating pins, which then engage in the switching scenes of the individual switching or switching sleeves.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung (10), die zumindest ein Schaltelement (11) aufweist, das dazu vorgesehen ist, mittels einer Schaltkulisse (12) zumindest ein Nockenelement (13, 14) zu schalten. Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Umschaltvorrichtung (15) aufweist, die zur Umschaltung einer Schaltrichtung des Schaltelements (11) vorgesehen ist.

Description

Ventiltriebvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung, die zumindest ein Schaltelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, mittels einer Schaltkulisse zumindest ein Nockenelement zu schalten, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebvorrichtung mit einer verringerten Anzahl von Ak- tuatoren bereitzustellen. Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung, die zumindest ein Schaltelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, mittels einer Schaltkulisse zumindest ein Nockenelement zu schalten.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Umschaltvorrichtung aufweist, die zur Umschaltung einer Schaltrichtung des Schaltelements vorgesehen ist. Dadurch kann auf ein zweites Schaltelement verzichtet werden, wodurch insbesondere eine Anzahl von Aktuatoren verringert und Bauraum sowie Baukosten eingespart werden können. Unter einer „Schaltrichtung" soll dabei insbesondere eine Richtung verstanden werden, in die das Nockenelement mittels des Schaltelements geschaltet werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Umschaltvorrichtung eine Umschalthülse aufweist. Mittels einer Umschalthülse kann eine besonders einfache und kompakte Umschaltvorrichtung realisiert werden.
Vorteilhafterweise weist die Umschalthülse zumindest zwei Umschalteinheiten auf. Dadurch können vorteilhaft die zwei Schaltrichtungen geschaltet werden.
Ist ferner die Umschalthülse in zumindest einem Betriebsmodus gegen das Nockenelement verdrehbar, kann einfach zwischen den beiden Schaltrichtungen geschaltet werden.
Vorzugsweise ist die Umschalthülse in zumindest einem Betriebsmodus drehfest zu dem Nockenelement angeordnet. Dadurch kann eine Schaltrichtung eingestellt werden, wodurch eine Schaltrichtung des Nockenelements für einen Schaltvorgang definiert werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Umschalteinheiten in Um- fangsrichtung gegeneinander versetzt sind. Dadurch ist die Schaltrichtung einfach durch eine Stellung der Schalthülse definierbar .
Vorteilhafterweise weisen die Umschalteinheiten einen Versetzungswinkel von ca. 180° auf. Dadurch kann der Umfang der Schalthülse besonders vorteilhaft genutzt werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Umschaltvorrichtung ein Bremselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Umschaltkraft bereitzustellen. Dadurch kann besonders einfach die Drehbewegung des Nockenelements zum Verdrehen der Schalthülse und damit zur Auswahl einer Schaltrichtung verwendet werden. Unter einem „Bremselement" soll dabei insbesondere ein Element verstanden werden, dass eine Drehbewegung der Schalthülse hemmt und somit eine Kraft für eine Relativdrehung der Schalthülse, insbesondere in Bezug auf das Nockenelement, bereitstellt. Alternativ kann jedoch auch eine andere Vorrichtung genutzt werden, um die Schalthülse relativ zu dem Nockenelement zu verdrehen, wie beispielsweise eine Vorrichtung mit hydraulischen und/oder elektrischen Aktuatoren.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Umschaltvorrichtung eine Umschalteinheit aufweist, die drehfest mit dem Nockenelement verbunden ist. Dadurch kann die Schalthülse einfach mit dem Nockenelement gekoppelt werden, wobei dadurch die Schalthülse und das Nockenelement insbesondere für eine axiale Bewegung gekoppelt werden können.
Vorteilhafterweise weist die Betätigungsvorrichtung eine Kulissenbahn mit zwei Verstellsegmenten auf. Dadurch kann die Ventiltriebvorrichtung axial besonders kompakt gestaltet werden, wobei insbesondere eine Ausgestaltung mit genau einer Kulissenbahn vorteilhaft ist.
Weisen die Verstellsegmente eine unterschiedliche axiale Richtungskomponente auf, können vorteilhafterweise zwei axiale Schaltrichtungen des Nockenelements realisiert werden.
Vorzugsweise weist die Betätigungsvorrichtung eine Schalthülse mit zwei Schalteinheiten auf. Dadurch kann das Nockenelement in zwei Schaltrichtungen axial verschoben werden, wobei die Schalteinheiten vorteilhafterweise um 180° versetzt angeordnet sind und unmittelbar an die Umschalteinheiten anschließen .
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Umschaltvorrichtung und die Betätigungsvorrichtung zumindest teilweise einstückig ausgeführt. Dadurch können eine Anzahl von Bauteilen und Baukosten weiter reduziert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Betätigungsvorrichtung ein zweites Schaltelement auf, das dazu vorgesehen ist, mittels einer weiteren Schaltkulisse zumindest ein weiteres Nockenelement zu schalten. Vorzugsweise sind das Nockenelement, das mittels des ersten Schaltelements geschaltet wird, und das Nockenelement, das mittels des zweiten Schaltelements geschaltet wird, radial beabstandet ausgeführt. Durch eine solche Ausführung können mittels der Betätigungsvorrichtung, die vorzugsweise lediglich einen Aktuator aufweist, Nockenelemente unterschiedlicher Nockenwellen geschaltet werden, wie beispielsweise Nockenelemente einer Einlassnockenwelle und Nockenelemente einer Auslassnockenwelle.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, 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 einen Ausschnitt aus einer Ventiltriebvorrichtung mit einem Schaltelement in einer planaren Ansicht von oben, Fig. 2 eine einstückig ausgeführte Schalt- und Umschalthülse in einer ersten planaren Ansicht von unten,
Fig. 3 die einstückig ausgeführte Schalt- und Umschalthülse in einer zweiten planaren Ansicht von oben,
Fig. 4 eine Schaltkulisse der Ventiltriebvorrichtung von oben,
Fig. 5 die Schalt- und Umschalthülse der Ventiltriebvorrichtung in einer ersten Schaltstellung vor einem Schaltvorgang von oben,
Fig. 6 die Schalt- und Umschalthülse der Ventiltriebvorrichtung in der ersten Schaltstellung nach einem Schaltvorgang von oben,
Fig. 7 die Schalt- und Umschalthülse der Ventiltriebvorrichtung in einer zweiten Schaltstellung vor einem Schaltvorgang von oben,
Fig. 8 die Schalt- und Umschalthülse der Ventiltriebvorrichtung in der zweiten Schaltstellung nach einem Schaltvorgang von oben und
Fig. 9 die gesamte Ventiltriebvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Ventiltriebvorrichtung mit einem Schaltelement 11 einer Betätigungsvorrichtung 10. Das Schaltelement 11 weist einen Betätigungspin 27 auf, der in eine Schaltkulisse 12 eingreifen kann. In einem Betriebsmodus, in dem das Schaltelement 11 in die Schaltkulisse 12 eingreift, werden mittels der Schaltkulisse 12 zwei Nockenelemente 13, 14 axial verschoben, wodurch ein umschaltbarer Ventiltrieb realisiert werden kann. Die Nockenelemente 13, 14 weisen dabei je vier Nockenpaare 28, 29, 30, 31 auf.
Für eine vereinfachte Darstellung ist sind die Nockenelemente 13, 14 in den Figuren 1 bis 8 planar dargestellt. Eine perspektivische Darstellung, bei dem die Nockenelemente 13, 14 eine Krümmung und eine in sich geschlossene Oberfläche aufweisen, ist in Figur 9 gezeigt.
Die Schaltkulisse 12 der Betätigungsvorrichtung 10 weist dabei genau eine Kulissenbahn 21 auf, mittels der die Nockenelemente 13, 14 axial in zwei Schaltrichtungen verschoben werden können. Um die Schaltrichtung, in die das Schaltelement 11 die Nockenelemente 13, 14 verschiebt, umzuschalten, weist die Ventiltriebvorrichtung eine Umschaltvorrichtung 15 mit einer Umschalthülse 16 auf.
In einem Betriebsmodus, in dem die Schaltrichtung umgeschaltet werden soll, ist die Umschalthülse 16 gegen die Nockenelemente 13, 14 verdrehbar. In einem Betriebsmodus, in dem die Nockenelemente 13, 14 mittels der Betätigungsvorrichtung 10 geschalten werden sollen, ist die Umschalthülse 16 drehfest zu den Nockenelementen 13, 14 angeordnet.
Um die Umschalthülse 16 in zwei Schaltstellung drehfest zu den Nockenelementen 13, 14 anzuordnen, weißt die Umschalthülse 16 zwei Umschalteinheiten 17, 18 auf, mittels denen die Umschalthülse 16 in den Schaltstellungen drehfest zu den Nockenelementen 13, 14 angeordnet werden kann. Die Umschalteinheiten 17, 18 sind dabei in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt und weisen dabei einen Versetzungswinkel von 180° auf. Die Umschalteinheiten 17, 18 greifen dabei in eine weitere Umschalteinheit 20 ein, die drehfest auf den Nockenelementen 13, 14 angeordnet ist.
Die zwei Umschalteinheiten 17, 18 der Umschalthülse 16 weisen Erhebungen 32, 33, 34, 35 auf, die auf einer dem Schaltelement 11 abgewandten unteren Seite der Umschalthülse 16 angeordnet sind (Figur 2) . Die Umschalteinheit 20, die drehfest mit den Nockenelementen 13, 14 ausgeführt ist, weist zwei Er- hebungen 36, 37, die auf den Nockenelementen 13, 14 angeordnet sind, auf (Figur 3) .
Die Erhebungen 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17 der Umschalthülse 16 sind zweiteilig ausgebildet, die axial auf der Umschalthülse 16 verlaufen. In axialer Richtung weisen die Erhebungen einen Zwischenraum 38 auf. Die Erhebungen 34, 35 der zweiten Umschalteinheit 18 der Umschalthülse 16 sind einstückig ausgebildet. Sie verlaufen axial und weisen eine Breite auf, die im Wesentlichen gleich ist wie eine axiale Breite des Zwischenraums 38 zwischen den Erhebungen 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17. Die Erhebungen 33, 34 der zweiten Umschalteinheit 18 sind axial auf der Höhe des Zwischenraums 38 angeordnet und in Umfangsrichtung um 180° zu den Erhebungen 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17 versetzt.
Die Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalteinheit 20, die auf den Nockenelementen 13, 14 angeordnet sind, weisen in der ersten Schaltstellung einen formschlüssigen Kontakt zu den Erhebungen 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17 auf. In dieser Schaltstellung sind die Nockenelemente 13, 14 ausgehend von einer Mitte der Umschalthülse 16 radial nach außen verschoben. In der zweiten Schaltstellung weisen die Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalteinheit 20 einen formschlüssigen Kontakt zu den Erhebungen 34, 35 der zweiten Umschalteinheit 18 auf. In dieser Schaltstellung sind die Nockenelemente 13, 14 radial in Richtung der Mitte der Schalthülse 16 verschoben.
Um von der ersten in die zweite Schaltstellung zu schalten, werden die Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalteinheit 20, die auf den Nockenelementen 13, 14 angeordnet sind, axial nach innen verschoben, wodurch sich die Umschalthülse 16 verdrehen kann, da die Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalt- einheit 20 dann in dem Zwischenraum 38 zwischen den Erhebungen 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17 liegen. Die Umschalthülse 16 verdreht sich dann um 180° bis die Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalteinheit 20 in formschlüssigen Kontakt mit der Erhebung 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17 liegen.
Um von der zweiten in die erste Schaltstellung zu schalten, werden die Erhebungen 32, 33 der dritten Umschalteinheit 20 axial nach außen verschoben. Dadurch wird der formschlüssige Kontakt der Erhebungen 32, 33 der dritten Umschalteinheit 20 mit den Erhebungen 34, 35 der zweiten Umschalteinheit 18 aufgehoben, und die Umschalthülse 16 verdreht sich wiederum um 180°, bis die Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalteinheit 20 in formschlüssigem Kontakt mit den Erhebungen 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17 stehen.
Eine Umschaltkraft, die die Umschalthülse 16 relativ zu den Nockenelementen 13, 14 verdreht, wird durch ein Bremselement 19 vermittelt. Das Bremselement 19, das plättchenförmig ausgeführt ist, weist einen reibschlüssigen Kontakt zu der Umschalthülse 16 auf. Das Bremselement 19 ist drehfest angeordnet, die Umschalthülse 16 wird gemeinsam mit den Nockenelementen 13, 14 über eine Brennkraftmaschine rotierend angetrieben. Durch den reibschlüssigen Kontakt des Bremselements 19 mit der Umschalthülse 16 wirkt auf die Umschalthülse 16 eine Kraft, mittels der die Umschalthülse 16 relativ zu den Nockenelementen 13, 14 verdreht werden kann, wobei eine Verdrehrichtung durch eine Drehrichtung der Nockenelemente 13, 14 , bzw. der Schalthülse 16 definiert ist.
Um die Nockenelemente 13, 14 axial zu verschieben, weist die Betätigungsvorrichtung 10 eine Schalthülse 24 auf, die einstückig mit der Umschalthülse 16 ausgeführt ist. Die Schalthülse 24 weist eine Kulissenbahn 21 mit zwei Verstellsegmenten 22, 23 auf, wobei die Verstellsegmente 22, 23 unterschiedliche Richtungskomponenten aufweisen. Die Verstellsegmente 22, 23 sind durch ein Zwischensegment 39 verbunden. Ein Verlauf der Kulissenbahn 21 ist im Wesentlichen durch eine S-förmige Form beschreibbar (Figur 4) .
An der Unterseite der Schalthülse 24 sind eine erste Schalteinheit 25 und eine zweite Schalteinheit 26 angeordnet. Die erste Schalteinheit 25 weist zwei Erhebungen 40, 41 auf, die unmittelbar an die Erhebungen 32, 33 der ersten Umschalteinheit 17 anschließen. Die Erhebungen 40, 41 der ersten Schalteinheit 25 verlaufen im Wesentlichen in Umfangsrichtung.
Die zweite Schalteinheit 26 weist eine Erhebung 42 auf, die in Umfangsrichtung um 180° zu den Erhebungen 40, 41 der ersten Schalteinheit 25 versetzt ist. Die Erhebung 42 der zweiten Schalteinheit 26 ist axial in einer Mitte der Schalthülse 24 angeordnet und verläuft ebenfalls in Umfangsrichtung.
An den Nockenelementen 13, 14 ist eine dritte Schalteinheit 43 angeordnet, die zwei an den Nockenelementen 13, 14 angeordnete Erhebungen 44, 45 aufweist, die mit den Nockenelementen 13, 14 verbunden sind. Die Nockenelemente sind drehfest aber axial verschieblich auf der Nockenwelle angeordnet.
Befindet sich die Umschalthülse 16 und somit auch die Schalthülse 24 in der ersten Schaltstellung, liegen die Erhebungen 44, 45 der dritten Schalteinheit 43 axial zwischen den Erhebungen 40, 41 der ersten Schalteinheit 25. Die Erhebungen 40, 41 der ersten Schalteinheit 25 und die Erhebungen 44, 45 der dritten Schalteinheit 43 sind dabei unmittelbar benachbart angeordnet. Hat das Schaltelement 11 über ein Einspursegment 46 der Kulissenbahn 21 in die Kulissenbahn 21 eingespurt, wird die Schalthülse 24 durch die axiale Richtungskomponente des ersten Verstellsegments 22 axial von dem ersten Nockenelement 13 wegbewegt. Für eine solche axiale Bewegung weisen die Erhebung 40 der ersten Schalteinheit 25 und die Erhebung 44 der dritten Schalteinheit 43 einen formschlüssigen Kontakt auf. Dadurch wird das erste Nockenelement 13 axial in Richtung der Mitte der Schalthülse 24 bewegt. Anschließend wird das zweite Nockenelement 14 durch das zweite Verstellsegment 23 und den Kontakt der Erhebung 41 der ersten Schalteinheit 25 mit der Erhebung 45 der dritten Schalteinheit 43 ebenfalls axial in Richtung der Mitte der Schalthülse 24 bewegt (Figur 5 und Figur 6) .
Anschließend spurt das Schaltelement 11 über ein Ausspursegment 47 wieder aus der Kulissenbahn 21 aus. Ist das Schaltelement 11 ausgespurt, wird die Schalthülse 24 und somit auch die Umschalthülse 16 durch eine Rückstellkraft, die mittels des Bremselements 19 auf die Schalthülse 24 ausgeübt wird, wieder in eine Mittelstellung zwischen die Nockenelemente 13, 14 zurückgestellt. Das Bremselement 19 und die Schalthülse 24 bzw. die Umschalthülse 16 weisen dazu axial außen Schrägen 48, 49 auf, die eine Kraft in die Mittelstellung bewirken. Alternativ können auch andere Vorrichtungen, die eine Rückstellkraft bewirken, angeordnet werden.
Durch die Verschiebung der Nockenelemente 13, 14 und damit die Verschiebung der Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalteinheit 20 schalten die Umschalthülse 16 und somit auch die Schalthülse 24 von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung. In der zweiten Schaltstellung befindet sich die Erhebung 42 der zweiten Schalteinheit 26, die auf der Schalthülse 24 angeordnet ist, unmittelbar zwischen den Erhe- bungen 44, 45 der dritten Schalteinheit 43, die auf den Nockenelementen 13, 14 angeordnet sind.
Spurt das Schaltelement 11 in die Kulissenbahn 21 ein, wenn die Schalthülse 24 in der zweiten Schaltstellung ist, wird durch die axiale Bewegung, die die Schalthülse 24 aufgrund des ersten Verstellsegments 22 ausführt, das zweite Nockenelement 14 axial von der Mitte weg bewegt. Anschließend wird durch das zweite Verstellsegment 23 auch das erste Nockenelement 13 axial nach außen bewegt. Die Erhebung 42 der zweiten Schalteinheit 26 und die Erhebungen 44, 45 der dritten Schalteinheit 43 greifen für eine solche axiale Bewegung der Schalthülse 24 ineinander, wodurch die Nockenelemente 13, 14 über die Schalthülse 24 bewegt werden können (Figur 7 und Figur 8) .
Ist das Schaltelement 11 über das Ausspursegment 47 wieder aus der Kulissenbahn 21 ausgespurt, wird die Schalthülse 24 über das Bremselement 19 wieder in die Mittelstellung bewegt. Durch die Verschiebung der Nockenelemente 13, 14, und die damit einhergehende Verschiebung der Erhebungen 36, 37 der dritten Umschalteinheit 20, schaltet die Umschalthülse 16 anschließen wieder in die erste Schaltstellung.
Vorzugsweise kann die Ventiltriebvorrichtung eine zweite Nockenwelle aufweisen, die parallel zu der ersten in Figur 9 gezeigten Nockenwelle angeordnet ist. Vorzugsweise ist die zweite Nockenwelle gleich ausgeführt wie die erste Nockenwelle und weist ebenfalls zwei Nockenelemente mit vier Nockenpaaren auf. Die Betätigungsvorrichtung ist bei einer solchen Ausführung vorzugsweise zwischen den Nockenwellen angeordnet, wodurch mittels eines Aktuators zwei Schaltelemente mit zwei Betätigungspins angesteuert werden können, die dann in die Schaltkulissen der einzelnen Schalt- bzw. Umschalthülsen eingreifen. Somit kann mittels lediglich eines Aktuators eine Schaltvorrichtung für eine Ventiltriebvorrichtung einer Mehr- zylinderbrennkraftmaschine bereitgestellt werden, die einen schaltbaren Ventiltrieb für Gaseinlassventile und Gasauslassventile der Brennkraftmaschine bereitstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung (10), die zumindest ein Schaltelement (11) aufweist, das dazu vorgesehen ist, mittels einer Schaltkulisse (12) zumindest ein Nockenelement (13, 14) zu schalten, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung (15), die zur Umschaltung einer
Schaltrichtung des Schaltelements (11) vorgesehen ist.
2. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung (15) eine Umschalthülse (16) aufweist .
3. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalthülse (16) zumindest zwei Umschalteinheiten (17, 18) aufweist.
4. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalthülse (16) in zumindest einem Betriebsmodus gegen das Nockenelement (13, 14) verdrehbar ist.
5. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalthülse (16) in zumindest einem Betriebsmodus drehfest zu dem Nockenelement (13, 14) angeordnet ist.
6. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinheiten (17, 18) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.
7. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinheiten einen Versetzungswinkel von ca. 180° aufweisen.
8. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung (15) ein Bremselement (19) aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Umschaltkraft bereitzustellen.
9. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung (15) eine Umschalteinheit (20) aufweist, die drehfest mit dem Nockenelement (13) verbunden ist.
10. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (10) eine Kulissenbahn (21) mit zwei Verstellsegmenten (22, 23) aufweist.
11. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellsegmente (22, 23) eine unterschiedliche axiale Richtungskomponente aufweisen.
12. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (10) eine Schalthülse (24) mit zwei Schalteinheiten (25, 26) aufweist.
13. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung (15) und die Betätigungsvorrichtung (10) zumindest teilweise einstückig ausgeführt sind.
14. Verfahren für eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung (10), die zumindest ein Schaltelement (11) aufweist, das dazu vorgesehen ist, mittels einer Schaltkulisse (12) zumindest ein Nockenelement (13, 14) zu schalten, insbesondere für eine Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltrichtung des Schaltelements (11) umgeschaltet wird.
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