JP5396624B2 - バルブ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づくバルブ駆動装置に関する。

軸方向に移動可能な少なくとも１つの第１のカムエレメントを、シフティングゲートによってシフトさせるように構成されている作動装置を備える、特に内燃機関のバルブ駆動装置が知られている。

本発明は、特に、適応性の高いバルブ駆動装置を提供するという課題に基づいている。

この課題は、請求項１の特徴により解決される。

その他の実施形態は、従属請求項に示されている。

本発明は、軸方向に移動可能な少なくとも１つの第１のカムエレメントを、シフティングゲートによって動かすように構成されている作動装置を備える、特に内燃機関のバルブ駆動装置に基づいている。

この第１のカムエレメントを少なくとも３つのシフト位置に切り替える、すなわちシフトさせるように、作動装置が構成されていることが提案される。従って、多数のシフト位置があることにより高い適応性が備わることから、内燃機関の様々な作動モード、特に様々な燃焼作動モードに適応することのできるバルブ駆動装置が実現可能となる。「シフト位置」とは、この場合、特に、所定のカムリフトを割り当てることができる、カムエレメントのシフト位置を意味するものとする。バルブ駆動装置が複数のカムエレメントを有する場合、「同じシフト位置」とは、特に、カムエレメントが同じバルブリフトを有していることを意味するものとする。「構成されている」とは、特に、特別に装備、設計及び／又はプログラムされていることを示すものとする。好ましくは、このカムエレメントが、少なくとも３つの部分カムを備える少なくとも１つのカムセットを有しており、それぞれの部分カムが１つのシフト位置に割り当てられ、それぞれのカムセットが１つの吸排気バルブに割り当てられるのが有利ある。

さらに、この作動装置が、ゼロリフト、中間リフト及び／又はフルリフトに切り替えるように構成されていることが提案される。このようなシフト位置に切り替えることのできるバルブ駆動装置は、これによって、内燃機関（特に乗用車用内燃機関）の効率を簡単に向上させることができるため、とりわけ有利である。ゼロリフトとは、カムリフトがゼロであることを意味するものとする。「中間リフト」とは、特に、フルリフトのカムリフトよりも小さいカムリフトを意味するものとする。しかし、基本的には、例えば、フルリフト、中間リフト及びエンジンブレーキモード用のブレーキリフトなど、その他のシフト位置に切り替えることも考えられる。

さらに、シフティングゲートが、第１のカムエレメントを一つのシフト方向に動かすように構成されている少なくとも２つのシフトセグメントを有することが提案される。これによって、本発明に基づく実施形態を構造的にとりわけ簡単にすることができる。このシフト方向が第１のシフト方向として形成されているのが好ましく、シフティングゲートが、このカムエレメントを第２のシフト方向に切り替えるように構成されている少なくとも２つの別のシフトセグメントを有することが提案され、この第２のシフト方向は、第１のシフト方向の反対方向であることが好ましい。この場合、特に、第１のシフト方向用のシフトセグメントが、シフティングゲートの第１のスライディングパスに割り当てられていることが提案される。さらに、第２のシフト方向のために、さらに２つのシフトセグメントがシフティングゲートの第２のスライディングパスに割り当てられていることが提案される。

好ましいのは、このシフティングゲートが、第２のカムエレメントをシフト方向に動かすように構成されている少なくとも２つの別のシフトセグメントを有していることである。これによって、第２のカムエレメントを、同様に３つのシフト位置へ動かすことが容易にできるようになる。好ましいのは、第２のカムエレメントを第１のシフト方向に動かすことのできるシフトセグメントが、同様に第１のスライディングパスに割り当てられていることである。第２のスライディングパスの中に配置されており、第２のカムエレメントを第２のシフト方向に動かすように構成されている２つの別のシフトセグメントを、シフティングゲートが有している場合は特に有利である。

また、特に、シフティングゲートが２つのスライディングパスを有し、各スライディングパスが４つのシフトセグメントを有していることが提案され、好ましくは、それらのシフトセグメントが、１つのシフト方向のスライディングパスに割り当てられている。この場合、１つのスライディングパスのシフトセグメントが、交互にカムエレメントに割り当てられている場合は特に有利である。

本発明の発展形態では、シフティングゲートが、第１のカムエレメントと第２のカムエレメントを連続して動かすように構成されていることが提案される。これによって、様々なシフト位置への切替えがとりわけ簡単にできるため、とりわけ有利な連続シフトを行うことができる。

本発明の特に好ましい実施形態では、作動装置が、シフト動作を終了するために構成されているリセットユニットを有することが提案される。これによって、シフト動作を所定の時点で終了させることができるため、シフトセグメントを使って、簡単に多数のシフト位置の組合せを作ることができる。「終了する」とは、この関連において、特に中断又は切断のように、シフティングゲートの終点前で早期に終了することを意味するものとする。「シフト動作」とは、特に、カムエレメントの移動を意味するものとし、カムエレメントが複数ある場合の「シフト動作」とは、特に、それらのカムエレメントの中の１つが移動することを意味するものとする。

さらに、リセットユニットが、第１のカムエレメントの移動後、すぐにシフト動作を終了させるように構成されていることが提案される。これにより、シフト動作の終了を有利な時点で行うことができる。特に、このことから、第２のカムエレメントとは無関係に、第１のカムエレメントを少なくとも部分的に動かすことができる。

本発明の特に有利な実施形態では、リセットユニットが、第２のカムエレメントの移動後、すぐにシフト動作を終了させるように構成されていることが提案される。これにより、シフト動作の終了をもう１つの有利な時点で行うことができる。特に、このことから、第１のカムエレメントとは無関係に、少なくとも部分的に第２のカムエレメントを動かすことができる。

好ましいのは、リセットエレメントがシフトエレメントを備える少なくとも１つのシフトユニットを有していることであり、このシフトエレメントは、アクチュエータによってニュートラル位置に動かされるように構成されている。これによって、特にシフティングゲートとは無関係に、シフト動作を簡単に終了させることができる。

本発明のもう１つの有利な形態では、シフティングゲートが、シフト動作を終了するように構成されている少なくとも１つの中間セグメントを有することが提案される。これによって、特に、カムエレメントを動かす、作動装置のシフトユニットとは無関係に、シフト動作を簡単に終了させることができる。

その他の利点は、以下の図の説明から生じる。図には、本発明の実施例が示されている。これらの図、説明及び請求項には、組合せの形で多数の特徴が含まれている。当業者は、これらの特徴を個々においても有利なものとみなし、その他の有効な組合せにまとめるであろう。

２つのシフトユニットを備えたバルブ駆動装置の作動装置の断面図である。 作動装置の斜視図である。 シフティングゲートの平面図である。 バルブ駆動装置の概略図である。 もう１つのバルブ駆動装置の作動装置のシフティングゲートの平面図である。 シフティングゲートのスライディングパスの断面図である。 バルブ駆動装置の概略図である。 作動装置のシフトユニットの図である。

図１及び図２は、バルブ駆動装置の作動装置１０ａを示している。この作動装置１０ａは、軸方向に移動可能で共回転するようにベースカムシャフト３５ａ上に配置されている２つのカムエレメント１１ａ、１２ａを動かすように構成されている。カムエレメント１１ａ、１２ａを動かすため、作動装置１０ａは、第１及び第２のシフトユニット２３ａ、２４ａを有しており、これらのシフトユニットは、シフティングゲート１３ａを使ってカムエレメント１１ａ、１２ａを動かすことができる。

シフティングゲート１３ａは、第１のスライディングパス３６ａと第２のスライディングパス３７ａとを有している。カムエレメント１１ａ、１２ａを動かすスライディングパス３６ａ、３７ａは、溝型の窪みとして実施されており、カムエレメント１１ａ、１２ａの中に直接収納されている。カムエレメント１１ａ、１２ａを連続して動かすため、カムエレメント１１ａ、１２ａは、互いに隣接する部分がＬ型及び軸方向に重なり合って実施されている。それぞれのカムエレメント１１ａ、１２ａは、スライディングパス３６ａ、３７ａの部分において、１８０°の回転角を周辺方向にとる。３６０°より大きな回転角にわたって延びているスライディングパス３６ａ、３７ａは、一部がカムエレメント１１ａに、一部はカムエレメント１２ａにそれぞれ配置されている。

両方のスライディングパス３６ａ、３７ａは、４重のＳ形構造を備える基本形態を有している（図３を参照）。両方のスライディングパス３６ａ、３７ａは、それぞれ、１つの進入セグメント３８ａ、３９ａと、４つのシフトセグメント１４ａ〜２１ａと、３つの中間セグメント２９ａ〜３４ａと、１つの離脱セグメント４０ａ、４１ａと、を有している。第１のスライディングパス３６ａのシフトセグメント１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａは、第１のシフト方向に対峙する軸方向の方向成分を有しており、このことによって、シフトセグメント１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａ及びカムエレメント１１ａの回転運動を用いて、第１のシフト方向に切り替える軸方向の力を発生させることができる。第２のスライディングパス３７ａのシフトセグメント１５ａ、１７ａ、１９ａ、２１ａは、第２のシフト方向に対峙する軸方向の方向成分を有しており、このことによって、同様に第２のシフト方向に切り替える軸方向の力を発生させることができる。

第１のスライディングパス３６ａには、進入セグメント３８ａに続いて、シフトセグメント１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａのいずれか１つと中間セグメント２９ａ、３１ａ、３３ａのいずれか１つとがそれぞれ交互に配置されており、進入セグメント３８ａの直後にはシフトセグメント１４ａが続いている。最後のシフトエレメント２０ａの直後には、離脱セグメント４０ａが配置されている。進入エレメント３８ａは、半径方向に徐々に増加する深さを有している。中間セグメント２９ａ、３１ａ、３３ａ及びシフトセグメント１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａは、一定の半径方向の深さを有している。離脱エレメント４０ａは、半径方向に徐々に減少する深さを有している。離脱セグメント４０ａの半径方向に減少する深さによって、シフトユニット２３ａのシフトエレメント２５ａは、シフティングゲート１３ａにかみ合わないニュートラル位置に再び戻される。

進入セグメント３８ａ、中間セグメント２９ａ、３１ａ、３３ａ及び離脱セグメント４０ａは、それぞれ、一部がカムエレメント１１ａ上に配置され、一部はカムエレメント１２ａ上に配置されている。シフトセグメント１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａは、それぞれが完全にカムエレメント１１ａ、１２ａ上に配置されており、連続するシフトセグメント１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａは、カムエレメント１１ａ、１２ａ上に交互に配置されている。シフトセグメント１４ａ及びシフトセグメント１８ａとは、カムエレメント１１ａを動かすために構成されている。シフトセグメント１６ａ及びシフトセグメント２０ａとは、カムエレメント１２ａを動かすために構成されている。

第２のスライディングパス３７ａは、第１のスライディングパス３６ａと同様に形成されている。進入セグメント３９ａに続いて、シフトセグメント１５ａ、１７ａ、１９ａ、２１ａのいずれか１つと中間セグメント３０ａ、３２ａ、３４ａのいずれか１つとがそれぞれ同じく交互に配置されている。最後のシフトセグメント２１ａの直後には、離脱セグメント４１ａが続いている。進入セグメント３９ａ、中間セグメント３０ａ、３２ａ、３４ａ及び離脱セグメント４１ａは、それぞれ、一部がカムエレメント１１ａ上に配置され、一部はカムエレメント１２ａ上に配置されている。シフトセグメント１５ａ、１７ａ、１９ａ、２１ａは、それぞれが完全にカムエレメント１１ａ、１２ａ上に配置されており、連続するシフトセグメント１５ａ、１７ａ、１９ａ、２１ａは、これらを動かすことのできるカムエレメント１１ａ、１２ａのいずれか１つの上に交互に配置されている。

シフトセグメント１４〜２１ａによって、カムエレメント１１ａ、１２ａを３つの異なるシフト位置に切り替えることができる（図４を参照）。カムエレメント１１ａ及びカムエレメント１２ａは、それぞれ、３つの部分カム４４ａ〜４６ａ、４８ａ〜５０ａを備える少なくとも１つのカムユニット４３ａ、４７ａを有している。部分カム４４ａ〜４６ａ、４８ａ〜５０ａは、異なるリフト高さを有しており、カムエレメント１１ａ、１２ａのシフト位置に割り当てられている。

最も高いリフト高さをもつ部分カム４４ａ、４８ａは、フルリフトのシフト位置に割り当てられている。中間のリフト高さをもつ部分カム４５ａ、４９ａは、中間リフトのシフト位置に割り当てられている。最も低いリフト高さをもつ部分カム４６ａ、５０ａは、その高さがちょうどゼロであるのが有利であり、ゼロリフトのシフト位置に割り当てられている。最も高いリフト高さをもつ部分カム４４ａ、４８ａと、最も低いリフト高さをもつ部分カム４６ａ、５０ａとは、該当するカムユニット４３ａ、４７ａの中で、外側に配置されている。中間のリフト高さをもつ部分カム４５ａ、４９ａは、該当するカムユニット４３ａ、４７ａのそれ以外の部分カム４４ａ、４６ａ、４８ａ、５０ａの間に配置されている。

カムエレメント１１ａ、１２ａを動かすため、作動装置１０ａは、２つのシフトユニット２３ａ、２４ａを有している。第１のシフトユニット２３ａは、第１のアクチュエータ２７ａと第１のシフトエレメント２５ａとを有している。このシフトエレメント２５ａは、部分的にシフトピン５１ａとして形成されており、このシフトピンは、第１のシフトエレメント２５ａのシフト位置では外に送り出されている。このシフト位置においては、シフトピン５１ａが、シフティングゲート１３ａの第１のスライディングパス３６ａの中にかみ合っている。第１のシフトユニット２３ａのシフトピン５１ａが第１のスライディングパス３６ａの中にかみ合い、カムエレメント１１ａ、１２ａが回転することによって、カムエレメント１１ａ、１２ａは、第１のシフト方向へ移動することができる。

第２のシフトユニット２４ａは、第２のアクチュエータ２８ａと第２のシフトエレメント２６ａとを有している。この第２のシフトエレメント２６ａは、同様に一部がシフトピン５２ａとして形成されており、このシフトピンは、第２のシフトエレメント２６ａのシフト位置では外に送り出されている。このシフト位置においては、シフトピン５２ａが、シフティングゲート１３ａの第２のスライディングパス３７ａの中にかみ合っている。第２のシフトユニット２４ａのシフトピン５２ａが第２のスライディングパス３７ａの中にかみ合い、カムエレメント１１ａ、１２ａが回転することによって、カムエレメント１１ａ、１２ａは、第１のシフト方向とは逆の第２のシフト方向へ移動することができる。

カムエレメント１１ａ、１２ａは、部分的に、シフティングゲート１３ａによって連動するように相互に連結されている。作動装置１０ａによって、カムエレメント１１ａ、１２ａは、連続して動くことができる。この場合、カムエレメント１１ａ、１２ａは、ベースカムシャフト３５ａ又はカムエレメント１１ａ、１２ａの回転角に応じて動かされる。第１のシフト方向では、まず、第１のカムエレメント１１ａが動かされ、続いて、第１のカムエレメント１１ａが完全に動かされると、第２のカムエレメント１２ａが動かされる。第２のシフト方向では、まず第２のカムエレメント１２ａが、続いて第１のカムエレメント１１ａが動かされる。この場合、カムエレメント１１ａ、１２ａは、常にそれらのカムユニット４３ａ、４７ａの基本円段階で動かされる。

第１のカムエレメント１１ａは、２つの部分から実施されており、２つのカムエレメント部品５３ａ、５４ａを有し、これらはカムエレメント１２ａの両側に配置されている。カムエレメント部品５３ａ、５４ａは、軸方向の動きのために内部に取り付けられているタイロッド５５ａによって相互に強く接続されている。基本的に、両方のカムエレメント部品５３ａ、５４ａを隣り合うように配置し、一体形成にすることも考えられる。第１のシフトエレメント２５ａを動かす第１のアクチュエータ２７ａは、電磁ユニット５６ａを有している。この電磁ユニット５６ａにはコイル５７ａが含まれており、このコイルは電磁ユニット５６ａのスタータ５８ａの中に配置されている。コイル５７ａによって磁界が発生し、この磁界は、シフトエレメント２５ａの中に配置されている永久磁石５９ａと相互に作用する。これにより、シフトピン５１ａを備えるシフトエレメント２５ａが外に送り出されることができる。コア６０ａは、電磁ユニット５６ａによって生じた磁界を強化する。

コイル５７ａが通電されていない場合、永久磁石５９ａは周辺材料と相互に作用する。ニュートラル位置では、永久磁石５９ａが、電磁ユニット５６ａの、磁化可能な材料から作られているコア６０ａと相互に作用する。シフト位置では、永久磁石５９ａがアクチュエータ２７ａのスタータ５８ａと相互に作用する。通電されていない作動状態では、永久磁石５９ａがシフト位置又はニュートラル位置にあるシフトエレメント２５ａを安定に保つ。

電磁ユニット５６ａが通電されている作動状態では、永久磁石５９ａが、電磁ユニット５６ａの磁界と相互に作用する。このとき、永久磁石５９ａと電磁ユニット５６ａの極性に応じて、引力と斥力とを生じさせることができる。電磁ユニット５６ａの極性は、電磁ユニット５６ａに流される電流の方向によって変更することができる。シフトエレメント２５ａをニュートラル位置からシフト位置に送り出すために、電磁ユニット５６ａと永久磁石５９ａとの間で斥力が発生する電流方向に電磁ユニット５６ａが通電される。

さらに、アクチュエータ２７ａにはスプリングユニット６１ａが配置されており、このスプリングユニットも、同様に、シフトエレメント２５ａに力を加える。スプリングユニット６１ａの力は、電磁ユニット５６ａと永久磁石５９ａとの間で発生する斥力の方向に該当する方向に向けられており、このことによって、シフトエレメント２５ａの送出し動作が加速される。

第２のアクチュエータ２８ａは、第１のアクチュエータ２７ａと同様に形成されている。第１のアクチュエータには、電磁ユニット６２ａが含まれており、この電磁ユニットは、両方のアクチュエータ２７ａ、２８ａのために実施されている共通のスタータ５８ａの中に配置されている、磁化可能なコア６４ａを備えるコイル６３ａを有しており、このコイルは、シフトエレメント２６ａに配置されている永久磁石６５ａと相互に作用し、シフトピン５２ａを送り出すことができる。送り出し動作は、アクチュエータ２８ａの場合も、スプリングユニット６６ａによって加速される。

両方のアクチュエータは、共通の基礎ハウジング部品６７ａの中に配置されており、同時に、この基礎ハウジンブ部品は、一体形成されている、アクチュエータ２７ａ、２８ａのスタータ５８ａを形成している。アクチュエータ２７ａ、２８ａのコイル５７ａ、６３ａは、同様に基礎ハウジング部品６７ａの周りに巻き付けられている。基礎ハウジング部品６７ａには、別のハウジング部品６８ａが接続されている。この別のハウジング部品６８ａには、両方のアクチュエータ２７ａ、２８ａが含まれている。さらに、ハウジング部品６８ａは、シフトエレメント２５ａ、２６ａのためのガイドを有している。

シフトエレメント２５ａ、２６ａを、離脱セグメント４０ａ、４１ａとは無関係の時点で引き戻すことができるように、作動装置１０ａは連結エレメント６９ａを有しており、この連結エレメントにより、第１のシフトエレメント２５ａと第２のシフトエレメント２６ａとが連動するように互いに連結されている（図１及び図２を参照）。連結エレメント６９ａは、両方のシフトエレメント２５ａ、２６ａを相補的に相互に接続している。これにより、第２のシフトエレメント２６ａは第１のアクチュエータ２７ａにより、第１のシフトエレメント２５ａは第２のアクチュエータ２８ａにより、ニュートラル位置に動かされる。従って、連結エレメント６９ａはリセットエレメント２２ａの一部を形成し、このリセットエレメントによって、シフトエレメント２５ａ、２６ａはニュートラル位置に戻され、従って、シフト動作を早期に終了させることができる。

連結エレメント６９ａは、シフトエレメント２５ａ、２６ａの間に回転可能に固定されている。両方のシフトエレメント２５ａ、２６ａは、それぞれ凹部７０ａ、７１ａを有し、この凹部に連結エレメント６９ａがかみ合っている。この凹部７０、７１により、シフトエレメント２５ａ、２６ａは、連動するように相互に接続されている。連結エレメント６９ａには、この場合、シフトエレメント２５ａ、２６ａを相補的に連結するロッカー機構が用意されている。

第１のシフトエレメント２５ａがシフト位置に動かされることにより、第２のシフトエレメント２６ａは、第１のアクチュエータ２７ａによってニュートラル位置に動かされる。第２のシフトエレメント２６ａがシフト位置に動かされることにより、第１のシフトエレメント２５ａは、第２のアクチュエータ２８ａによってニュートラル位置に動かされる。しかし、基本的には、両方のシフトエレメント２５ａ、２６ａは、離脱セグメント４０ａ、４１ａによって基本位置に戻される。さらに、ニュートラル位置に戻されなければならないシフトエレメント２５ａ、２６ａのアクチュエータ２７ａ、２８ａは、電磁ユニット５６ａ、６２ａが引力を加え、シフトエレメント２５ａ、２６ａのニュートラル位置への動きを補助する電流方向に追加的に通電される場合は有利である。

作動装置１０ａにより、例えば、カムエレメント１１ａを中間リフトのシフト位置に切り替え、カムエレメント１２ａをゼロリフトのシフト位置に切り替えることができる。両方のカムエレメント１１ａ、１２ａがゼロリフトのシフト位置にある場合、第１のシフトユニット２３ａのシフトエレメント２５ａが送り出され、第１のスライディングパス３６ａの中にかみ合う。進入セグメント３８ａの後に続くシフトセグメント１４ａによって、カムエレメント１１ａは、ゼロリフトのシフト位置から中間リフトのシフト位置に動かされる。引き続き、第２のシフトユニット２４ａのシフトエレメント２６ａが送り出される。第２のシフトエレメント２６ａは、第２のスライディングパス３７ａの離脱セグメント４１ａの中に入る。これによって、第１のシフトユニット２３ａのシフトエレメント２５ａがニュートラル位置に戻される。第２のシフトユニット２４ａのシフトエレメント２６ａは、離脱セグメント４１ａによって再びそのニュートラル位置に戻される。

例えば、カムエレメント１１ａをフルリフトのシフト位置に切り替え、カムエレメント１２ａをゼロリフトのシフト位置に切り替えるシフト動作といった、その他の考えられるシフト動作は、上記の例と同様に行われ、その説明及び図に直接示されているため、ここでの詳しい説明は省略することができる。

図５〜８は、本発明のもう１つの実施例を示している。この実施例と区別するために、図１〜４の実施例の記号中の文字ａは、図５〜８の実施例の記号中の文字ｂになっている。以下の説明では、同一のままの部品、特徴及び機能に関して、図１〜４の実施例の説明を参照することができる。

図５は、バルブ駆動装置の作動装置１０ｂのシフティングゲート１３ｂのもう１つの実施例を示している。この作動装置１０ｂは、軸方向に移動可能で共回転するようにベースカムシャフト３５ｂ上に配置されている２つのカムエレメント１１ｂ、１２ｂを動かすように構成されている。カムエレメント１１ｂ、１２ｂを動かすため、作動装置１０ｂは、第１のシフトユニット２３ｂと第２のシフトユニット２４ｂとを有しており、これらのシフトユニットは、シフティングゲート１３ｂを使ってカムエレメント１１ｂ、１２ｂを動かすことができる。

シフティングゲート１３ｂは、第１のスライディングパス３６ｂと第２のスライディングパス３７ｂとを有している。カムエレメント１１ｂ、１２ｂを動かすことのできるスライディングパス３６ｂ、３７ｂは、溝型の窪みとして実施されており、カムエレメント１１ｂ、１２ｂの中に直接収納されている。カムエレメント１１ｂ、１２ｂを連続して動かすため、カムエレメント１１ｂ、１２ｂは、互いに隣接する部分がＬ型及び軸方向に重なり合って実施されている（図７を参照）。それぞれのカムエレメント１１ｂ、１２ｂは、スライディングパス３６ｂ、３７ｂの部分において、１８０°の回転角を周辺方向にとる。３６０°より大きな回転角にわたって延びているスライディングパス３６ｂ、３７ｂは、一部がカムエレメント１１ｂに、一部はカムエレメント１２ｂにそれぞれ配置されている。

両方のスライディングパス３６ｂ、３７ｂは、４重のＳ形構造を備える基本形態を有している（図５を参照）。両方のスライディングパス３６ｂ、３７ｂは、それぞれ、１つの進入セグメント３８ｂ、３９ｂと、４つのシフトセグメント１４ｂ〜２１ｂと、３つの中間セグメント２９ｂ〜３４ｂと、１つの離脱セグメント４０ｂ、４１ｂと、を有している。第１のスライディングパス３６ｂのシフトセグメント１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂは、第１のシフト方向に対峙する軸方向の方向成分を有しており、このことによって、シフトセグメント１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂ及びカムエレメント１１ｂ、１２ｂの回転運動を用いて、第１のシフト方向に切り替える軸方向の力を発生させることができる。第２のスライディングパス３７ｂのシフトセグメント１５ｂ、１７ｂ、１９ｂ、２１ｂは、第２のシフト方向に対峙する軸方向の方向成分を有しており、このことによって、同様に第２のシフト方向に切り替える軸方向の力を発生させることができる。

第１のスライディングパス３６ｂには、進入セグメント３８ｂに続いて、シフトセグメント１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂのいずれか１つと中間セグメント２９ｂ、３１ｂ、３３ｂのいずれか１つとがそれぞれ交互に配置されており、進入セグメント３８ｂの直後にはシフトセグメント１４ｂが続いている。最後のシフトエレメント２０ｂの直後には、離脱セグメント４０ｂが配置されている。進入エレメント３８ｂは、半径方向に徐々に増加する深さを有している。シフトセグメント１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂは、一定の半径方向の深さを有している。離脱エレメント４０ｂは、半径方向に徐々に減少する深さを有している。離脱セグメント４０ｂの半径方向に減少する深さによって、第１のシフトユニット２３ｂのシフトエレメント２５ｂは、シフティングゲート１３ｂにかみ合わないニュートラル位置に戻される。

進入セグメント３８ｂ、中間セグメント２９ｂ、３１ｂ、３３ｂ及び離脱セグメント４０ｂは、それぞれ、一部がカムエレメント１１ｂ上に配置され、一部はカムエレメント１２ｂ上に配置されている。シフトセグメント１４b、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂは、それぞれが完全にカムエレメント１１ｂ、１２ｂ上に配置されており、連続するシフトセグメント１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂは、カムエレメント１１ｂ、１２ｂ上に交互に配置されている。シフトセグメント１４ｂ及びシフトセグメント１８ｂとは、カムエレメント１１ｂを動かすために構成されている。シフトセグメント１６ｂ及びシフトセグメント２０ｂとは、カムエレメント１２ｂを動かすために構成されている。

第２のスライディングパス３７ｂは、第１のスライディングパス３６ｂと同様に形成されている。進入セグメント２９ｂに続いて、シフトセグメント１５ｂ、１７ｂ、１９ｂ、２１ｂのいずれか１つと中間セグメント３０ｂ、３２ｂ、３４ｂのいずれか１つとがそれぞれ同じく交互に配置されている。最後のシフトセグメント２１ｂの直後には、離脱セグメント４１ｂが続いている。進入セグメント３８ｂ、中間セグメント３０ｂ、３２ｂ、３４ｂ及び離脱セグメント４１ｂは、それぞれ、一部がカムエレメント１１ｂ上に配置され、一部はカムエレメント１２ｂ上に配置されている。シフトセグメント１５ｂ、１７ｂ、１９ｂ、２１ｂは、それぞれが完全にカムエレメント１１ｂ、１２ｂ上に配置されており、連続するシフトセグメント１５ｂ、１７ｂ、１９ｂ、２１ｂは、これらを動かすことのできるカムエレメント１１ｂ、１２ｂのいずれか１つの上に交互に配置されている。

シフトセグメント１４ｂ〜２１ｂによって、カムエレメント１１ｂ、１２ｂを３つの異なるシフト位置に切り替えることができる（図８を参照）。カムエレメント１１ｂ及びカムエレメント１２ｂは、それぞれ、３つの部分カム４４ｂ〜４６ｂ、４８ｂ〜５０ｂを備える少なくとも１つのカムユニット４３ｂ、４７ｂを有している。部分カム４４ｂ〜４６ｂ、４８ｂ〜５０ｂは、異なるリフト高さを有しており、カムエレメント１１ｂ、１２ｂのシフト位置に対応することができる。

最も高いリフト高さをもつ部分カム４４ｂ、４８ｂは、フルリフトのシフト位置に割り当てられている。中間のリフト高さをもつ部分カム４５ｂ、４９ｂは、部分リフトのシフト位置に割り当てられている。最も低いリフト高さをもつ部分カム４６ｂ、５０ｂは、その高さがちょうどゼロであるのが有利であり、ゼロリフトのシフト位置に割り当てられている。最も高いリフト高さをもつ部分カム４４ｂ、４８ｂと、最も低いリフト高さをもつ部分カム４６ｂ、５０ｂとは、該当するカムユニット４３ｂ、４７ｂの中で、外側に配置されている。中間のリフト高さをもつ部分カム４５ｂ、４９ｂは、該当するカムユニット４３ｂ、４７ｂのそれ以外の部分カム４４ｂ、４６ｂ、４８ｂ、５０ｂの間に配置されている。

カムエレメント１１ｂ、１２ｂを動かすため、作動装置は、２つのシフトユニット２３ｂ、２４ｂを有している。第１のシフトユニット２３ｂは、第１のアクチュエータ２７ｂと第１のシフトエレメント２５ｂとを有している。このシフトエレメント２５ｂは、部分的にシフトピン５１ｂとして形成されており、このシフトピンは、第１のシフトエレメント２５ｂのシフト位置では外に送り出されている。このシフト位置においては、シフトピン５１ｂが、シフティングゲート１３ｂの第１のスライディングパス３６ｂの中にかみ合っている。第１のシフトユニット２３ｂと第１のスライディングパス３６ｂとによって、カムエレメント１１ｂ、１２ｂは、第１のシフト方向へ移動することができる。

第１のシフトエレメント２５ｂを動かす第１のアクチュエータ２７ｂは、電磁ユニット５６ｂを有している。この電磁ユニット５６ｂにはコイル５７ｂが含まれており、このコイルは電磁ユニット５６ｂのスタータ５８ｂの中に配置されている。コイル５７ｂによって磁界が発生し、この磁界は、シフトエレメント２５ｂの中に配置されている永久磁石５９ｂと相互に作用する。これにより、シフトピン５１ｂを備えるシフトエレメント２５ｂが外に送り出されることができる。コア６０ｂは、電磁ユニット５６ｂによって生じた磁界を強化する。

コイル５７ｂが通電されていない場合、永久磁石５９ｂは周辺材料と相互に作用する。ニュートラル位置では、永久磁石５９ｂが、電磁ユニット５９ｂの、磁化可能な材料から作られているコア６０ｂと相互に作用する。シフト位置では、永久磁石５９ｂがアクチュエータ２７ｂのスタータ５８ｂと相互に作用する。通電されていない作動状態では、永久磁石５９ｂがシフト位置又はニュートラル位置にあるシフトエレメント２５ｂを安定に保つ。

電磁ユニット５６ｂが通電されている作動状態では、永久磁石５９ｂが、電磁ユニット５６ｂの磁界と相互に作用する。このとき、永久磁石５９ｂと電磁ユニット５６ｂの極性に応じて、引力と斥力とを生じさせることができる。電磁ユニット５６ｂの極性は、電磁ユニット５６ｂに流される電流の方向によって変更することができる。シフトエレメント２５ｂをニュートラル位置からシフト位置に送り出すために、電磁ユニット５６ｂと永久磁石５９ｂとの間で斥力が発生する電流方向に電磁ユニット５６ｂが通電される。

さらに、アクチュエータ２７ｂにはスプリングユニット６１ｂが配置されており、このスプリングユニットも、同様に、シフトエレメント２５ｂに力を加える。スプリングユニット６１ｂの力は、電磁ユニット５６ｂと永久磁石５９ｂとの間で発生する斥力の方向に該当する方向に向けられており、このことによって、シフトエレメント２５ｂの送出し動作が加速される。

第２のシフトユニット２４ｂは、第１のシフトユニット２３ｂと同様に形成されている。第２のシフトユニット２３ｂは、シフトエレメント２５ｂのシフト位置において、スライディングパス３６ｂにかみ合うシフトピン５２ｂを有している。第２のシフトユニット２４ｂと第２のスライディングパス３７ｂとによって、カムエレメント１１ｂ、１２ｂは、第１のシフト方向とは逆の第２のシフト方向へ移動することができる。カムエレメント１１ｂ、１２ｂは、部分的に、シフティングゲート１３ｂによって連動するように相互に連結されている。作動装置１０ｂによって、カムエレメント１１ｂ、１２ｂは、連続して動くことができる。この場合、カムエレメント１１ｂ、１２ｂは、ベースカムシャフト３５ｂの回転角に応じて動かされる。第１のシフト方向では、まず、第１のカムエレメント１１ｂが動かされ、続いて、カムエレメント１１ｂが完全に動かされると、カムエレメント１２ｂが動かされる。第２のシフト方向では、まず、カムエレメント１２ｂが動かされ、続いて、カムエレメント１１ｂが完全に動かされる。

カムエレメント１１ｂは、２つの部分から実施されており、２つのカムエレメント部品５３ｂ、５４ｂを有し、これらはカムエレメント１２ｂの両側に配置されている。カムエレメント部品５３ｂ、５４ｂは、軸方向の動きのために内部に取り付けられているタイロッド５５ｂによって相互に強く接続されている。基本的に、両方のカムエレメント部品５３ｂ、５４ｂを隣り合うように配置し、一体形成にすることも考えられる。

シフトエレメント２５ｂ、２６ｂを、離脱セグメント４０ｂ、４１ｂとは無関係の時点で引き戻すことができるように、シフティングゲート１３ｂのスライディングパス３６ｂ、３７ｂの各中間セグメント２９ｂ〜３４ｂは、それぞれ１つのリセットエレメント７２ｂ〜７７ｂを有している（図５を参照）。リセットエレメント７２ｂ〜７７ｂを使って、該当するスライディングパス３６ｂ、３７ｂにかみ合っているシフトエレメント２５ｂ、２６ｂは、そのニュートラル位置に戻される。従って、リセットエレメント７２ｂ〜７７ｂは、シフト動作を早期に終了させることのできるリセットユニット２２ｂを形成している。

リセットエレメント７２ｂ〜７７ｂは、すべて同一に実施されており、従って、以下のリセットエレメント７２ｂの説明は、残りのリセットエレメント７３ｂ〜７７ｂにも同様に当てはめることができる。リセットエレメント７２ｂは、スライディングパス底面レベル７８ｂより高い突出部として実施されており、第１のスライディングパス３６ｂの中に完全に配置されている。リセットエレメント７２ｂの部分では、スライディングパス底面８０ｂの半径方向の高さ７９ｂが徐々に増加、又は第１のスライディングパス３６ｂの半径方向の深さが徐々に減少する。シフティングゲート底面レベル４２ｂとスライディングパス底面レベル７８ｂとの間の距離によって形成され、第１のスライディングパス３６ｂの半径方向の深さに該当する、スライディングパスの半径方向の広がり８１ｂは、この場合常にゼロよりも大きい（図６を参照）。

リセットエレメント７２ｂ〜７７ｂによって、両方のカムエレメント１１ｂ、１２ｂは、任意のシフト位置に切り替えられることができる。例えば、カムエレメント１１ｂをゼロリフトのシフト位置からフルリフトのシフト位置に切り替え、カムエレメント１２ｂをゼロリフトのシフト位置から中間リフトのシフト位置に切り替える場合、第１のシフトエレメント２５ｂが送り出され、進入エレメント３８ｂによって第１のスライディングパス３６ｂとかみ合わされる。

続くシフトセグメント１４ｂによって、第１のカムエレメント１１ｂは、ゼロリフトのシフト位置から中間リフトのシフト位置に動かされる。シフトセグメント１４ｂの後に、リセットエレメント７２ｂを備える中間セグメント２９ｂが続く。シフトエレメント２５ｂがリセットエレメント７２ｂによってニュートラル位置に動かされることを防止するため、第１のアクチュエータ２７ｂの電磁ユニット５６ｂが通電され、シフトエレメント２５ｂは、中間セグメント２９ｂの形状に従う。引き続き、次のシフトセグメント１６ｂによって、第２のカムエレメント１２ｂが、ゼロリフトのシフト位置から中間リフトのシフト位置に動かされる。シフトセグメント１６ｂの後に、リセットエレメント７４ｂを備える中間セグメント３１ｂが続く。シフトエレメント２５ｂが中間セグメント３１ｂを通過している間、アクチュエータ２７ｂは再び通電され、シフトエレメント２５ｂは、中間セグメント３１ｂの形状に従う。続くシフトセグメント１８ｂによって、第１のカムエレメント１１ｂは、中間リフトのシフト位置からフルリフトのシフト位置に切り替えられる。シフトセグメント１８ｂの後に、リセットエレメント７６ｂを備える中間セグメント３３ｂが続く。シフトエレメント２５ｂが中間セグメント３３ｂを通過している間、アクチュエータ２７ｂの通電は省略される。これによって、シフトエレメント２５ｂは、リセットエレメント７６ｂによってニュートラル位置に戻され、これによって、シフトエレメント２５ｂは第１のスライディングパス３６ｂのかみ合いから外れ、第２のカムエレメント１２ｂは、中間リフトのシフト位置に留まる。

説明したシフト動作と同様に、その他のシフト動作が実施可能である。これらのシフト動作は、同じスキーマに従って進行し、上述の説明又は図から直接生じているため、ここでは詳しい説明は省略する。

Claims (9)

1. 軸方向に移動可能な少なくとも１つのカムエレメントを、シフティングゲート（１３ａ；１３ｂ）によって少なくとも３つのシフト位置に切り替えるように構成されている作動装置（１０ａ；１０ｂ）を備える、内燃機関のバルブ駆動装置であって、
   前記カムエレメントが、第１のカムエレメント（１１ａ；１１ｂ）と第２のカムエレメント（１２ａ；１２ｂ）とを有し、
   前記シフティングゲート（１３ａ；１３ｂ）が、前記カムエレメントをシフト方向に動かすように前記第１のカムエレメント（１１ａ；１１ｂ）と前記第２のカムエレメント（１２ａ；１２ｂ）とに跨って形成されていることを特徴とするバルブ駆動装置。
2. 前記作動装置（１０ａ；１０ｂ）がゼロリフト、中間リフト及び／又はフルリフトに切り替えるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ駆動装置。
3. 前記作動装置（１０ａ；１０ｂ）が、シフト動作を終了するために構成されているリセットエレメント（２２ａ）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のバルブ駆動装置。
4. 前記シフティングゲート（１３ａ；１３ｂ）が、シフト動作を終了するために構成されているリセットユニット（２２ｂ）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
5. 前記リセットエレメント（２２ａ）または前記リセットユニット（２２ｂ）が、前記第１のカムエレメント（１１ａ；１１ｂ）の移動後、すぐにシフト動作を終了させるように構成されていることを特徴とする、請求項３または４に記載のバルブ駆動装置。
6. 前記リセットエレメント（２２ａ）または前記リセットユニット（２２ｂ）が、前記第２のカムエレメント（１２ａ；１２ｂ）の移動後、シフト動作を終了させるように構成されていることを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
7. 前記リセットエレメント（２２ａ）が、シフトエレメント（２５ａ；２６ａ）を備える少なくとも１つのシフトユニット（２３ａ；２４ａ）を有しており、前記シフトエレメントは、アクチュエータ（２７ａ；２８ａ）によってニュートラル位置に動かされるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のバルブ駆動装置。
8. 前記シフティングゲート（１３ｂ）が、シフト動作を終了するために構成されている少なくとも１つの中間セグメント（２９ｂ〜３４ｂ）を有し、前記中間セグメント（２９ｂ〜３４ｂ）が前記リセットユニット（２２ｂ）を有することを特徴とする、請求項４に記載のバルブ駆動装置。
9. 軸方向に移動可能な少なくとも１つのカムエレメントを、シフティングゲート（１３ａ；１３ｂ）によって少なくとも３つのシフト位置に切り替えるように構成されている作動装置（１０ａ；１０ｂ）を備える、内燃機関のバルブ駆動装置の駆動方法であって、
   前記カムエレメントが、第１のカムエレメント（１１ａ；１１ｂ）と第２のカムエレメント（１２ａ；１２ｂ）とを有し、
   前記シフティングゲート（１３ａ；１３ｂ）が、前記カムエレメントをシフト方向に動かすように前記第１のカムエレメント（１１ａ；１１ｂ）と前記第２のカムエレメント（１２ａ；１２ｂ）とに跨って形成されていることを特徴とするバルブ駆動装置の駆動方法。

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