JP5778785B2 - 内燃機関バルブトレイン装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段に従った内燃機関バルブトレイン装置に関する。

特許文献１により、互いに独立して軸方向にスライド可能なカム要素と、カム要素をスライドさせるための切替えゲートとを備えた内燃機関バルブトレイン装置がすでに公知である。

独国特許出願公開第１０２００４０２１３７５Ａ１号明細書

本発明の課題は、異なったバルブ動作時間を持つ、少なくとも３つの直列に配置されたシリンダーを備えた内燃機関のためのバルブリフト切替え装置を提供することである。本課題は、本発明に従い、請求項１の特徴によって解決される。さらなる有利な実施形態は、従属請求項によって開示される。

本発明は、少なくとも１つの軸方向にスライド可能なカム要素と、少なくとも１つのカム要素と連結されている切替えゲートとを備え、この切替えゲートが、少なくとも１つのコースセグメントと少なくとも１つの切替えセグメントとを具備した少なくとも１つのゲートパスを、少なくとも１つのカム要素をスライドさせるために備えている内燃機関バルブトレイン装置に基づいている。

本発明は、コースセグメントと切替えセグメントとが少なくとも１つの部分範囲で少なくとも部分的に一体的に形成されていることを提案する。それによって、コースセグメントと切替えセグメントとが占めている角度範囲が、有利に短く保たれることができ、それによってゲートパスが有利に多数の切替えセグメントを備えることができる。特に、それによって少なくとも３つの切替えセグメントを備えた連続したゲートパスが実現されることができ、それによって異なったバルブ動作時間を持つ、少なくとも３つの直列に配置されたシリンダーを備えた内燃機関のためのバルブリフト切替え装置を実現することができる。「切替えゲート」という言葉は、ここでは少なくとも１つのカム要素を軸方向で調整するためのユニットと理解され、これは少なくとも１つのゲートパスを有し、このゲートパスは回転動作を軸方向の調整力に変換するために備えられている。「ゲートパス」は、特に切替えピンの片側又は両側を強制的に案内するパスであると理解される。ゲートパスは好ましくは、ウェブの形で、スリットの形で、及び／又は溝の形で形成されている。切替えピンは好ましくは突起部を取り囲む切替えシューの形で、スリット内に係合したピンの形で、及び／又は溝内に案内されたピンの形で形成されている。

ここで「コースセグメント」とは、少なくとも１つの半径方向傾斜を備えたゲートパスのセグメントであると理解される。「半径方向傾斜」は、特にゲートパスがこのセグメント内で傾斜を備えており、これによってゲートパスの経路が少なくとも１つのカム要素の主回転軸を囲む円周から半径方向へそれ、それによってカムシャフトの回転運動が半径方向に作用する力に変換され得るものと理解される。コースセグメントは、ゲートパスのコースインセグメントとして、又はゲートパスのコースアウトセグメントとして形成されていることが好ましい。ここで「コースインセグメント」とは、特に半径方向傾斜が回転方向に増大する実効高さを生じさせるセグメントであると理解される。ここで「コースアウトセグメント」とは、特に半径方向傾斜が回転方向に減少する実効高さを生じさせるセグメントであると理解される。「回転方向」とは、特にこれに沿ってカム要素がバルブ操作時に回転動作によって作用される回転の方向であると理解される。

ここで「切替えセグメント」とは、特に少なくとも１つの軸方向傾斜を備えたセグメントと理解される。「軸方向傾斜」とは、特にゲートパスがこのセグメントで傾斜を備え、これによってゲートパスの経路が少なくとも３つのカム要素の主回転軸を囲む円周から軸方向に外れており、それによってカムシャフトの回転動作が軸方向に作用する力に変換され得るものであると理解される。ここで「セグメント」とは、特に定義された機能、例えば少なくとも１つのカム要素の切替え、切替えピンのコースイン、又は切替えピンのコースアウトが割り当てられている、ゲートパスの一部と理解される。基本的にその際ゲートパスは、複数の相前後して配置された同じ種類のセグメント、例えば複数の切替えセグメントが、異なった機能、例えば異なったカム要素の切替えを備えることができる。文中における「一体的に」とは、ゲートパスが部分範囲で二重機能性を備えている、つまり同時に切替えピンのコースイン又はコースアウトが少なくとも１つのカム要素を切り替えるために備えられていると特に理解される。

さらに、少なくとも１つのコースセグメントが、半径方向傾斜のみを備えた部分範囲を含んでいることが提示される。それによってコースセグメントは部分的に切替えセグメントから分離され、それによって切替えピンが特に確実にゲートパスにコースインすることができる。文中における「〜のみ」とは、特にコースセグメントがこの部分範囲でただ増大又は減少する実効高さだけを備えていることであると理解される。これに関して特に、ゲートパスはこの部分範囲で軸方向傾斜を備えていない。

加えて、切替えセグメントが軸方向傾斜のみを備えた部分範囲を含んでいることが提示される。それによって、切替えセグメントは少なくとも１つのカム要素を切り替えるために必要な長さを備えることができ、この長さは切替えピンに作用する力を十分に小さく保つことができる。切替えセグメントは少なくとも６０度のカムシャフト角度の長さを備えることが好ましく、その際少なくとも８０度のカムシャフト角度が有利であり、少なくとも１００度のカムシャフト角度が特に有利である。「角度範囲」とは、特に円周方向へのカム要素の延長部であると理解される。「〜度のカムシャフト角度」で示される角度は、特にカムシャフトに関係する角度を示すと理解される。つまりカムシャフトの１回転が３６０度のカムシャフト角度に相当する。

特に有利な一実施形態では、少なくとも１つのゲートパスが少なくとも１つの部分範囲で軸方向傾斜及び半径方向傾斜を備え、この部分範囲にはコースセグメント及び切替えセグメントが一体的に形成されることが提示される。これによって、コースセグメント及び切替えセグメントが一体的に形成されている部分範囲を、特に有利に形成することができる。

本発明の一発展形態では、内燃機関バルブトレイン装置が少なくとも２つのゲート要素を備え、このゲート要素がそれぞれ、少なくとも１つのコースセグメントの一部を形成していることが提示される。コースセグメントを２つのゲート要素に配分することにより、切替えセグメントが完全に１つのゲート要素上に配置されることができ、他方で切替えセグメントの上流又は下流に接続されたコースセグメントが十分な角度範囲を備えることができる。「ゲート要素」とは、特にゲートパスを少なくとも部分的に形成する要素と理解される。基本的にゲート要素はカム要素と一体的に形成されてよい。

コースセグメントの半径方向傾斜のみを備えている部分範囲は、少なくとも大部分はゲート要素の１つに配置されていることが好ましい。これによって、コースセグメントと切替えセグメントが一体的に形成されている部分範囲は、好ましくは第２のゲート要素に配置されることができ、それによって切替えセグメントが好ましくは第２のゲート要素の切替えのために備えられることができる。「大部分」とはここでは特に、半径方向傾斜のみを備えている部分範囲の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％、特に好ましくは少なくとも７５％に第１のゲート要素が配置されていることであると理解される。

さらに、好ましくは、切替えセグメントが完全にゲート要素のうちの１つに配置されている。それによって切替えセグメントを使用して有利には第２のゲート要素がスライドされることができ、それによって第２のゲート要素に割り当てられたカム要素の切替え能力は、有利に実現可能である。文中における「完全に」とは、特に第２のゲート要素上に配置されている切替えセグメントが、２つの、第２のゲート要素上に配置された、円周方向に伸びる部分範囲によって限定されることであると理解される。その際好ましくは、部分範囲のうちの１つがコースセグメントによって形成され、第２の部分範囲が移行セグメントによって形成されている。「移行セグメント」とは、特に軸方向傾斜も半径方向傾斜も備えていないゲートパスの部分範囲であると理解される。有利な一実施形態では、すべての切替えセグメントがそれぞれ完全にゲート要素のうちの１つに配置されている。

加えて、内燃機関バルブトレイン装置が少なくとも１つの別のコースセグメントを備えており、このコースセグメントが少なくとも１つの部分範囲に軸方向傾斜を備えていることが提示される。それによって少なくとも１つの別のカム要素の切替え能力が実現されることができ、それによって内燃機関バルブトレイン装置は４気筒以上を備えた内燃機関のために実現できる。

ここで好ましくはコースセグメントの少なくとも１つがコースインセグメントであり、コースセグメントの少なくとも１つがコースアウトセグメントである。それによってゲートパスの有利な一実施形態は特に短い長さで達成できる。

特に好ましくは内燃機関バルブトレイン装置は別の切替えセグメントを含み、この切替えセグメントが少なくとも部分的に別のコースセグメントと一体的に形成されている。それによってコースインセグメントは１つの切替えセグメントと一体的に、及びコースアウトセグメントは別の切替えセグメントと一体的に形成されることができ、それによってゲートパスの長さは特に有利に形成されることができる。

その他の利点は、以下の図面の説明によって開示される。図面では、本発明の具体例が示される。図面、説明、請求項中には、多数の特徴が組み合わされて含まれている。当業者はこれらの特徴を目的に合わせて個別としても見なし、有意義な別の組み合わせにまとめる。

本発明に係る内燃機関バルブトレイン装置の斜視図である。 内燃機関バルブトレイン装置の長手方向部分断面図である。 内燃機関バルブトレイン装置の切替えゲートの図である。 切替えゲートのゲートパスの模式図である。 第１の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第１の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第１の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第１の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第１の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第２の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第２の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第２の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第２の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。 第２の切替え方向に沿った切替えプロセスの図である。

図１〜図１４は、本発明による内燃機関バルブトレイン装置を示す図である。内燃機関バルブトレイン装置は、少なくとも３つの直列に配置された、異なったバルブ動作時間を備えたシリンダーを有する内燃機関のために備えられている。内燃機関バルブトレイン装置は内燃機関のために使用されることができ、この内燃機関では例えば３気筒直列エンジン又は６気筒Ｖ型エンジンのように１列にシリンダーが３つだけ配置されている。しかし、この内燃機関バルブトレイン装置は、例えば、隣接したシリンダーがそれぞれ同一の又は少なくとも類似したバルブ動作時間を有する６気筒直列エンジンのように、それぞれが対になって同一の又は少なくとも類似したバルブ動作時間を有するシリンダーが１つの列に６つ配置される内燃機関にも使用可能である。

内燃機関バルブトレイン装置は、カム要素１０、１１、１２を具備したカムシャフト３３を含んでいる。これらカム要素１０、１１、１２は、カムキャリアとして形成されている。各カム要素１０、１１、１２上には少なくとも１つのカム３４が配置されており、このカムは異なったバルブリフトカーブを具備した２つの部分カム３５、３６を備えている。カム３４における１つの各部分カム３５、３６は、それぞれが直接隣接して配置されている。カム要素１０、１１、１２は、軸方向へスライド可能である。カム要素１０、１１、１２の中の１つが軸方向へスライドされることにより、カム３４内で１つの部分カム３５から別の部分カム３６への切り替えがなされる。このカム要素１０、１１、１２の各々は、１つ又は複数のシリンダーのために異なったバルブリフトに切り替えられる２つの個別の切り替え位置を備え、これらシリンダーは対応するカム要素１０、１１、１２に割り当てられている。

カム要素１０、１１、１２を配置するために、カムシャフト３３はドライブシャフト３７を含む。ドライブシャフト３７は詳細には図示していないクランクシャフトとの接続のためにクランクシャフト接続部を含んでいる。クランクシャフト接続部は、カムシャフト３３とクランクシャフトとの間の位相位置を調節するために設けられているカムシャフトアジャスタによって形成されていてもよい。

カム要素１０、１１、１２は、軸方向にスライド可能に、及び非回転にドライブシャフト３７に配置されている。ドライブシャフト３７は、その外周に平歯車を備えている。カム要素１０、１１、１２は、その内周に対応する平歯車を備えており、これがドライブシャフト３７の平歯車にかみ合う。

さらに内燃機関バルブトレイン装置は切替えゲート１３を含んでいる。この切替えゲート１３は、３つのカム要素１０、１１、１２を切替えプロセス中に順次連続してスライドさせるために備えられている。カム要素１０、１１、１２をスライドさせるために切替えゲート１３は２つのゲートパス１４、１５を含む。第１のゲートパス１４はカム要素１０、１１、１２を第１の切替え方向に沿って第１の切替え位置から第２の切替え位置にスライドさせるために備えられている（図５〜図９を参照）。第２のゲートパス１５は、カム要素１０、１１、１２を第２の切替え方向に沿って第２の切替え位置から第１の切替え位置へスライドさせるために備えられている（図１０〜図１４を参照）。

さらに、内燃機関バルブトレイン装置は切替えユニット３０を備えており、これは切替えピン３１、３２をゲートパス１４、１５に係合させるために備えられている。切替えユニット３０は、ステータハウジング３８を備えており、このステータハウジングは詳細には図示していない内燃機関のエンジンブロックと固定的に接続されている。切替えピン３１、３２はその主延長方向に沿ってスライド可能にステータハウジング３８内に配置されている。ゲートパス１４、１５は溝として形成され、その中では切替えピン３１、３２が少なくとも部分的に両側とも強制的に導かれることができる。第１の切替え方向への切替えプロセス時に、第１の切替えピン３１が第１のゲートパス１４に係合するように導かれる。第２の切替え方向への切替えプロセスでは、第２の切替えピン３２が第２のゲートパス１５に係合するように導かれる。

ゲートパス１４、１５は、複数の切替えセグメント２０、２１、２２、２３、２４、２５を備えている。第１のゲートパス１４は、３つのカム要素１０、１１、１２を第１の切り替え方向へ切り替えるための３つの切替えセグメント２０、２１、２２を含んでいる。切替えセグメント２０、２１、２２は、それぞれカム要素１０、１１、１２のうちの１つに正確に割り当てられている。さらにゲートパス１４は、コースインセグメントとして形成されたコースセグメント１６及びコースアウトセグメントとして形成されたコースセグメント１８を含んでいる。第２のゲートパス１５は同様に形成されている。第２のゲートパス１５は、３つの切替えセグメント２３、２４、２５、コースインセグメントとして形成されているコースセグメント１７及びコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１９を含む。

切替えセグメント２０、２１、２２、２３、２４、２５は、それぞれ１つの軸方向傾斜を備えている。軸方向傾斜によって、対応する切替えピン３１、３２が対応する切替えセグメント２０、２１、２２、２３、２４、２５と係合している場合に、対応する切替えセグメント２０、２１、２２、２３、２４、２５に割り当てられたカム要素１０、１１、１２がスライドされる。コースセグメント１６、１７は半径方向傾斜を備えている。ゲートパス１４、１５は、溝として形成されており、コースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６、１７の部分範囲内に連続的に増大する深さを備えている。コースインセグメント１６、１７と、それに対応してコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８、１９の間にある範囲では、対応するゲートパス１４、１５が実質的に一定の深さを備えている。コースセグメント１８、１９の範囲には、対応するゲートパス１４、１５が連続的に減少する深さを備えている。

２つのゲートパス１４、１５は、それぞれ連続している。つまり対応するコースセグメント１８、１９を通ってゲートパス１４、１５とそれぞれ係合された切替えピン３１、３２は、コースセグメント１８、１９を使用して切替えピン３１、３２が再度ゲートパス１４、１５から解放される前に、対応するゲートパス１４、１５の切替えセグメント２０、２１、２２、２３、２４、２５を連続して通り抜ける。カム要素１０、１１、１２は、これによって連続して順次切り替えられる。その際１つの切替えプロセスでは、第１の切替え方向に沿って、まず最初に軸方向外側のカム要素１０が、続いて軸方向中央のカム要素１１が、最後に軸方向外側のカム要素１２が切り替えられる。もう１つの切替えプロセスでは、第２の切替え方向に沿ってまず最初に軸方向中央のカム要素１１が、続いて軸方向外側のカム要素１２が、そして最後に軸方向の外側のカム要素１０がスライドされる。したがって２つの切替えプロセスは、カム要素１０、１１、１２の切替え順序に関しては対称ではない。

２つのゲートパス１４、１５を形成するために、内燃機関バルブトレイン装置は３つのゲート要素２６、２７、２８を含んでいる。第１のゲート要素２６は、第１のカム要素１０と一体的に形成されている。第２のゲート要素２７と第２のカム要素１１は同様に一体的に形成されている。第３のゲート要素２８は、第３のカム要素１２から間隔をあけて配置されており、非回転に及び軸方向に不動に、第３のカム要素１２と接続されている。

切替えゲート１３は、軸方向外側のカム要素１０と軸方向中央のカム要素１１が互いに隣接しているカムシャフト３３の範囲に配置されている。２つのゲート要素２６、２７はこの範囲で、それぞれ１２０度のカムシャフト角度の角度範囲のみを占めている。第３のゲート要素２８は同様に、カム要素１０、１１が互いに隣接しているカムシャフト３３の範囲に配置されている。ゲート要素２８は、同様に角度範囲１２０度のカムシャフト角度を占めている。したがって切替えゲート１３の範囲ではゲート要素２６、２７、２８がほぼ同じ大きさの角度範囲を占めている。カムシャフト３３が３６０度カムシャフト角度回転すると、それにより連続して第１のゲート要素２６、第２のゲート要素２７及び第３のゲート要素２８が切替えユニット３０の方を向く。

３つのゲート要素２６、２７、２８はゲートパス１４、１５を形成する。ゲートパス１４、１５は溝として形成されており、直接ゲート要素２６、２７、２８に設けられている。その際３つのゲート要素２６、２７、２８はそれぞれ１つのゲートパス１４、１５を形成する。

ゲートパス１４におけるコースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６は、第３のゲート要素２８上で始まり、第１のゲート要素２６上で終わる。ゲートパス１４の第１の切替えセグメント２０は、完全に第１のゲート要素２６上に配置されている。ゲートパス１４の第２の切替えセグメント２１は、完全に第２のゲート要素２７上に配置されている。ゲートパス１４の第３の切替えセグメント２２は、第３のゲート要素２８上に配置されている。ゲートパス１４におけるコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８は、第３のゲート要素２８から第１のゲート要素２６まで伸びている。ゲートパス１４はこれによって３６０度のカムシャフト角度より大きい角度で伸びている。

ゲートパス１５のコースセグメント１７は第１のゲート要素２６上で始まり、第２のゲート要素２７上で終わる。ゲートパス１５の第１の切替えセグメント２３は第２のゲート要素２７に配置されている。ゲートパス１５の第２の切替えセグメント２４は、第３のゲート要素２８上に配置されている。ゲートパス１５の第３の切替えセグメント２５は、第１のゲート要素２６上に配置されている。ゲートパス１５のコースセグメント１９は、第３のゲート要素２８から第１のゲート要素２６まで伸びている。ゲートパス１５はこれによって同様に３６０度のカムシャフト角度より大きい角度で伸びている。

第３のゲート要素２８及び軸方向外側のカム要素１２は、移動可能に互いに連結されている（図２参照）。ドライブシャフト３７は、少なくとも部分的に中空シャフトとして形成されている。内燃機関バルブトレイン装置は接続ユニット２９を含み、この接続ユニットはゲート要素２８を第３のカム要素１２と連結する。接続ユニット２９は連結棒３９を含み、この連結棒はドライブシャフト３７内に通されている。ドライブシャフト３７は、第１の開口部と第２の開口部とを含み、第１の開口部を通って連結棒３９がゲート要素２８と連結され、第２の開口部を通って連結棒３９がカム要素１２と連結されている。カム要素１２は、それによって少なくともほとんど固定的にゲート要素２８の軸方向の動きに連結されている。ドライブシャフト３７を介してカム要素１２とゲート要素２８は非回転に互いに結合されている。

第１のゲートパス１４は、カム要素１０、１１、１２を第１の切替え方向への調整するために備えられている。第２のゲートパス１５は、第１のゲートパス１４に対して位相をずらした鏡像として配置される。したがって第２のゲートパス１５は構造的に第１のゲートパス１４に相当する。２つのゲートパス１４、１５の違いは、第２のゲートパス１５の切替えセグメント２３、２４、２５の軸方向の傾斜が、第１のゲートパス１４の切替えセグメント２０、２１、２２の軸方向の傾斜に対して逆の方向に向けられていることである。加えて第２のゲートパス１５の始まりが第１のゲートパス１４の始まりに対して位相をずらされている。したがって構造的に類似しているために、以下では特に第１のゲートパス１４に付いて記載し、その記載は位相のずれを考慮して基本的に第２のゲートパス１５に同様に当てはめることができる。

ゲートパス１４におけるコースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６及び第１の切替えセグメント２０は部分的に一体的に形成されている。コースセグメント１６と切替えセグメント２０が一体的に形成されている部分範囲では、ゲートパス１４が軸方向傾斜と半径方向傾斜を備えている。また、コースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８及び切替えセグメント２２が部分的に一体的に形成されている。コースセグメント１８と切替えセグメント２２が一体的に形成されている部分範囲では、ゲートパス１４が同様に軸方向傾斜と半径方向傾斜を備えている。

コースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６、切替えセグメント２０、２２及びコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８は、部分的にやはり別々に形成されている。ゲートパス１４は始まりを基点に、半径方向傾斜のみ備えた部分範囲を含む。この部分範囲ではゲートパス１４が円周方向に伸び、増大する半径方向深さのみを備えており、コースセグメント１６が切替えセグメント２０とは別々に形成されている。この部分範囲ではコースセグメント１６と切替えセグメント２０が別々に形成されており、大部分がゲート要素２８に配置されている。

切替えセグメント２０とコースセグメント１６が一体的に形成されている範囲は、半径方向傾斜のみを備えた部分範囲につながっている。切替えセグメント２０、及び、それによりコースインセグメント１６と切替えセグメント２０が一体的に形成されている部分範囲も、完全にカム要素１０上に配置されている。

この部分範囲には、ゲートパス１４が軸方向傾斜のみを備えた、ゲートパス１４の部分範囲がつながっている。この部分範囲では、切替えセグメント２０とコースセグメント１６が再度別々に形成されている。ゲートパス１４は、この部分範囲ではほぼ一定の深さを備えている。

切替えセグメント２０にはゲートパス１４が半径方向傾斜も軸方向傾斜も備えていない移行セグメント４０が続いている。移行セグメント４０により、カム要素１０からカム要素１１への移行がなされる。移行セグメント４０は、部分的にカム要素１０によって形成されている。移行セグメント４０は、２つの切替えセグメント２０、２１の間に配置されている。

ゲート要素２７上に配置されたゲートパス１４の一部は、実質的に一定の深さを備えている。ゲート要素２７は、移行セグメント４０の別の一部を形成する。加えて切替えセグメント２１は完全にカム要素１１上に配置されている。

切替えセグメント２１と切替えセグメント２２との間の移行のために、ゲートパス１４は半径方向傾斜も軸方向傾斜も備えていない別の移行セグメント４１を含んでいる。この別の移行セグメント４１は、切替えセグメント２１に続く。移行セグメント４１は部分的にカム要素１１により、及び部分的にゲート要素２８により形成されている。

切替えセグメント２２はカム要素１２に割り当てられており、移行セグメント４１に続く。直接移行セグメント４１に続く部分範囲では、ゲートパス１４が、まず軸方向傾斜のみを備えている。切替えセグメント２２は、最初はコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８とは別々に形成されている。

その後の移行で、ゲートパス１４は、また軸方向傾斜と半径方向傾斜を備えた部分範囲を備える。この部分範囲では、切替えセグメント１８とコースセグメント２２が一体的に形成されている。コースセグメント１８と切替えセグメント２２が一体的に形成されているこの部分範囲では、ゲートパス１４は減少する深さを備えている。この部分範囲には、コースセグメント１８が切替えセグメント２２とは別々に形成された部分範囲がつながっている。この最後の部分範囲では、ゲートパス１４は半径方向傾斜のみを備えている。コースセグメント１８が切替えセグメント２２とは別々に形成されているこの部分範囲の大部分は、第１のゲート要素２６により形成されている。

切替えユニット３０の切替えピン３１、３２は、それぞれ２つの切替え方向のいずれかのために備えられ、この方向にカム要素１０、１１、１２がスライドされることができる。第１の方向にカム要素１０、１１、１２をスライドするために、第１の切替え方向のために備えられた切替えピン３１が退出する。カムシャフト３３の回転運動は、切替えピン３１を第１のゲートパス１４の、コースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６と係合させる（図５参照）。カムシャフト３３のさらなる回転運動により、切替えピン３１は軸方向の力をカム要素１０、１１、１２の１つに作用させることなく、まず部分的に、ゲートパス１４にコースインする。

カムシャフト３３のさらなる回転運動により、切替えピン３１は、第１のゲート要素２６上に配置され且つ第１のカム要素１０に割り当てられている切替えセグメント２０（図６参照）と係合する。切替えセグメント２０がコースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６と一体的に形成されるため、切替えピン３１はさらにコースセグメント１６と係合する。カムシャフト３３の回転運動はそれによって軸方向の力がカム要素１０に作用し、その間切替えピン３１は引き続きゲートパス１４にコースインする。切替えピン３１が切替えセグメント２０に係合し、カムシャフト３３が回転運動することで、カム要素１０は第１の切替え位置から第２の切替え位置へスライドされる。

切替えピン３１が切替えセグメント２０を完全に通り抜けた後、カム要素１０は第２の切替え位置に切り替えられる。さらなる回転運動により、切替えピン３１は第１の移行セグメント４０に係合する。カムシャフト３３の回転運動は、第１のゲート要素２６上に配置されたゲートパス１４の一部から、第２のゲート要素２７上に配置されているゲートパス１４の一部に切替えピン３１が受け渡されるよう働く。

さらなる回転運動により、切替えピン３１は、第２のゲート要素２７上に配置され且つ第２のカム要素１１に割り当てられている切替えセグメント２１と係合する（図７参照）。カムシャフト３３の回転運動及び切替えピン３１の切替えセグメント２１への係合により、カム要素１１に軸方向の力が作用し、この力によりカム要素１１が第１の切替え位置から第２の切替え位置にスライドされる。切替えピン３１が切替えセグメント２１を完全に通り抜けた後、カム要素１１は第２の切替え位置に切り替えられる。

カムシャフト３３のさらなる回転運動により、切替えピン３１は移行セグメント４１を通って第２のゲート要素２７から第３のゲート要素２８へ受け渡される。切替えピン３１はそれによって、第３のゲート要素２８上に配置され且つカム要素１２に割り当てられている切替えセグメント２２と係合する。

切替えセグメント２２が部分的にコースアウトセグメント１８と別々に形成されているため、カムシャフト３３の回転運動及び切替えピン３１のゲートパス１４への係合は、まず軸方向力だけがカム要素１２に作用する。さらなる回転運動により、切替えピン３１は、切替えセグメント２２とコースセグメント１８とが一体的に形成されている部分範囲に到達する（図８参照）。切替えピン３１は、それによってコースアウトする一方で、カム要素１２にさらに力が作用し、この力によってカム要素１２が第１の切替え方向に沿ってスライドする。

切替えピン３１が切替えセグメント２２を通り抜けるとすぐに、カム要素１２も第２の切替え位置に切り替えられる。その後切替えセグメント２２から別に作り上げられたコースアウトセグメント１８により、切替えピン３１はさらにコースアウトする（図９参照）。コースアウト中に切替えピン３１はカムシャフト３３の回転運動及びゲートパス１４の半径方向傾斜によってステータハウジング３８へ押し込まれる。切替えピン３１がコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８を完全に通り抜けるとすぐに、第１の切替え位置から第２の切替え位置へのカム要素１０、１１、１２の切替えプロセスは完了する。

第２の切替え方向への切替えプロセスは第２のゲートパス１５を使用して相似に行われる。ゲートパス１５のコースセグメント１７へのコースイン後（図１０参照）、切替えピン３２はコースセグメント１７と切替えセグメント２３を通り抜ける（図１１参照）。続いて切替えピン３２は、移行セグメント４２を使用して後続の切替えセグメント２４に受け渡される（図１２参照）。切替えピン３２は移行セグメント４３を使用して、切替えセグメント２５に受け渡され（図１３参照）、続いてコースアウトセグメント１９を使用してコースアウトする（図１４参照）。

コースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６、１７は、それぞれ角度範囲約１１０度のカムシャフト角度を占める。切替えセグメント２０、２１、２２、２３、２４、２５は、同様にそれぞれ角度範囲約１１０度のカムシャフト角度を占める。移行セグメント４０、４１、４２、４３は、それぞれ角度範囲約１０度のカムシャフト角度を占める。コースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８、１９は、それぞれ角度範囲約９５度のカムシャフト角度を占める。

コースセグメント１６と第１のゲートパス１４の第１の切替えセグメント２０は、角度範囲約４０度のカムシャフト角度で一体的に形成されている。第１のゲートパス１４の最後の切替えセグメント２２とコースセグメント１８は、同様に角度範囲約４０度のカムシャフト角度で一体的に形成されている。第２のゲートパス１５は、相似に形成されている。ゲートパス１４、１５は、それによってそれぞれ長さ約４７５度のカムシャフト角度を備えている。ゲートパス１４、１５のコースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６、１７及びコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメント１８、１９は、それによってそれぞれ部分的に軸方向に並んで配置されている。

切替えピン３１、３２が、コースインセグメントとして形成されている、対応するコースセグメント１６、１７を省略して、誤って直接切替えセグメント２０、２１、２２、２３、２４、２５の１つにコースインすることを防止するため、内燃機関バルブトレイン装置はカバーユニット４４を含む（図３を参照）。カバーユニット４４は、ゲートパス１４、１５の未使用部分をカバーするために備えられている。

第１のゲートパス１４を部分的にカバーするためにカバーユニット４４は第１のカバー要素４５を含み、このカバー要素はコースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６を形成する第１のゲート要素２６と固定的に接続されている。カバー要素４５により、カム要素１０、１１、１２が切替え位置の１つに配置される作動状態において、第２のゲート要素２７の切替えセグメント２１と第３のゲート要素２８の切替えセグメント２２が覆われる。コースインセグメントとして形成されているコースセグメント１６と第１のゲート要素２６の切替えセグメント２０は覆われていない。第１のカム要素１０を第１の切替えセグメント２０を使用してスライドさせることで、第１のゲート要素２６と連結されているカバー要素４５は、第２のゲート要素２７の切替えセグメント２１と第３のゲート要素２８の切替えセグメント２２を開放する。切替えピン３１はそれによって、第１のゲート要素２６上に配置されたゲートパス１４の一部だけを通って、第２のゲート要素２７上及び第３のゲート要素２８に配置されたゲートパス１４の切替えセグメント２１、２２に入り、ゲートパス１４にコースインすることができる。

第２のゲートパス１５を部分的にカバーするために、カバーユニット４４は第２のカバー要素４６を含む。第２のカバー要素４６は、第１のカバー要素４５と相似に形成されている。ここで２つのカバー要素４５、４６はスリーブ形状に形成されており、対応する切替え位置で切替えゲート１３の一部を取り囲み、それによってゲートパス１４、１５が部分的にカバーされる。カバー要素４５、４６は、角度範囲約２４０度のカムシャフト角度を占める。コースインセグメント１６、１７は、部分的にカバー要素４５、４６内に取り付けられている。

切替えユニット３０は双安定に形成されている。２つの切替えピン３１、３２は、操作されていない状態で、退出する切替え位置にも進入する切替え位置にも不動に留まることができる。切替えピン３１、３２は、その際不安定な中央位置を備えている。切替えピン３１、３２の１つが退出する切替え位置と中央位置の間にあると、対応する切替えピン３１、３２は自立的に退出する切替え位置に切り替わる。切替えピン３１、３２の１つが進入する切替え位置と中央位置に間にあると、対応する切替えピン３１、３２は自立的に進入する切替え位置に切り替わる。

切替えピン３１、３２の退出のために、切替えユニット３０は電動アクチュエータユニットを含み、これを使って切替えピン３１、３２に退出のための力をかけることができる。切替えピン３１、３２はその際互いに独立して退出可能である。アクチュエータユニットは切替えピン３１、３２の退出のためにのみ備えられている。切替えピン３１、３２の進入のために、切替えゲート１３が備えられている。切替えピン３１、３２が対応するゲートパス１４、１５からコースアウト中、切替えピン３１、３２は不安定な中央位置を通過し、自立的に進入する。したがって、切替えピン３１、３２の進入のために、ゲートパス１４、１５におけるコースアウトセグメントとして形成されているコースアウトセグメント１８、１９が備えられている。

カム要素１０、１１、１２が切替え位置に係止するため、内燃機関バルブトレイン装置はラッチユニット４７を備えている。カム要素１０、１１、１２はそれぞれ２つのラッチ位置を備えている。ラッチユニット４７は、複数のラッチ凹部４８、４９、５０を含みこのラッチ凹部はカム要素１０、１１、１２の内側に設けられている。加えてラッチユニット４７は複数のスラストピース５１、５２、５３を含み、これらスラストピースは固定的にドライブシャフト３７と接続されている。スラストピース５１、５２、５３を使用して、カム要素１０、１１、１２がドライブシャフト３７に対してロックされる。

切替えピン３１、３２が対応するゲートパス１４、１５を通過する際にカム要素１０、１１及びゲート要素２８に係合する順番は、基本的に任意とすることができる。例えば、ゲート要素２８がコースインセグメントとして形成されているコースセグメント備え、その際ゲート要素２８に続いてゲート要素２７が配置され、ゲート要素２６がコースアウトセグメントとして形成されているコースセグメントを備えることが考えられる。カム要素１０、１１、１２がそれによってスライドされる順番は基本的に自由に決められる。

Claims (6)

1. 少なくとも１つの軸方向にスライド可能なカム要素（１０、１１、１２）と、少なくとも１つのカム要素（１０、１１、１２）と連結されている切替えゲート（１３）とを備え、該切替えゲートが少なくとも１つのコースセグメント（１６、１７、１８、１９）と少なくとも１つの切替えセグメント（２０、２１、２２、２３、２４、２５）を具備した少なくとも１つのゲートパス（１４、１５）を、前記少なくとも１つのカム要素（１０、１１、１２）をスライドさせるために備えている内燃機関バルブトレイン装置において、
   前記コースセグメント（１６、１７、１８、１９）と前記切替えセグメント（２０、２２、２３、２５）とが少なくとも１つの部分範囲で少なくとも部分的に一体的に形成され、
   前記少なくとも１つのコースセグメント（１６、１７、１８、１９）が、半径方向傾斜のみを備えた部分範囲を含み、
   前記少なくとも１つのゲートパス（１４、１５）が、前記コースセグメント（１６、１７、１８、１９）及び前記切替えセグメント（２０、２２、２３、２５）が一体的に形成されている前記部分範囲において軸方向傾斜及び半径方向傾斜を備えている
   ことを特徴とする内燃機関バルブトレイン装置。
2. 前記切替えセグメント（２０、２２、２３、２５）が軸方向傾斜のみを備えた部分範囲を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関バルブトレイン装置。
3. 少なくとも２つのゲート要素（２６、２７、２８）がそれぞれ、前記少なくとも１つのコースセグメント（１６、１７、１８、１９）の一部を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関バルブトレイン装置。
4. 前記半径方向傾斜のみを備えている前記コースセグメント（１６、１７、１８、１９）の前記部分範囲は、少なくとも大部分が前記ゲート要素（２６、２７、２８）の１つに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関バルブトレイン装置。
5. 前記切替えセグメント（２０、２１、２２、２３、２４、２５）が完全に前記ゲート要素（２６、２７、２８）の１つに配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の内燃機関バルブトレイン装置。
6. 前記コースセグメント（１６、１８）の少なくとも１つがコースインセグメントを形成し、前記コースセグメント（１７、１９）の少なくとも１つがコースアウトセグメントを形成することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関バルブトレイン装置。

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