WO2009021667A1 - Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung - Google Patents

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WO2009021667A1
WO2009021667A1 PCT/EP2008/006488 EP2008006488W WO2009021667A1 WO 2009021667 A1 WO2009021667 A1 WO 2009021667A1 EP 2008006488 W EP2008006488 W EP 2008006488W WO 2009021667 A1 WO2009021667 A1 WO 2009021667A1
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WO
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switching
switching means
unit
units
ausführeinheit
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Application number
PCT/EP2008/006488
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Markus Lengfeld
Jens Meintschel
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
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Daimler Ag
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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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

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine valve drive switching device according to the preamble of claim 1.
  • the invention has the object of providing a valve train switching device in such a way that both construction volume and weight as well as costs can be saved at a high reliability.
  • 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 is based on an internal combustion engine valve drive switching device with a switching unit.
  • the switching unit has an execution unit which is provided to execute a second switching operation on the basis of at least one signal, a first switching operation and then independently of an electronic evaluation.
  • a “switching unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit which is intended to effect a switching operation of at least one valve drive.
  • “Provided” is to be understood to mean in particular specially equipped and / or designed.
  • a “signal” is intended in particular to mean a triggering process and / or a sign, such as, for example, a current pulse with a defined meaning and / or an application initiated from outside the execution unit and / or positioning a mechanical component in a switching position and / or mechanical interaction are understood.
  • a "triggering operation” is to be understood as meaning, in particular, a mechanical, electrical, quantum-mechanical and / or electromechanical process, which in particular can lead to a specific positioning of a switching means performs a process once and which in particular of mechanical, quantum mechanical, electrical and / or electromagnetic components and in particular also of electronic components, if they do not affect the process at least insignificantly and particularly advantageous, may be formed.
  • a “switching operation” is to be understood as meaning, in particular, a relative movement and in particular an axial relative movement between two components.
  • a switching operation takes place "after” another switching operation, it shall be understood in particular that the switching operations take place at least partially offset in time and / or particularly are advantageously temporally overlap-free.
  • An electronic "evaluation” is intended to mean, in particular, an electronic classification and / or evaluation of a condition and / or a signal and / or an operation / or electromagnetic means automated execution. With an embodiment according to the invention, a simple construction of the switching unit can be achieved.
  • the execution unit is at least partially formed as a mechanical unit. This can save design costs.
  • the execution unit is at least partially designed as a transmission.
  • the transmission can be designed in particular as a cam gear.
  • the expert appear appropriate sense gearbox conceivable, such as gear transmission, lever mechanism, hydraulic transmission, etc.
  • the execution unit is provided to switch over a valve train and / or change at least one valve lift curve and / or shutdown to effect at least one valve and / or at least one change of operating modes of an internal combustion engine.
  • a simple and efficient operation of the valves of a valve train can be achieved.
  • a "valve train” is to be understood in particular as an assembly which is intended to at least partially permit a gas exchange in internal combustion engines based on a reciprocating piston engine / or at least one function of the valve train and / or changing between different operating modes are understood.
  • valve lift curve is meant the graph of the function obtained by measuring the valve lift, which is measured relative to the cylinder to which the valve is associated, above the rotation angle of the drive shaft associated with the valve train in a Cartesian coordinate system
  • different operating modes should be understood to mean, in particular, the actuation of valves with different control times and / or valve lift curves.
  • a “change of operating modes” is to be understood here in particular as meaning the operation of the internal combustion engine at full load, at partial load, in auto-ignition mode, with cylinder deactivation, with early or late inlet closure or further modes of operation which appear reasonable to the person skilled in the art.
  • the execution unit comprises at least one switching means and at least two switching units, and the execution unit is provided to actuate the switching units independently of one another in at least one operating mode, at least as a function of the positions of the switching units relative to the switching means.
  • switching means is to be understood as meaning, in particular, a means which is intended to effect a switching operation, in particular also in cooperation with at least one switching unit or another unit is intended to effect a switching operation, in particular also in cooperation with at least one switching means or another unit.
  • the execution unit actuates a switching unit
  • it is intended in particular to mean cooperation and / or interaction of the execution unit or parts of the execution unit with the switching unit, which can bring about a switching operation
  • actuation of a switch unit by the lead-out unit does not affect actuation of another switch unit by the lead-out unit
  • a "mode of operation” is to be understood in particular as a mode of operation.
  • the execution unit comprises at least two switching units and at least one switching means, which is provided to actuate the at least two switching units at least partially offset in time in at least one operating mode.
  • the number of required switching means can be reduced.
  • the execution unit has at least two switching units and at least one switching means, which is provided to actuate one of the switching units in dependence on at least one change in position of at least one of the switching units relative to the switching means.
  • the number of required switching units and the number of necessary switching means can be reduced.
  • the execution unit has at least two switching devices assigned to different switching means.
  • a switching operation can be designed in a component saving manner.
  • a "switching direction" is to be understood in particular as meaning a direction in which a component is moved relative to the switching means, in particular translationally moved, in a switching operation effected at least in part by the switching means Basically, superposed movements, such as translational and rotational movements, are also conceivable.
  • the execution unit comprises at least one switching means and at least two switching units corresponding to the switching means, and the switching units are at least partially decoupled in their movement.
  • the switching units can be moved relative to the switching means in different directions.
  • one switching unit may rest relative to the switching means while another switching unit moves relative to the switching means.
  • a switching unit "corresponding" to the switching means is to be understood in particular a switching unit which is designed such that it in a cooperation with the switching means a Switching allows.
  • Switching units which are at least partially “decoupled” in their movement should, in particular, be understood as switching units for which at least one movement of a switching unit relative to the other switching unit runs independently of the latter in at least one operating mode.
  • the execution unit is provided to actuate at least two switching units simultaneously in at least one operating mode. This can be achieved in a structurally simple manner that a switching means can actuate two switching units at least partially decoupled.
  • the execution unit has at least two switching units and at least two control means, which are positioned on mutually facing ends of the at least two switching units of the execution unit.
  • control means is to be understood as meaning, in particular, a means for controlling an operation, in particular for controlling a shift operation.
  • the shift units may be associated with different valves, which may in particular be associated with different cylinders Switching units be associated with only one valve.
  • control link is to be understood in particular at least one molding or several moldings together with their boundaries, which are intended to guide a switching means in at least one switching operation, and individually or together over a certain angular range, as preferably over more than 10 °, advantageously over more than 80 ° and particularly preferably over more than 180 °, in the circumferential direction of a drive shaft or connected to a drive shaft component, wherein the formations may be spatially separated from each other and this spatial separation can be canceled by a switching operation
  • a "formation” is to be understood as meaning an elevation or a recess which may have various forms of extension which appear expedient to the person skilled in the art, such as, in particular, an elongated extension shape.
  • a molding can in particular a slot or a groove.
  • a "slot” is to be understood in particular as meaning a narrow recess, in particular by an “elevation” being meant to be an elevated location in comparison to the area surrounding the location and / or a bulge.
  • Internal combustion engine valve drive switching device at least one control link, which is formed by at least two switching units of the execution unit. This can be realized in a particularly simple manner, a switching device for switching operations in which the switching units are involved.
  • control link is designed such that the switching units can be actuated by a switching means in a defined switching sequence.
  • the Sieuerkuiissen can be used in a continuous operation.
  • a "defined switching sequence" should be understood in particular to take place according to a defined procedure and at least partially offset in time and / or separate switching operations, which are particularly suitable for permanent operation with at least two occurring defined switching sequences.
  • the execution unit has at least one control link and at least one switching means, which are provided to effect a switching of a valve drive by an interaction.
  • a reliable change of valve lift curves can be achieved.
  • the execution unit has at least one switching means and at least one switching unit having at least one control means, wherein the control means and the switching means are provided to change at least one function of the switching unit and / or the switching means due to interaction with each other.
  • a compact switching structure can be achieved.
  • a "function" is meant in particular a mode of action and in particular a mode of action in an interaction with another structural unit, which may be, for example, the switching means or the switching unit.
  • an advantage can be achieved by the function of immersing the switching means in the switching unit and / or pushing out the Switching means of the switching unit and / or an actuation of the switching unit by the switching means and / or a change over of the switching means from a switching unit to another switching unit and / or calming the movement of a switching unit.
  • immersing the switching means in the switching unit it is intended in particular to mean retraction of the switching means in the form of an elevation or pin into a groove or slot of a switching unit or designed as a pin switching means by pushing out of the groove or the slot of the switching unit to be understood.
  • a “calming down" of the movement of a switching unit should also be understood to mean an immobilization of the switching unit relative to the switching means after a movement of the switching unit relative to the switching means.
  • At least one switching means is provided to act on at least one control link in at least one radial direction.
  • a "radial direction” is to be understood as meaning, in particular, a direction radial with respect to a drive shaft.
  • "Actuating" the control link by the switching means should in particular mean that the switching means is intended, in the case of a movement, to form a control link apply and / or act with a force.
  • the execution unit have a camshaft, at least a large part of those shifting units, by which valve lift curves of valves which are assigned to the camshaft changeable, and at least one switching means, which is intended to actuate the switching units.
  • This can be a coherent switching achieved and thus a malfunction of individual cams are prevented.
  • at least fifty percent, in particular at least seventy percent and particularly advantageously at least ninety percent of the total number should be meant by a "majority.”
  • a valve should be "assigned" to a camshaft, in particular, when the valve is directly or indirectly opened by means of the camshaft and / or closed.
  • the execution unit comprises a switching means, which is designed as a switching pin.
  • the Aus.tician comprises at least one switching unit and at least one switching means, which are provided to effect by interacting with each other an axial displacement of the switching unit relative to the switching means and thereby switching a valve train.
  • the valve train can be switched in a structurally simple way.
  • An "axial" displacement of the switching unit should in particular be understood to mean a displacement of the switching unit in a main extension direction of a drive shaft, which may be a camshaft.
  • the execution unit has at least one switching unit, which is designed as an axially displaceable portion of a camshaft with cams with at least partially different contour.
  • the Schaitmaschine can immediately perform a switching operation on a cam.
  • a "cam” is intended in particular to mean a curve-like projection on a shaft which rotates in an operating mode and may be designed as a camshaft.
  • a contour formed at least partially differently is intended in particular to mean a different extent of the projections of different cams and / or a cam are understood.
  • the execution unit comprises at least one switching unit, which has at least two, depending on their position relative to each other at least one switching operation causing switching elements.
  • the execution unit comprises at least one switching unit, which has at least two, depending on their position relative to each other at least one switching operation causing switching elements.
  • the execution unit comprises at least one switching unit with at least one energy storage element, which is provided to at least partially store energy emitted during a switching operation.
  • the energy storage element can be formed by various mechanical, chemical and / or electrical storage elements that appear appropriate to the person skilled in the art.
  • the energy storage element causes by means of a stored energy a switching operation, whereby an advantageous use of energy can be achieved, and in particular a time delay relative to the actuation of the switching unit by the switching means time-delayed axial displacement of a cam can be achieved.
  • the execution unit comprises a switching means, which is designed as a push rod, whereby this can be structurally simple and space-saving integrated and in particular structurally designed simply as springs energy storage elements for a switching operation can be prestressed. It is also proposed that the execution unit has at least one switching means, at least one armature and at least one threaded spindle, which is intended to displace the switching means axially in cooperation with the armature. In this way, an advantageous power flow can be achieved and, in particular, mechanical energy of a rotational movement in the energy storage elements can be stored in a structurally simple manner.
  • FIGS. 7a and 7b show an intermediate state at a fourth step of FIG
  • FIG. 20 is a section through an alternative embodiment of a
  • Fig. 22 is a part of a camshaft
  • Fig. 23 a part of the execution unit.
  • Figure 1 shows an internal combustion engine valve drive switching device with a switching unit 36, the two actuators 64, 65, a camshaft 46 and a Execution unit 38 which is intended to perform a second switching operation on the basis of a signal, a first switching operation and then independently of an electronic evaluation.
  • the execution unit 38 has exclusively mechanical components and is consequently designed as a mechanical unit 40.
  • the execution unit 38 comprises two switching means 3, 4, each formed by a switching pin, which can be actuated by the actuators 64, 65 or moved out of the actuators 64, 65.
  • the execution unit 38 comprises switching units 1, 2, which are parts of the camshaft 46.
  • the switching units 1, 2 have a common main extension direction, which coincides with a main extension direction of the camshaft 46.
  • the switching means 3, 4 also have a common main extension direction which extends radially to the camshaft 46 and to the switching units 1, 2.
  • the Schaitmi ⁇ ei 3, 4 sin ⁇ each provided to actuate the two switching units 1, 2.
  • a switching means 3, 4 which takes place in its main direction of extension to the switching units 1, 2, first a loading of a switching unit 1, 2 and then an interaction between the switching means 3, 4 and the switching units 1, 2 takes place, which is described with reference to Figures 4a to 19b and due to which an axial displacement of the switching units 1, 2 takes place relative to the switching means 3, 4 along the main extension direction of the switching units 1, 2.
  • With the axial displacement of the switching units 1, 2 is an axial displacement of belonging to the switching units 1, 2 cams 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31 instead.
  • the cams 7, 8 and 48, 50 have a different contour such that the maximum radial extent of the cams 8, 50 differs from the maximum radial extent of the cams 48, 7. Since the camshaft 46 comprises only the cams 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31, both switching means 3, 4 can each have those switching units 1, 2, through which valve lift curves of valves, that of the camshaft 46 are assigned, are changeable, press.
  • the switching unit 1 has a control means 52, which is formed by sections 9, 11, 13, 16, 18 (see Figure 3), which are formed by four grooves. Furthermore, the switching unit 2 has a control means 54, which is formed by sections 10, 12, 14, 15, 17 (see Figure 3), which are formed by four grooves.
  • the control means 52, 54 are positioned in end regions or on ends 56, 58 of the switching units 1, 2, which in the main direction of extension of the camshaft 46 face each other and directly are adjacent.
  • the control means 52, 54 form two control slots 5, 6, which are arranged one behind the other in the main direction of extension of the camshaft 46.
  • the control scenes 5, 6 are thus each formed by the two switching units 1, 2.
  • the switching means 3, 4 are arranged so that they can act on the control gates 5, 6 in the radial direction in a switching operation.
  • the switching means 3, 4 are arranged along the main direction of extension of the camshaft 46 in the same sequence as the control tracks 6, 5 one behind the other.
  • the switching means 3 can act on the control link 6 and the switching means 4, the control link 5.
  • FIG. 2 shows a development of one of the control slots 5 or 6, which extends over more than one camshaft revolution, namely approximately 540 °. In principle, other angle ranges which appear reasonable to the person skilled in the art are also conceivable.
  • each of the control slots 5, 6 allows a change of the switching means 3, 4 during a switching operation from one switching unit 2 to another switching unit 1 and back.
  • FIG 3 shows schematically a plan view of the developments of the control blocks 5 and 6, which form a transmission 42, which is designed as a cam gear.
  • the settlement of the two control scenes 5, 6 is formed by two L-shaped parts of a settlement of the switching units 1, 2, which have a rectangular shape between two switching operations, in which different switching means 3, 4 are involved.
  • An L-shaped part in each case comprises two halves of the control cams 5, 6, which belong to different control cams 5, 6.
  • the control blocks 5, 6 have the sections 9 to 18, which cause different functions of the switching means 3, 4 and / or the switching units 1, 2 in interaction with the switching means 3, 4, wherein the different sections 9 to 18 of the control blocks 5, 6 come into operative connection with the switching means 3, 4 as a function of the angle of rotation of the camshaft 46 (see FIG. 1).
  • the sections 9 to 18 are immersion sections 9 and 10, operating sections 11 and 12, Ausschiebeabête 13 and 14, transition sections 15 and 16 and reassurance sections 17 and 18.
  • the functions is a dipping of the switching means 3, 4 in the Immersion section 9, 10 of the control link 5 or 6, a pushing out of the switching means 3, 4 of a Ausschiebeabêt 13, 14 of the control link 5 or 6, operating at least one of the switching units 1 or 2, by the switching unit 1, 2 on the in the operating section 11th , Switching the switching means 3, 4 from one of the switching units 1, 2 to another switching unit 1, 2 and calming the switching movement of one of the switching units 1, 2.
  • the switching means 3, 4 come in Dependence on the direction of rotation of the camshaft 46 with the sections 9 to 18 in different sequence in operative connection.
  • FIGS. 4a, 4b to 11a, 11b and 12a, 12b to 19a, 19b show, by means of individual intermediate states, a switchover of valve drives, which are actuated by the cams 7, 8, 48, 50 of the camshaft 46 (see FIG Displacement of the two Schaitanneen i, 2, wherein in the figures 4a, 4b to 11a, 11b, the switching operation to the right and in Figs. 12a, 12b to 19a, 19b, the switching operation is shown to the left. In the switching operation to the left, the switching units 1, 2 move such that the ends 56, 58 move relative to the switching means 3, 4 in the direction of the cams 48, 50 in a main extension direction 62 (see FIGS.
  • the switching operation is executed to the right.
  • the right-hand switching means 3 is retracted by the actuator 65 (see FIG. 1) into the immersion section 9 of the control link 6 on the basis of a signal given by the actuator 65 in the form of a magnetic field.
  • the right-hand switching means 3 is located in the actuating section 12 of the control link 6 and starts to shift the right-hand switching unit 2 in the main extension direction 60 of the camshaft 46 (see FIG. 1), which is an axial direction .
  • the displacement of the right-hand switching unit 2 is calmed down, and is then completed.
  • the switching means 3 actuates the switching unit 1.
  • the right switching means 3 is located just before the operating section 11 of the control link 6 of the switching unit 1.
  • the right switching means 3 is in the operating section 11 of the control link 6 of the left switching unit 1 and starts with its Displacement in the main extension direction 60.
  • the displacement of the left-hand switching unit 1 is completed.
  • the right-hand switching means 3 is located in the push-out section 14 of the control link 6 of the right-hand switching unit 2 and is pushed back into the starting position in the direction of a vertical axis 19, which in the radial direction relative to the camshaft 46 (see FIG FIG. 1).
  • the right-hand switching means 3 is again in the starting position. The two switching operations in which the switching units 1, 2 are shifted to the right relative to the switching means 3, 4, so run after the actuator 64 or the actuator 65 (see Figure 1) has given the signal, with rotating camshaft 46 automated , So without further, coming from outside of the execution unit 38 signals.
  • the left-hand switching means 4 is retracted by the actuator 64 (see FIG. 1) into the immersion section 10 of the control link 5 on the basis of a signal given by the actuator 64.
  • the left-hand switching means 4 is located shortly before the beginning of the actuating section 11 of the control link 5 in the left-hand switching unit 1.
  • the left-hand switching means 4 is located in FIG Operating portion 11 of the control link 5 of the left switching unit 1 and starts to shift the left switching unit 1 in the main extension direction 62, which is also an axial direction.
  • a fourth step according to FIGS. 15 a and 15 b the displacement of the left switching unit 1 to the left is completed.
  • the displacement of the right-hand switching unit 2 into the first begins Main extension direction 62 to the left.
  • the switching means 4 In order to shift the switching units 1, 2 to the left, the switching means 4 must therefore actuate the switching units 1, 2 independently of each other.
  • the displacement of the right-hand switching unit 2 is calmed, and is then completed.
  • the left switching means 4 is located in the ejection section 13 of the control link 5 of the left switching unit 1 and is pushed back into the starting position in the direction of a vertical axis 20.
  • the left switching means 4 is again in the starting position.
  • both switching units 1, 2 are operated simultaneously at times. The same applies to the switching process to the right.
  • the switching means 3, 4 correspond to the switching units 1, 2.
  • the two switching units 1, 2 can be actuated by the switching means 3, 4 in a defined switching sequence.
  • the switching operations to the left and to the right can therefore be repeated as often as desired in alternating order.
  • the switching units 1, 2 are brought by the control scenes 5, 6 to the immersion, actuation, change over and calm again and again in different switching states.
  • the switching units 1, 2 are shifted individually and successively in the same direction to the left or to the right.
  • the switching units 1, 2 are thus partially decoupled in their movement in the main extension direction of the camshaft 46 (see FIG. 1).
  • each switching means 3, 4 each assigned a switching direction.
  • valve lift curves of valves which are opened and closed due to the rotation of the camshaft 46 in an operating mode, are changed. Furthermore, valves can be switched off by the switching and thus remain closed. With a change of Valve lift curves may be accompanied by a change in the operating modes of the internal combustion engine.
  • FIGS. 20 to 23 show an alternative embodiment. Substantially identical components, features and functions are basically numbered by the same reference numerals. However, in order to distinguish the exemplary embodiments, the letter "a" is added to the reference signs of the alternative exemplary embodiment in Figures 20 to 23. The following description is essentially limited to the differences from the exemplary embodiment in Figures 1 to 19, with respect to components that remain the same, Features and functions can be made to the description of the embodiment in Figures 1 to 19.
  • Figure 20 shows a section through an alternative embodiment of an internal combustion engine valve drive switching device with a switching unit 36a.
  • the switching unit 36a comprises an execution unit 38a and a camshaft 80.
  • the execution unit 38a comprises three cylinder valve actuation units 82, 84, 86 which all together actuate either the exhaust and / or intake valves of a cylinder bank having a plurality of cylinders.
  • the execution unit 38a has only mechanical components and is therefore designed as a mechanical unit 40a. Since the cylinder valve operating units 82, 84, 86 are identical in construction, only one will be described below.
  • the cylinder valve actuating unit 82 comprises a cam segment 88, which surrounds a shaft portion of the camshaft 80 in the circumferential direction or is sleeve-shaped and axially in the direction of the main extension direction of the camshaft 80 slidably mounted on the shaft portion of the camshaft 80.
  • the cam segment 88 is connected by means of coupling bolts 90, 92 with a switching piece 94.
  • the contact piece 94 is clamped between two ends of coil springs 96, 98.
  • the coil springs 96, 98 are identical to energy storage elements 146, 148.
  • the deflection direction of the coil springs 96, 98 is identical to the main direction of extension of the camshaft 80.
  • the switching means 74 is designed as a push rod. Its main direction of extension is identical to the main extension direction of the camshaft 80.
  • the switching means 74 has rotational symmetry, wherein the direction of the axis of symmetry is identical to its main extension direction. The symmetry axis agrees with the axis of rotation the camshaft 80 coincide.
  • the camshaft 80 is formed as a hollow shaft.
  • the switching means 74 extends in the interior of the camshaft 80.
  • the coil springs 96, 98 and the switching piece 94 are also located in the interior of the camshaft 80.
  • the coupling bolts 90, 92 extend in relation to the camshaft 80 in the radial direction.
  • the cam segment 88 has cams 108, 110, 112, 114, 116, 118.
  • the cams 108 to 112 are associated with a first valve 126 and the cams 114 to 118 are associated with a second valve 128.
  • the two valves 126, 128 are assigned to the same cylinder.
  • On the cam segment 88 are disposed switching elements 120, 122 which extend relative to the camshaft 80 in the circumferential direction over a camshaft rotation angle range which is smaller than 360 degrees.
  • the switching elements 120, 122 are contacted at a different camshaft rotation angle of a switching element 124, which is relative to the cylinder final positions of the valves 126, 128 at rest.
  • the switching elements 120, 122, 124 together with the coupling bolts 90, 92, the switching piece 94, the spring plates 100, 102 and the coil spring 96, 98, a switching unit 130th
  • a threaded spindle 76 is fixed by positive locking.
  • a switching means return spring 144 which can be compressed by a movement of the switching means 74 in the main extension direction of the switching means 74.
  • Figure 21 shows a part of the switching unit 130 together with a part of the switching means 74.
  • the two coupling pins 90, 92 are secured in the opposite direction.
  • the two coil springs 96, 98 are biased in the main direction of the switching means 74 by means of the spring plates 100, 102 against each other. Between the coil springs 96, 98 is the switching piece 94.
  • the switching piece 94 can be moved relative to the switching means 74 by means of a compression of the coil spring 96 or 98 in the main extension direction of the switching means 74.
  • FIG. 22 shows the shaft part of the camshaft 80, which in the assembled state is enclosed by the cam segment 88.
  • a contact surface 132 on which the cam segment 88 (see FIG. 20) can touch the shaft part, has a longitudinal toothing. This allows the cam segment 88, which on an im mounted state has the shaft part facing surface has a corresponding spline, a movement relative to the shaft member in the axial direction and prevents relative movement in the circumferential direction.
  • the coupling pin 90 projects through a recess 104, which allows the coupling pin 90 to move in the axial direction.
  • An analogous recess 106 exists for the coupling pin 92.
  • FIG. 23 shows a magnetic stator 136 and a part of the execution unit 38a with the threaded spindle 76 in an exploded view.
  • the threaded spindle 76 is screwed into a threaded nut 140 which is formed by one end of the camshaft 80 and is connected by a positive connection with the switching means 74 such that the threaded spindle 76 relative to the switching means 74 immovable in the main extension direction of the switching means 74 is.
  • the switching means 74 On the side facing the threaded spindle 76, the switching means 74 has a thrust bearing 142, which rotatably supports the threaded spindle 76 and the switching means 74 about the axis of rotation of the camshaft 80.
  • the threaded spindle 76 has a cuboidal part, which supports an armature 78 in the main direction of extension of the switching means 74 movable. In the circumferential direction of the camshaft 80, the screw shaft 76 and the armature 78 are immovable relative to each other.
  • the threaded spindle 76 is connected to the switching means 74 by means of the axial bearing 142.
  • a movement of the shaft part of the camshaft 80 and the threaded spindle 76 in the circumferential direction relative to the stationary magnetic stator 136 is hereby decoupled from the switching means 74.
  • a rotation of the armature 78 in the circumferential direction of the camshaft 80 is decoupled from an armature return spring 134 by means of a thrust bearing 138.
  • the armature return spring 134 pushes the armature 78 in the direction of the threaded nut 140 away from the magnetic stator 136.
  • the magnetic stator 136 has a coil, through which the armature 78 can be tightened.
  • a switching operation of the alternative embodiment of an internal combustion engine valve drive switching device may now take place as follows.
  • the magnetic stator 136 outputs a signal to the lead-out unit 38a by attracting the armature 78 with the aid of the coil so that the armature 78 abuts the magnetic stator 136 and is at rest relative to the magnetic stator 136.
  • rotations of the threaded spindle 76 are prevented about the axis of symmetry of the switching means 74 relative to the magnetic stator 136.
  • the switching element 124 stops touching the switching element 122, these forces move the cam segment 88 in the main direction of the switching means 74 away from the magnetic stator 136 until the switching element 124 contacts the switching element 120. Due to the axial displacement of the cam segment 88, the cams 112 and 118, which were responsible in the initial position for a full stroke of the valves 126, 128, deactivated and the cams 110, 116 are activated, which cause a partial stroke. In this case, the coil spring 96 remains compressed in comparison to the starting position, so that further forces acting on the cam segment 88 in the main extension direction of the switching means 74 of the magnetic stator 136 away.
  • the compressed switching means return spring 144 may move the switching means 74 toward the magnet stator 136 relative to the shaft portion of the camshaft 80 in the main direction of extension of the switching means 74.
  • the valve lift curves of the valves 126, 128 are switched from zero stroke to full stroke.
  • the other cylinder valve actuators 84, 86 are also switched over.

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer Umschalteinheit (36, 36a). Es wird vorgeschlagen, dass die Umschalteinheit (36, 36a) eine Ausführeinheit (38, 38a) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, aufgrund zumindest eines Signals einen ersten Schaltvorgang und danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung einen zweiten Schaltvorgang auszuführen.

Description

Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE lü 2Ü05 006 489 A1 ist eine Brennkraftmaschinen- ventiltriebumschaltvorrichtung bekannt, bei welcher miteinander gekoppelte Schaltvorgänge gleichzeitig durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebumschaltvorrichtung so auszubilden, dass bei einer hohen Betriebssicherheit sowohl Bauvolumen und Gewicht als auch Kosten eingespart werden können. 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 Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer Umschalteinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Umschalteinheit eine Ausführeinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, aufgrund zumindest eines Signals einen ersten Schaltvorgang und danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung einen zweiten Schaltvorgang auszuführen. Unter einer „Umschalteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen Umschaltvorgang wenigstens eines Ventiltriebs zu bewirken. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden. Unter einem „Signal" soll dabei insbesondere ein Auslösevorgang und/oder ein Zeichen, wie zum Beispiel ein Stromimpuls, mit festgelegter Bedeutung und/oder ein von außerhalb der Ausführeinheit veranlasstes Beaufschlagen und/oder Positionieren eines mechanischen Bauelements in einer Schaltstellung und/oder mechanisches Wechselwirken verstanden werden. Unter einem „Auslösevorgang" soll insbesondere ein mechanischer, elektrischer, quantenmechanischer und/oder elektromechanischer Vorgang verstanden werden, welcher im Besonderen zu einer bestimmten Positionierung eines Schaltmittels führen kann. Unter „Ausführeinheit" soll im Besonderen eine Einheit verstanden werden, welche aufgrund eines Signals wenigstens einen Vorgang einmalig ausführt und welche insbesondere aus mechanischen, quantenmechanischen, elektrischen und/oder elektromagnetischen Bauelementen und im Besonderen auch aus elektronischen Bauelementen, wenn diese den Vorgang zumindest unwesentlich und besonders vorteilhaft nicht beeinflussen, gebildet sein kann. Unter einem „Schaltvorgang" soll insbesondere eine Relativbewegung und insbesondere eine axiale Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen verstanden werden. Darunter, dass ein Schaltvorgang „nach" einem anderen Schaltvorgang stattfindet, soll insbesondere verstanden werden, dass die Schaltvorgänge wenigstens teilweise zeitlich versetzt stattfinden und/oder besonders vorteilhaft zeitlich überlappungsfrei sind. Unter einer elektronischen „Auswertung" soll insbesondere ein elektronisches Einordnen und/oder Beurteilen eines Zustandes und/oder eines Signals und/oder eines Vorgangs gemeint sein. Mit einem Ausführen „unabhängig" von einer elektronischen Auswertung soll insbesondere ein auf mechanische, quantenmechanische, elektrische und/oder elektromagnetische Weise automatisiertes Ausführen gemeint sein. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann ein einfacher Aufbau der Umschalteinheit erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ausführeinheit wenigstens teilweise als mechanische Einheit ausgebildet. Hiermit können Konstruktionskosten eingespart werden.
Es wird außerdem vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens teilweise als Getriebe ausgebildet ist. Damit kann eine einfache Konstruktion der Ausführeinheit erreicht werden. Das Getriebe kann insbesondere als Kurvengetriebe ausgebildet sein. Ferner sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Getriebe denkbar, wie zum Beispiel Zahnradgetriebe, Hebelgetriebe, hydraulische Getriebe usw.
Mit Vorteil ist die Ausführeinheit dazu vorgesehen, ein Umschalten eines Ventiltriebs und/oder einen Wechsel wenigstens einer Ventilerhebungskurve und/oder ein Abschalten wenigstens eines Ventils und/oder wenigstens einen Wechsel von Betriebsarten einer Brennkraftmaschine zu bewirken. Hiermit kann eine einfache und effiziente Bedienung der Ventile eines Ventiltriebs erreicht werden. Unter einem „Ventiltrieb" soll insbesondere eine Baueinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, in Verbrennungsmotoren, welche auf einer Hubkolbenmaschine basieren, zumindest teilweise einen Gaswechsel zu erlauben. Unter einem „Umschalten" eines Ventiltriebs soll insbesondere ein Änderungsvorgang zur Änderung wenigstens einer Eigenschaft und/oder wenigstens einer Funktion des Ventiltriebs und/oder das Wechseln zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi verstanden werden. Mit einer „Ventilerhebungskurve" soll der Graph der Funktion gemeint sein, welche man erhält, wenn man den Ventilhub, welcher relativ zu dem Zylinder, zu welchem das Ventil zugeordnet ist, gemessen wird, über dem Drehwinkel der dem Ventiltrieb zugeordneten Antriebswelle in einem kartesischen Koordinatensystem aufträgt. Unter „unterschiedlichen Betriebsmodi" soll insbesondere die Betätigung von Ventilen mit unterschiedlichen Steuerzeiten und/oder Ventilerhebungskurven verstanden werden soll. Unter einem „Wechsel der Betriebsarten" soll hier insbesondere der Betrieb der Brennkraftmaschine mit Volllast, mit Teillast, im Selbstzündungsbetrieb, mit Zylinderabschaltung, mit frühem oder spätem Einlass-Schluss oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Betriebsarten verstanden werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausführeinheit wenigstens ein Schaltmittel und wenigstens zwei Schalteinheiten, und die Ausführeinheit ist dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit von den Positionen der Schalteinheiten relativ zu dem Schaltmittel die Schalteinheiten in zumindest einem Betriebsmodus unabhängig voneinander zu betätigen. Damit kann die Zahl der benötigten Schaltmittel reduziert werden. Unter einem „Schaltmittel" soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang, insbesondere auch in einem Zusammenwirken mit wenigstens einer Schalteinheit oder einer anderen Einheit, zu bewirken. Unter einer „Schalteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang, insbesondere auch in einem Zusammenwirken mit wenigstens einem Schaltmittel oder einer anderen Einheit, zu bewirken. Darunter, dass die Ausführeinheit eine Schalteinheit „betätigt", soll insbesondere ein Zusammenwirken und/oder Wechselwirken der Ausführeinheit oder Teilen der Ausführeinheit mit der Schalteinheit, welches einen Schaltvorgang bewirken kann, gemeint sein. Darunter, dass die Ausführeinheit die Schalteinheiten „unabhängig voneinander" betätigt, soll im Besonderen gemeint sein, dass ein Betätigen einer Schalteinheit durch die Ausführeinheit ein Betätigen einer anderen Schalteinheit durch die Ausführeinheit nicht beeinflusst. Unter einem „Betriebsmodus" soll insbesondere eine Art eines Betriebs verstanden werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Ausführeinheit wenigstens zwei Schalteinheiten und wenigstens ein Schaltmittel, welches dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus die wenigstens zwei Schalteinheiten zumindest teilweise zeitlich versetzt zu betätigen. Hiermit kann die Zahl der benötigten Schaltmittel reduziert werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens zwei Schalteinheiten und wenigstens ein Schaltmittel aufweist, welches dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von mindestens einer Positionsänderung wenigstens einer der Schalteinheiten relativ zu dem Schaltmittel eine der Schalteinheiten zu betätigen. Hiermit kann die Anzahl der benötigten Schalteinheiten und die Anzahl der notwendigen Schaltmittel verringert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens zwei unterschiedlichen Schaltrichtungen zugeordnete Schaltmittel aufweist. Damit kann ein Schaltvorgang in einer Bauteile einsparenden Weise gestaltet werden. Unter einer „Schaltrichtung" soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, in welche ein Bauteil bei einem zumindest teilweise durch das Schaltmittel bewirkten Schaltvorgang relativ zu dem Schaltmittel bewegt wird, insbesondere translatorisch bewegt wird. Grundsätzlich sind auch überlagerte Bewegungen, wie translatorische und rotatorische Bewegungen denkbar.
Mit Vorteil umfasst die Ausführeinheit wenigstens ein Schaltmittel und wenigstens zwei mit dem Schaltmittel korrespondierende Schalteinheiten, und die Schalteinheiten sind in ihrer Bewegung zumindest teilweise entkoppelt. Damit können die Schalteinheiten relativ zu dem Schaltmittel in verschiedene Richtungen bewegt werden. Insbesondere kann eine Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel ruhen, während sich eine andere Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel bewegt. Unter einer zu dem Schaltmittel „korrespondierenden" Schalteinheit soll im Besonderen eine Schalteinheit verstanden werden, die derart ausgebildet ist, dass sie in einem Zusammenwirken mit dem Schaltmittel einen Schaltvorgang ermöglicht. Unter zumindest teilweise in ihrer Bewegung „entkoppelte" Schalteinheiten sollen insbesondere Schalteinheiten verstanden werden, für die wenigstens eine Bewegung einer Schalteinheit relativ zu der anderen Schalteinheit in wenigstens einem Betriebsmodus unabhängig von dieser verläuft.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem Betriebsmodus wenigstens zwei Schalteinheiten gleichzeitig zu betätigen. Hiermit kann auf konstruktiv einfache Weise erreicht werden, dass ein Schaltmittel zwei Schalteinheiten zumindest teilweise entkoppelt betätigen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ausführeinheit wenigstens zwei Schalteinheiten und wenigstens zwei Steuermittel auf, welche auf einander zugewandten Enden von den wenigstens zwei Schalteinheiten der Ausführeinheit positioniert sind. Damit kann insbesondere die Ausdehnung der einzelnen Steuermittel reduziert werden. Unter einem „Steuermittel" soll insbesondere ein Mittel zur Steuerung eines Vorgangs, im Besonderen zur Steuerung eines Schaltvorgangs, verstanden werden. Insbesondere können die Schalteinheiten unterschiedlichen Ventilen, welche im Besonderen unterschiedlichen Zylindern zugeordnet sein können, zugeordnet sein. Für eine besonders flexible Schaltung können die Schalteinheiten nur einem Ventil zugeordnet sein.
Vorzugsweise bilden die Steuermittel wenigstens eine Steuerkulisse. Damit kann auf einfache Weise eine Schaltvorrichtung für Schaltvorgänge zwischen den Schalteinheiten und dem Schaltmittel realisiert werden. Unter einer „Steuerkulisse" soll insbesondere wenigstens eine Ausformung oder mehrere Ausformungen zusammen mit ihren Berandungen verstanden werden, welche dazu vorgesehen sind, ein Schaltmittel bei wenigstens einem Schaltvorgang zu führen, und sich einzeln oder zusammen über einen bestimmten Winkelbereich, wie bevorzugt über mehr als 10°, vorteilhaft über mehr als 80° und besonders bevorzugt über mehr als 180°, in Umfangsrichtung einer Antriebswelle oder eines mit einer Antriebswelle verbundenen Bauteils erstrecken, wobei die Ausformungen räumlich voneinander getrennt sein können und diese räumliche Trennung durch einen Schaltvorgang aufhebbar sein kann. Unter einer „Ausformung" soll insbesondere eine Erhebung oder eine Ausnehmung verstanden werden, die verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Erstreckungsformen aufweisen können, wie insbesondere eine lang gestreckte Erstreckungsform. Eine Ausformung kann insbesondere ein Schlitz oder eine Nut sein. Unter einem „Schlitz" soll im Besonderen eine schmale Ausnehmung verstanden werden. Mit einer „Erhebung" soll im Besonderen eine erhöhte Stelle im Vergleich zu der die Stelle umgebenden Fläche und/oder eine Ausbeulung gemeint sein.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die
Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung zumindest eine Steuerkulisse, welche von wenigstens zwei Schalteinheiten der Ausführeinheit gebildet ist. Damit kann auf besonders einfache Weise eine Schaltvorrichtung für Schaltvorgänge realisiert werden, an denen die Schalteinheiten beteiligt sind.
Vorzugsweise ist die Steuerkulisse derart ausgebildet, dass die Schalteinheiten durch ein Schaltmittel in einer definierten Schaltsequenz betätigbar sind. Damit können die Sieuerkuiissen in einem fortlaufenden Betrieb verwendet werden. Unter einer „definierten Schaltsequenz" sollen insbesondere nach einem festgelegten Ablauf stattfindende und wenigstens teilweise zeitlich versetzte und/oder getrennte Schaltvorgänge verstanden werden, welche im Besonderen auch für einen dauerhaften Betrieb mit wenigstens zwei auftretenden definierten Schaltsequenzen geeignet sind.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens eine Steuerkulisse und zumindest ein Schaltmittel aufweist, welche dazu vorgesehen sind, durch ein Wechselwirken ein Umschalten eines Ventiltriebs zu bewirken. Hiermit kann ein zuverlässiges Wechseln von Ventilerhebungskurven erreicht werden.
Vorzugsweise weist die Ausführeinheit zumindest ein Schaltmittel und wenigstens eine zumindest ein Steuermittel aufweisende Schalteinheit auf, wobei das Steuermittel und das Schaltmittel dazu vorgesehen sind, aufgrund eines Wechselwirkens untereinander mindestens eine Funktion der Schalteinheit und/oder des Schaltmittels zu verändern. Hiermit kann ein kompakter Schaltaufbau erreicht werden. Unter einer „Funktion" soll im Besonderen eine Wirkungsweise und insbesondere eine Wirkungsweise bei einem Wechselwirken mit einer anderen Baueinheit, welche zum Beispiel das Schaltmittel oder die Schalteinheit sein kann, verstanden werden.
In diesem Zusammenhang kann ein Vorteil erreicht werden, indem die Funktion ein Eintauchen des Schaltmittels in die Schalteinheit und/oder ein Ausschieben des Schaltmittels aus der Schalteinheit und/oder ein Betätigen der Schalteinheit durch das Schaltmittel und/oder ein Überwechseln des Schaltmittels von einer Schalteinheit zu einer anderen Schalteinheit und/oder ein Beruhigen der Bewegung einer Schalteinheit ist. Damit kann eine wirksame mechanische Schalteinrichtung realisiert werden. Mit einem „Eintauchen" des Schaltmittels in die Schalteinheit soll insbesondere ein Einfahren des als Erhebung oder als Stift ausgebildeten Schaltmittels in eine Nut oder einen Schlitz einer Schalteinheit gemeint sein. Unter einem „Ausschieben" des Schaltmittels aus der Schalteinheit soll insbesondere das Entfernen des als Erhebung oder als Stift ausgebildeten Schaltmittels durch Schieben aus der Nut oder dem Schlitz der Schalteinheit verstanden werden. Mit einem „Beruhigen" der Bewegung einer Schalteinheit soll ferner eine Ruhigstellung der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel nach einer Bewegung der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel verstanden werden.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Schaltmittel dazu vorgesehen, zumindest eine Steuerkulisse in mindestens einer radialen Richtung zu beaufschlagen. Damit kann ein konstruktiv einfaches Wechselwirken zwischen Schaltmittel und Steuerkulisse erreicht werden. Unter einer „radialen Richtung" soll insbesondere eine Richtung radial in Bezug auf eine Antriebswelle verstanden werden. Mit einem „Beaufschlagen" der Steuerkulisse durch das Schaltmittel soll im Besonderen gemeint sein, dass das Schaltmittel dazu vorgesehen ist, bei einer Bewegung auf eine Ausformung einer Steuerkulisse aufzutreffen und/oder mit einer Kraft zu wirken.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit eine Nockenwelle, zumindest zu einem Großteil diejenigen Schalteinheiten, durch welche Ventilerhebungskurven von Ventilen, welche der Nockenwelle zugeordnet sind, änderbar sind, und wenigstens ein Schaltmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Schalteinheiten zu betätigen. Hiermit kann ein kohärentes Schalten erreicht und damit ein Fehlschalten einzelner Nocken verhindert werden. Mit einem „Großteil" sollen insbesondere wenigstens fünfzig Prozent, im Besonderen zumindest siebzig Prozent und besonders vorteilhaft wenigstens neunzig Prozent der Gesamtanzahl gemeint sein. Ein Ventil soll insbesondere dann einer Nockenwelle „zugeordnet" sein, wenn das Ventil mit Hilfe der Nockenwelle mittelbar oder unmittelbar geöffnet und/oder geschlossen wird.
Vorzugsweise umfasst die Ausführeinheit ein Schaltmittel, welches als Schaltpin ausgebildet ist. Damit ist eine kostengünstige Ausführung des Schaltmittels möglich. Mit Vorteil umfasst die Ausführeinheit wenigstens eine Schalteinheit und zumindest ein Schaltmittel, welche dazu vorgesehen sind, durch ein Wechselwirken miteinander eine axiale Verschiebung der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel und dadurch ein Umschalten eines Ventiltriebs zu bewirken. Hiermit kann der Ventiltrieb auf konstruktiv einfache Weise umgeschaltet werden. Unter einer „axialen" Verschiebung der Schalteinheit soll insbesondere eine Verschiebung der Schalteinheit in eine Haupterstreckungsrichtung einer Antriebswelle, welche eine Nockenwelle sein kann, verstanden werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens eine Schalteinheit aufweist, welche als axial verlagerbares Teilstück einer Nockenwelle mit Nocken mit wenigstens teilweise unterschiedlicher Kontur ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Schaiteinheit unmittelbar einen Schaltvorgang an einem Nocken ausführen. Mit einem „Nocken" soll insbesondere ein kurvenartiger Vorsprung auf einer in einem Betriebsmodus rotierenden Welle, welche als Nockenwelle ausgebildet sein kann, gemeint sein. Unter einer „wenigstens teilweise unterschiedlich ausgebildeten Kontur" soll insbesondere eine unterschiedliche Ausdehnung der Vorsprünge von unterschiedlichen Nocken und/oder eines Nockens verstanden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung umfasst die Ausführeinheit zumindest eine Schalteinheit, welche wenigstens zwei, in Abhängigkeit von ihrer Position relativ zueinander wenigstens einen Umschaltvorgang bewirkende Schaltelemente aufweist. Hiermit können auf konstruktiv einfache Weise mittels eines Schaltmittels alle Ventilerhebungskurven einer Nockenwelle verändert werden, womit vermieden wird, dass die Ventile einer Nockenwelle ungewollt mit unterschiedlichen Ventilerhebungskurven betrieben und die Abgasemission der Brennkraftmaschine nachteilig beeinflusst werden.
Vorzugsweise umfasst die Ausführeinheit wenigstens eine Schalteinheit mit zumindest einem Energiespeicherelement, das dazu vorgesehen ist, bei einem Schaltvorgang abgegebene Energie wenigstens teilweise zu speichern. Auf diese Weise kann die Anzahl der für eine Nockenwelle benötigten Schaltmittel reduziert werden. Das Energiespeicherelement kann dabei von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden mechanischen, chemischen und/oder elektrischen Speicherelementen gebildet sein. Mit Vorteil bewirkt das Energiespeicherelement mittels einer gespeicherten Energie einen Umschaltvorgang, wodurch eine vorteilhafte Nutzung der Energie erreicht werden kann, und insbesondere kann hiermit ein relativ zu dem Betätigen der Schalteinheit durch das Schaltmittel zeitverzögertes axiales Verschieben eines Nockens erreicht werden.
In einer Ausführungsvariante umfasst die Ausführeinheit ein Schaltmittel, welches als Schubstange ausgebildet ist, wodurch dieses konstruktiv einfach und Platz sparend integriert werden kann und insbesondere konstruktiv einfach als Federn ausgebildete Energiespeicherelemente für einen Umschaltvorgang vorspannbar sind. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens ein Schaltmittel, zumindest einen Anker und wenigstens eine Gewindespindel aufweist, welche dazu vorgesehen ist, in einem Zusammenwirken mit dem Anker das Schaltmittel axial zu verschieben. Hierdurch kann ein vorteilhafter Kraftfluss erzielt werden und insbesondere kann auf konstruktiv einfache Weise mechanische Energie einer Drehbewegung in den Energiespeicherelementen gespeichert werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele 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 Teile einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer Umschalteinheit,
Fig. 2 eine Abwicklung einer Steuerkulisse,
Fig. 3 eine Draufsicht auf Abwicklungen zweier Steuerkulissen,
Fig. 4a und 4b einen Zwischenzustand bei einem ersten Schritt eines
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 5a und 5b einen Zwischenzustand bei einem zweiten Schritt des
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 6a und 6b einen Zwischenzustand bei einem dritten Schritt des
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 7a und 7b einen Zwischenzustand bei einem vierten Schritt des
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 8a und 8b einen Zwischenzustand bei einem fünften Schritt des
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 9a und 9b einen Zwischenzustand bei einem sechsten Schritt des
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 10a und 10b einen Zwischenzustand bei einem siebten Schritt des
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 11a und 11b einen Zwischenzustand bei einem achten Schritt des
Schaltvorgangs nach rechts, Fig. 12a und 12b einen Zwischenzustand bei einem ersten Schritt eines
Schaltvorgangs nach links, Fig. 13a und 13b einen Zwischenzustand bei einem zweiten Schritt des
Schaltvorgangs nach links, Fig. 14a und 14b einen Zwischenzustand bei einem dritten Schritt des
Schaltvorgangs nach links, Fig. 15a und 15b einen Zwischenzustand bei einem vierten Schritt des
Schaltvorgangs nach links, Fig. 16a und 16b einen Zwischenzustand bei einem fünften Schritt des
Schaltvorgangs nach links, Fig. 17a und 17b einen Zwischenzustand bei einem sechsten Schritt des
Schaltvorgangs nach links, Fig. 18a und 18b einen Zwischenzustand bei einem siebten Schritt des
Schaltvorgangs nach links, Fig. 19a und 19b einen Zwischenzustand bei einem achten Schritt des
Schaltvorgangs nach links, Fig. 20 einen Schnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer
Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer
Ausführeinheit,
Fig. 21 einen Teil einer Schalteinheit,
Fig. 22 einen Teil einer Nockenwelle und
Fig. 23 einen Teil der Ausführeinheit.
Figur 1 zeigt eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer Umschalteinheit 36, die zwei Aktoren 64, 65, eine Nockenwelle 46 und eine Ausführeinheit 38 aufweist, welche dazu vorgesehen ist, aufgrund eines Signals einen ersten Schaltvorgang und danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung einen zweiten Schaltvorgang auszuführen. Die Ausführeinheit 38 weist ausschließlich mechanische Bauelemente auf und ist folglich als mechanische Einheit 40 ausgebildet. Ferner umfasst die Ausführeinheit 38 zwei von jeweils einem Schaltpin gebildete Schaltmittel 3, 4, die von den Aktoren 64, 65 betätigbar bzw. aus den Aktoren 64, 65 ausfahrbar sind. Außerdem umfasst die Ausführeinheit 38 Schalteinheiten 1 , 2, welche Teile der Nockenwelle 46 sind. Die Schalteinheiten 1, 2 weisen eine gemeinsame Haupterstreckungsrichtung auf, welche mit einer Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 übereinstimmt. Die Schaltmittel 3, 4 weisen ebenfalls eine gemeinsame Haupterstreckungsrichtung auf, welche radial zu der Nockenwelle 46 und zu den Schalteinheiten 1 , 2 verläuft.
Die Schaitmiπei 3, 4 sinα jeweils dazu vorgesehen, die beiden Schalteinheiten 1 , 2 zu betätigen. Bei dem Ausfahren eines Schaltmittels 3, 4, welches in seine Haupterstreckungsrichtung auf die Schalteinheiten 1 , 2 zu stattfindet, findet zunächst eine Beaufschlagung einer Schalteinheit 1, 2 und danach ein Wechselwirken zwischen dem Schaltmittel 3, 4 und den Schalteinheiten 1, 2 statt, welches anhand von den Figuren 4a bis 19b beschrieben wird und aufgrund dessen ein axiales Verlagern der Schalteinheiten 1 , 2 relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 entlang der Haupterstreckungsrichtung der Schalteinheiten 1 , 2 stattfindet. Mit dem axialen Verlagern der Schalteinheiten 1 , 2 findet ein axiales Verlagern von zu den Schalteinheiten 1, 2 gehörigen Nocken 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31 statt. Die Nocken 7, 8 und 48, 50 weisen eine unterschiedliche Kontur von der Art auf, dass sich die maximale radiale Ausdehnung der Nocken 8, 50 von der maximalen radialen Ausdehnung der Nocken 48, 7 unterscheidet. Da die Nockenwelle 46 nur die Nocken 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31 umfasst, können beide Schaltmittel 3, 4 jeweils diejenigen Schalteinheiten 1, 2, durch welche Ventilerhebungskurven von Ventilen, welche der Nockenwelle 46 zugeordnet sind, änderbar sind, betätigen.
Die Schalteinheit 1 weist ein Steuermittel 52 auf, welches durch Abschnitte 9, 11 , 13, 16, 18 (siehe Figur 3), welche durch vier Nuten gebildet sind, gebildet ist. Ferner weist die Schalteinheit 2 ein Steuermittel 54 auf, welches durch Abschnitte 10, 12, 14, 15, 17 (siehe Figur 3), welche durch vier Nuten gebildet sind, gebildet ist. Die Steuermittel 52, 54 sind in Endbereichen bzw. auf Enden 56, 58 der Schalteinheiten 1, 2 positioniert, welche in der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 einander zugewandt und direkt benachbart sind. Die Steuermittel 52, 54 bilden zwei Steuerkulissen 5, 6, welche in der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 hintereinander angeordnet sind. Die Steuerkulissen 5, 6 werden also jeweils von den beiden Schalteinheiten 1 , 2 gebildet.
Die Schaltmittel 3, 4 sind so angeordnet, dass sie bei einem Schaltvorgang die Steuerkulissen 5, 6 in der radialen Richtung beaufschlagen können. Die Schaltmittel 3, 4 sind entlang der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 in der gleichen Reihenfolge wie die Steuerkulissen 6, 5 hintereinander angeordnet. Das Schaltmittel 3 kann die Steuerkulisse 6 und das Schaltmittel 4 die Steuerkulisse 5 beaufschlagen.
Figur 2 zeigt eine Abwicklung einer der Steuerkulissen 5 oder 6, welche sich über mehr als eine Nockenwellenumdrehung erstreckt, und zwar ca. über 540°. Grundsätzlich sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Winkelbereiche denkbar.
Erfindungsgemäß erlaubt jede der Steuerkulissen 5, 6 ein Wechseln der Schaltmittel 3, 4 während eines Umschaltvorgangs von einer Schalteinheit 2 auf eine andere Schalteinheit 1 und zurück.
Figur 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Abwicklungen der Steuerkulissen 5 und 6, welche ein Getriebe 42 bilden, das als Kurvengetriebe ausgebildet ist. Die Abwicklung der beiden Steuerkulissen 5, 6 wird von zwei L-förmigen Teilen einer Abwicklung der Schalteinheiten 1, 2 gebildet, welche zwischen zwei Schaltvorgängen, an welchen unterschiedliche Schaltmittel 3, 4 beteiligt sind, eine rechteckige Form aufweisen. Ein L- förmiges Teil umfasst jeweils zwei Hälften von den Steuerkulissen 5, 6, welche zu unterschiedlichen Steuerkulissen 5, 6 gehören. Die Steuerkulissen 5, 6 weisen die Abschnitte 9 bis 18 auf, die in Wechselwirkung mit den Schaltmitteln 3, 4 unterschiedliche Funktionen der Schaltmittel 3, 4 und/oder der Schalteinheiten 1 , 2 bewirken, wobei die unterschiedlichen Abschnitte 9 bis 18 der Steuerkulissen 5, 6 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Nockenwelle 46 (siehe Figur 1 ) mit den Schaltmitteln 3, 4 in Wirkverbindung kommen.
Bei den Abschnitten 9 bis 18 handelt es sich um Eintauchabschnitte 9 und 10, Betätigungsabschnitte 11 und 12, Ausschiebeabschnitte 13 und 14, Überwechselabschnitte 15 und 16 und Beruhigungsabschnitte 17 und 18. Bei den Funktionen handelt es sich um ein Eintauchen des Schaltmittels 3, 4 in den Eintauchabschnitt 9, 10 der Steuerkulisse 5 oder 6, ein Ausschieben des Schaltmittels 3, 4 aus einem Ausschiebeabschnitt 13, 14 der Steuerkulisse 5 oder 6, ein Betätigen mindestens einer der Schalteinheiten 1 oder 2, indem die Schalteinheit 1 , 2 über das im Betätigungsabschnitt 11, 12 befindliche Schaltmittel 3, 4 verschoben wird, ein Überwechseln des Schaltmittels 3, 4 von einer der Schalteinheiten 1 , 2 zu einer anderen Schalteinheit 1 , 2 und einem Beruhigen der Schaltbewegung einer der Schalteinheiten 1 , 2. Die Schaltmittel 3, 4 kommen in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung der Nockenwelle 46 mit den Abschnitten 9 bis 18 in unterschiedlicher Abfolge in Wirkverbindung.
Die Figuren 4a, 4b bis 11a, 11b sowie 12a, 12b bis 19a, 19b zeigen anhand einzelner Zwischenzustände eine Umschaltung von Ventiltrieben, welche durch die Nocken 7, 8, 48, 50 der Nockenwelle 46 (siehe Figur 1) betätigt werden, durch axiale Verlagerung der beiden Schaiteinheiten i, 2, wobei in den Figuren 4a, 4b bis 11a, 11b der Schaltvorgang nach rechts und in den Fig. 12a, 12b bis 19a, 19b der Schaltvorgang nach links dargestellt ist. Bei dem Schaltvorgang nach links bewegen sich die Schalteinheiten 1 , 2 derart, dass die Enden 56, 58 sich relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 in Richtung der Nocken 48, 50 in eine Haupterstreckungsrichtung 62 (siehe Figuren 16a und b) der Nockenwelle 46 bewegen (siehe Figur 1). Bei einem Schaltvorgang nach rechts bewegen sich die Schalteinheiten 1, 2 in eine dazu entgegengesetzte Haupterstreckungsrichtung 60 (siehe Figuren 5a und 5b). Die Schaltvorgänge nach rechts und nach links bestehen jeweils aus zwei Schaltvorgängen, in welchen die einzelnen Schalteinheiten 1 , 2 relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 in axiale Richtung bewegt werden.
Im Folgenden wird der Schaltvorgang nach rechts ausgeführt. In einem ersten Schritt gemäß Fig. 4a und 4b wird das rechte Schaltmittel 3 durch den Aktor 65 (siehe Figur 1) aufgrund eines von dem Aktor 65 in Form eines Magnetfelds gegebenen Signals in den Eintauchabschnitt 9 der Steuerkulisse 6 eingefahren. In einem zweiten Schritt gemäß Fig. 5a und 5b befindet sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Betätigungsabschnitt 12 der Steuerkulisse 6 und beginnt die rechte Schalteinheit 2 in die Haupterstreckungsrichtung 60 der Nockenwelle 46 (siehe Figur 1), welche eine axiale Richtung ist, zu verschieben. In einem dritten Schritt gemäß Fig. 6a und 6b wird die Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 beruhigt, und ist dann abgeschlossen. Nach dem Verschieben der Schalteinheit 2, welche eine Positionsänderung relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 ist, betätigt das Schaltmittel 3 die Schalteinheit 1. In einem vierten Schritt gemäß Fig. 7a und 7b befindet sich das rechte Schaltmittel 3 kurz vor dem Betätigungsabschnitt 11 der Steuerkulisse 6 der Schalteinheit 1. In einem fünften Schritt gemäß Fig. 8a und 8b befindet sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Betätigungsabschnitt 11 der Steuerkulisse 6 der linken Schalteinheit 1 und beginnt mit dessen Verschiebung in die Haupterstreckungsrichtung 60. In einem sechsten Schritt gemäß Fig. 9a und 9b ist die Verschiebung der linken Schalteinheit 1 abgeschlossen. In einem siebten Schritt gemäß Fig. 10a und 10b befindet sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Ausschiebeabschnitt 14 der Steuerkulisse 6 der rechten Schalteinheit 2 und wird in die Ausgangsstellung in Richtung einer Hochachse 19 zurückgeschoben, welche in radialer Richtung relativ zu der Nockenwelle 46 (siehe Figur 1) verläuft. In einem achten Schritt gemäß Fig. 11a und 11b befindet sich das rechte Schaltmittel 3 wieder in der Ausgangsstellung. Die beiden Schaltvorgänge, in denen die Schalteinheiten 1, 2 nach rechts relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 verschoben werden, laufen also, nachdem der Aktor 64 oder der Aktor 65 (siehe Figur 1) das Signal gegeben hat, bei sich drehender Nockenwelle 46 automatisiert, also ohne weitere, von außerhalb der Ausführeinheit 38 kommende Signale ab. Dasselbe gilt für die Schaltvorgänge, in denen die Schalteinheiten 1, 2 nacheinander nach links verschoben werden. Obwohl sich während der ersten Hälfte eines Schaltvorgangs nach links oder nach rechts, in der eine Schalteinheit 1, 2 verschoben wird, eine Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Nockenwelle 46 dreht, ändern kann, findet die zweite Hälfte des Schaltvorgangs, in der die andere Schalteinheit 1 , 2 in dieselbe Richtung axial verschoben wird, automatisiert und unabhängig von einer elektronischen Messung der Winkelgeschwindigkeit oder einer anderen elektronischen Auswertung statt.
Im Folgenden wird der Schaltvorgang nach links beschrieben. In einem ersten Schritt gemäß Fig. 12a und 12b wird das linke Schaltmittel 4 durch den Aktor 64 (siehe Figur 1) aufgrund eines von dem Aktor 64 gegebenen Signals in den Eintauchabschnitt 10 der Steuerkulisse 5 eingefahren. In einem zweiten Schritt gemäß Fig. 13a und 13b befindet sich das linke Schaltmittel 4 kurz vor dem Beginn des Betätigungsabschnitts 11 der Steuerkulisse 5 in der linken Schalteinheit 1. In einem dritten Schritt gemäß Fig. 14a und 14b befindet sich das linke Schaltmittel 4 in dem Betätigungsabschnitt 11 der Steuerkulisse 5 der linken Schalteinheit 1 und beginnt die linke Schalteinheit 1 in die Haupterstreckungsrichtung 62, welche auch eine axiale Richtung ist, zu verschieben. In einem vierten Schritt gemäß Fig. 15a und 15b ist die Verschiebung der linken Schalteinheit 1 nach links abgeschlossen. In einem fünften Schritt gemäß Fig. 16a und 16b beginnt die Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 in die Haupterstreckungsrichtung 62 nach links. Um die Schalteinheiten 1 , 2 nach links zu verschieben, muss das Schaltmittel 4 die Schalteinheiten 1 , 2 also unabhängig voneinander betätigen. In einem sechsten Schritt gemäß Fig. 17a und 17b wird die Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 beruhigt, und ist dann abgeschlossen. In einem siebten Schritt gemäß Fig. 18a und 18b befindet sich das linke Schaltmittel 4 in dem Ausschiebeabschnitt 13 der Steuerkulisse 5 der linken Schalteinheit 1 und wird in die Ausgangsstellung in Richtung einer Hochachse 20 zurückgeschoben. In einem achten Schritt gemäß Fig. 19a und 19b befindet sich das linke Schaltmittel 4 wieder in der Ausgangsstellung. Bei einem Überwechseln des Schaltmittels 4 von einer Schalteinheit 1 , 2 zu einer anderen Schalteinheit 1 , 2 werden zeitweise beide Schalteinheiten 1 , 2 gleichzeitig betätigt. Analoges gilt für den Schaltvorgang nach rechts. Bei allen beschriebenen Schaltvorgängen korrespondieren die Schaltmittel 3, 4 mit den Schalteinheiten 1 , 2.
Aufgrund der Beschaffenheit der Steuerkulissen 5, 6 sind die zwei Schalteinheiten 1 , 2 durch die Schaltmittel 3, 4 in einer definierten Schaltsequenz betätigbar. Die Schaltvorgänge nach links und nach rechts sind deshalb in abwechselnder Reihenfolge prinzipiell beliebig oft wiederholbar. Die Schalteinheiten 1 , 2 werden dabei durch die Steuerkulissen 5, 6 zu dem Eintauchen, Betätigen, Überwechseln und Beruhigen immer wieder in unterschiedliche Schaltzustände gebracht.
Bei den Schaltvorgängen nach links bzw. nach rechts werden die Schalteinheiten 1 , 2 einzeln und nacheinander in dieselbe Richtung nach links bzw. nach rechts verschoben. Die Schalteinheiten 1 , 2 sind in ihrer Bewegung in die Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 (siehe Figur 1 ) also teilweise entkoppelt.
Anhand der beschriebenen Schaltvorgänge ist ersichtlich, dass mittels des linken Schaltmittels 4 Schaltvorgänge nach links und mittels des rechten Schaltmittels 3 Schaltvorgänge nach rechts ausgeführt werden. Somit ist jedem Schaltmittel 3, 4 jeweils eine Schaltrichtung zugeordnet.
Bei der beschriebenen Umschaltung der Ventiltriebe werden die Ventilerhebungskurven von Ventilen, welche aufgrund der Drehung der Nockenwelle 46 in einem Betriebsmodus geöffnet und geschlossen werden, gewechselt. Ferner können durch die Umschaltung Ventile abgeschaltet werden und damit geschlossen bleiben. Mit einem Wechsel der Ventilerhebungskurven kann ein Wechsel der Betriebsarten der Brennkraftmaschine einhergehen.
In den Figuren 20 bis 23 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist jedoch den Bezugszeichen des alternativen Ausführungsbeispiels in den Figuren 20 bis 23 der Buchstabe „a" hinzugefügt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 19, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 19 verwiesen werden kann.
Figur 20 zeigt einen Schnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer Umschalteinheit 36a. Die Umschalteinheit 36a umfasst eine Ausführeinheit 38a und eine Nockenwelle 80. Die Ausführeinheit 38a umfasst drei Zylinderventilebetätigungseinheiten 82, 84, 86, welche alle zusammen entweder die Auslass- und/oder die Einlassventile einer Zylinderbank mit mehreren Zylindern betätigen. Die Ausführeinheit 38a weist nur mechanische Bauelemente auf und ist deshalb als mechanische Einheit 40a ausgebildet. Da die Zylinderventilebetätigungseinheiten 82, 84, 86 baugleich sind, wird im Folgenden nur eine beschrieben: Die Zylinderventilebetätigungseinheit 82 umfasst ein Nockensegment 88, welches ein Wellenteil der Nockenwelle 80 in Umfangsrichtung umschließt bzw. welches hülsenförmig ausgebildet ist und axial in Richtung der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 80 verschiebbar auf dem Wellenteil der Nockenwelle 80 gelagert ist. Das Nockensegment 88 ist mit Hilfe von Koppelbolzen 90, 92 mit einem Schaltstück 94 verbunden. Das Schaltstück 94 ist zwischen zwei Enden von Schraubenfedern 96, 98 eingespannt. Die Schraubenfedern 96, 98 sind mit Energiespeicherelementen 146, 148 identisch. Die Auslenkrichtung der Schraubenfedern 96, 98 ist mit der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 80 identisch. Die von dem Schaltstück 94 abgewandten Enden der Schraubenfedern 96, 98 wirken auf Federteller 100, 102, welche fest mit einem Schaltmittel 74 verbunden sind. Das Schaltmittel 74 ist als Schubstange ausgebildet. Seine Haupterstreckungsrichtung ist identisch mit der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 80. Das Schaltmittel 74 besitzt Rotationssymmetrie, wobei die Richtung der Symmetrieachse mit seiner Haupterstreckungsrichtung identisch ist. Die Symmetrieachse stimmt mit der Drehachse der Nockenwelle 80 überein. Die Nockenwelle 80 ist als Hohlwelle ausgebildet. Das Schaltmittel 74 verläuft im Innern der Nockenwelle 80. Die Schraubenfedern 96, 98 und das Schaltstück 94 befinden sich ebenfalls im Innern der Nockenwelle 80. Die Koppelbolzen 90, 92 verlaufen in Bezug auf die Nockenwelle 80 in radiale Richtung. Das Nockensegment 88 weist Nocken 108, 110, 112, 114, 116, 118 auf. Die Nocken 108 bis 112 sind einem ersten Ventil 126 und die Nocken 114 bis 118 sind einem zweiten Ventil 128 zugeordnet. Die beiden Ventile 126, 128 sind demselben Zylinder zugeordnet. Auf dem Nockensegment 88 sind Schaltelemente 120, 122 angeordnet, welche sich relativ zu der Nockenwelle 80 in Umgangsrichtung über einen Nockenwellendrehwinkelbereich erstrecken, welcher kleiner als 360 Grad ist. Die Schaltelemente 120, 122 werden bei verschiedenem Nockenwellendrehwinkel von einem Schaltelement 124 berührt, welches sich relativ zu den Zylinder abschließenden Stellungen der Ventile 126, 128 in Ruhe befindet. Die Schaltelemente 120, 122, 124 bilden zusammen mit den Koppelbolzen 90, 92, dem Schaltstück 94, den Federtellern 100, 102 und den Schraubenfedem 96, 98 eine Schalteinheit 130.
An einem Ende des Schaltmittels 74 ist eine Gewindespindel 76 durch Formschluss befestigt. An dem gegenüberliegenden Ende des Schaltmittels 74 befindet sich zwischen dem Schaltmittel 74 und der Nockenwelle 80 eine Schaltmittelrückstellfeder 144, welche durch eine Bewegung des Schaltmittels 74 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 komprimiert werden kann.
Figur 21 zeigt einen Teil der Schalteinheit 130 zusammen mit einem Teil des Schaltmittels 74. An dem Schaltstück 94 sind die beiden Koppelbolzen 90, 92 in entgegengesetzter Richtung befestigt. Die beiden Schraubenfedern 96, 98 sind in der Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 mit Hilfe der Federteller 100, 102 gegeneinander vorgespannt. Zwischen den Schraubenfedern 96, 98 befindet sich das Schaltstück 94. Das Schaltstück 94 kann mittels einer Kompression der Schraubenfeder 96 oder 98 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 relativ zu dem Schaltmittel 74 bewegt werden.
Figur 22 zeigt den Wellenteil der Nockenwelle 80, welcher in montiertem Zustand von dem Nockensegment 88 umschlossen wird. Eine Kontaktfläche 132, an welcher das Nockensegment 88 (siehe Figur 20) das Wellenteil berühren kann, besitzt eine Längsverzahnung. Diese erlaubt dem Nockensegment 88, welches auf einer im montierten Zustand dem Wellenteil zugewandten Fläche eine korrespondierende Längsverzahnung besitzt, eine Bewegung relativ zu dem Wellenteil in axiale Richtung und verhindert eine Relativbewegung in Umfangsrichtung. Der Koppelbolzen 90 ragt durch eine Ausnehmung 104, welche dem Koppelbolzen 90 eine Bewegung in axiale Richtung erlaubt. Eine analoge Ausnehmung 106 (siehe Figur 20) existiert für den Koppelbolzen 92.
Figur 23 zeigt einen Magnetstator 136 und einen Teil der Ausführeinheit 38a mit der Gewindespindel 76 in einer Explosionsdarstellung. Im Folgenden wird der Aufbau dieses Teils der Ausführeinheit 38a in montiertem Zustand beschrieben. Die Gewindespindel 76 ist in eine Gewindemutter 140, welche von einem Ende der Nockenwelle 80 gebildet wird, geschraubt und ist durch einen Formschluss mit dem Schaltmittel 74 derart verbunden, dass die Gewindespindel 76 relativ zu dem Schaltmittel 74 in die Haupterstreckungs- richtung des Schaltmittels 74 unbeweglich ist. An der der Gewindespindel 76 zugewandten Seite weist das Schaltmittel 74 ein Axiallager 142 auf, welches die Gewindespindel 76 und das Schaltmittel 74 zueinander um die Drehachse der Nockenwelle 80 drehbar lagert. Die Gewindespindel 76 weist einen quaderförmigen Teil auf, welcher einen Anker 78 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 beweglich lagert. In der Umfangsrichtung der Nockenwelle 80 sind die Gewindespindel 76 und der Anker 78 relativ zueinander unbeweglich. Die Gewindespindel 76 ist mittels des Axiallagers 142 mit dem Schaltmittel 74 verbunden. Eine Bewegung des Wellenteils der Nockenwelle 80 und der Gewindespindel 76 in Umfangsrichtung relativ zu dem ruhenden Magnetstator 136 wird hiermit von dem Schaltmittel 74 abgekoppelt. Eine Drehung des Ankers 78 in Umfangsrichtung der Nockenwelle 80 ist mittels eines Axiallagers 138 von einer Ankerrückstellfeder 134 abgekoppelt. Die Ankerrückstellfeder 134 drückt den Anker 78 in Richtung der Gewindemutter 140 weg von dem Magnetstator 136. Der Magnetstator 136 weist eine Spule auf, durch welche der Anker 78 angezogen werden kann.
Ein Umschaltvorgang des alternativen Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung kann nun folgendermaßen stattfinden. Der Magnetstator 136 gibt ein Signal an die Ausführeinheit 38a, indem er mit Hilfe der Spule den Anker 78 anzieht, so dass der Anker 78 an dem Magnetstator 136 anliegt und sich relativ zu dem Magnetstator 136 in Ruhe befindet. Hierdurch werden Drehungen der Gewindespindel 76 um die Symmetrieachse des Schaltmittels 74 relativ zu dem Magnetstator 136 verhindert. Da die Gewindemutter 140 die Drehungen des Wellenteils der Nockenwelle 80 ausführt, dreht sich die Gewindemutter 140 relativ zu der Gewindespindel 76. Aufgrund des Gewindes findet deshalb eine axiale Verschiebung der Gewindespindel 76 und des Schaltmittels 74 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von dem Magnetstator 136 weg relativ zu dem Wellenteil der Nockenwelle 80 statt, wodurch die Schaltmittelrückstellfeder 144 komprimiert wird. Ferner wird hierdurch die Schraubenfeder 96 komprimiert, wodurch die Koppelbolzen 90, 92 Kräfte in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von dem Magnetstator 136 weg auf das Nockensegment 88 ausüben. Diese Kräfte werden zunächst von einer Kraft, welche das Schaltelement 124 auf das Schaltelement 122 mittels Berührung ausübt, kompensiert. Falls nun aufgrund der Nockenwellendrehung das Schaltelement 124 aufhört, das Schaltelement 122 zu berühren, verschieben diese Kräfte das Nockensegment 88 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von dem Magnetstator 136 weg, bis das Schaltelement 124 das Schaltelement 120 berührt. Aufgrund der axialen Verschiebung des Nockensegments 88 werden die Nocken 112 und 118, welche in der Ausgangsstellung für einen Vollhub der Ventile 126, 128 verantwortlich waren, deaktiviert und die Nocken 110, 116 aktiviert, welche einen Teilhub bewirken. Hierbei bleibt die Schraubenfeder 96 im Vergleich zur Ausgangsstellung komprimiert, so dass weiter Kräfte auf das Nockensegment 88 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von dem Magnetstator 136 weg wirken. Diese Kräfte werden aufgrund der Berührung der Schaltelemente 124, 120 kompensiert. Hört nun das Schaltelement 124 aufgrund der Nockenwellendrehung auf, das Schaltelement 120 zu berühren, so erzielen die durch die Schraubenfeder 96 auf das Nockensegment 88 bewirkten Kräfte eine weiter axiale Verschiebung des Nockensegments 88 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 von dem Magnetstator 136 weg. Damit werden die Nocken 110, 116 deaktiviert und die Nocken 108, 114 aktiviert, was ein Umschalten der Ventile 126, 128 von Teilhub auf Nullhub bewirkt. Die Schaltelemente 120, 122, 124 bilden somit eine geometrische Kodierung für zwei Schaltvorgänge. Falls der Anker 78 weder an dem Magnetstator 136 noch an der Nockenwelle 80 anliegt, kann die komprimierte Schaltmittelrückstellfeder 144 das Schaltmittel 74 relativ zu dem Wellenteil der Nockenwelle 80 in die Haupterstreckungsrichtung des Schaltmittels 74 auf den Magnetstator 136 zu bewegen. Hierdurch werden die Ventilerhebungskurven der Ventile 126, 128 von Nullhub auf Vollhub umgestellt. Auf analoge Weise werden auch die anderen Zylinderventilebetätigungseinheiten 84, 86 umgeschaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer Umschalteinheit (36, 36a), dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinheit (36, 36a) eine Ausführeinheit (38, 38a) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, aufgrund zumindest eines Signals einen ersten Schaltvorgang und danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung einen zweiten Schaltvorgang auszuführen.
2. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38, 38a) wenigstens teilweise als mechanische Einheit (40, 40a) ausgebildet ist.
3. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens teilweise als Getriebe ausgebildet ist.
4. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38, 38a) dazu vorgesehen ist, ein Umschalten eines Ventiltriebs und/oder einen Wechsel wenigstens einer Ventilerhebungskurve und/oder ein Abschalten wenigstens eines Ventils (126, 128) und/oder wenigstens einen Wechsel von Betriebsarten einer Brennkraftmaschine zu bewirken.
5. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens ein Schaltmittel (3, 4) und wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2) umfasst, und die Ausführeinheit (38) dazu vorgesehen ist, zumindest in Abhängigkeit von den Positionen der Schalteinheiten (1 , 2) relativ zu dem Schaltmittel (3, 4) die Schalteinheiten (1, 2) in zumindest einem Betriebsmodus unabhängig voneinander zu betätigen.
6. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2) und wenigstens ein Schaltmittel (3, 4) aufweist, welches dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus die wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2) zumindest teilweise zeitlich versetzt zu betätigen.
7. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2) und wenigstens ein Schaltmittel (3, 4) aufweist, welches dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von mindestens einer Positionsänderung wenigstens einer der Schalteinheiten (1 , 2) relativ zu dem Schaltmittel (3, 4) eine der Schalteinheiten (1, 2) zu betätigen.
8. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens zwei unterschiedlichen Schaltrichtungen zugeordnete Schaltmittel (3, 4) aufweist.
9. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38, 38a) wenigstens ein Schaltmittel (3, 4, 74) und wenigstens zwei mit dem Schaltmittel (3, 4, 74) korrespondierende Schalteinheiten (1 , 2, 130) umfasst, und die Schalteinheiten (1 , 2, 130) in ihrer Bewegung zumindest teilweise entkoppelt sind.
10. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38, 38a) dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem
Betriebsmodus wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2, 130) gleichzeitig zu betätigen.
11. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2) und wenigstens zwei
Steuermittel (52, 54) aufweist, welche auf einander zugewandten Enden (56, 58) von den wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2) der Ausführeinheit (38) positioniert sind.
12. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (52, 54) wenigstens eine Steuerkulisse (5, 6) bilden.
13. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Steuerkulisse (5, 6), welche von wenigstens zwei Schalteinheiten (1 ,
2) der Ausführeinheit (38) gebildet ist.
14. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkulisse (5, 6) derart ausgebildet ist, dass die Schalteinheiten (1 , 2) durch ein Schaltmittel (3, 4) in einer definierten Schaltsequenz betätigbar sind.
15. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens eine Steuerkulisse (5, 6) und zumindest ein Schaltmittel (3, 4) aufweist, welche dazu vorgesehen sind, durch ein Wechselwirken ein Umschalten eines Ventiltriebs zu bewirken.
16. Brennkraftmaschinenventilthebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) zumindest ein Schaltmittel (3, 4) und wenigstens eine zuminαest ein Steuermittel (52, 54) aufweisende Schalteinheit (1 , 2) aufweist, wobei das Steuermittel (52, 54) und das Schaltmittel (3, 4) dazu vorgesehen sind, aufgrund eines Wechselwirkens untereinander mindestens eine Funktion der Schalteinheit (1 , 2) und/oder des Schaltmittels (3, 4) zu verändern.
17. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion ein Eintauchen des Schaltmittels (3, 4) in die Schalteinheit (1 , 2) und/oder ein Ausschieben des Schaltmittels (3, 4) aus der Schalteinheit (1 , 2) und/oder ein Betätigen der Schalteinheit (1 , 2) durch das Schaltmittel (3, 4) und/oder ein Überwechseln des Schaltmittels (3, 4) von einer Schalteinheit (1 , 2) zu einer anderen Schalteinheit (1 , 2) und/oder ein Beruhigen der Bewegung einer Schalteinheit (1 , 2) ist.
18. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens ein Schaltmittel (3, 4) umfasst, welches dazu vorgesehen ist, zumindest eine Steuerkulisse (5, 6) in mindestens einer radialen Richtung zu beaufschlagen.
19. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) eine Nockenwelle (46, 80), zumindest zu einem Großteil diejenigen Schalteinheiten (1 , 2, 130), durch welche Ventilerhebungskurven von Ventilen (126, 128), welche der Nockenwelle (46, 80) zugeordnet sind, änderbar sind, und wenigstens ein Schaltmittel (3, 4, 74) aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Schalteinheiten (1 , 2, 130) zu betätigen.
20. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) ein Schaltmittel (3, 4) umfasst, welches als Schaltpin ausgebildet ist.
21. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38) wenigstens eine Schalteinheit (1 , 2) und zumindest ein Schaltmittel (3, 4) umfasst, welche dazu vorgesehen sind, durch ein Wechselwirken miteinander eine axiale Verschiebung der Schalteinheit (1 , 2) relativ zu dem Schaltmittel (3, 4) und dadurch ein Umschalten eines Ventiltriebs zu bewirken.
22. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38, 38a) wenigstens eine Schalteinheit (1 , 2, 130) aufweist, welche als axial verlagerbares Teilstück einer Nockenwelle (46, 80) mit Nocken (7, 8, 26, 27, 28, 29, 30, 31 , 48, 50, 108, 110, 112, 114, 116, 118) mit wenigstens teilweise unterschiedlicher Kontur ausgebildet ist.
23. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38a) zumindest eine Schalteinheit (130) umfasst, welche wenigstens zwei, in Abhängigkeit von ihrer Position relativ zueinander wenigstens einen Umschaltvorgang bewirkende Schaltelemente (120, 122, 124) aufweist.
24. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38a) wenigstens eine Schalteinheit (130) mit zumindest einem Energiespeicherelement (146, 148) aufweist, das dazu vorgesehen ist, bei einem Schaltvorgang abgegebene Energie wenigstens teilweise zu speichern.
25. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeicherelement (146, 148) dazu vorgesehen ist, mittels einer gespeicherten Energie einen Umschaltvorgang zu bewirken.
26. Brennkraftmaschinenventilthebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38a) ein Schaltmittel (74) umfasst, welches als Schubstange ausgebildet ist.
27. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführeinheit (38a) wenigstens ein Schaltmittel (74), zumindest einen Anker
(78) und wenigstens eine Gewindespindel (76) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, in einem Zusammenwirken mit dem Anker (78) das Schaltmittel (74) axial zu verschieben.
28. Brennkraftmaschinenventilthebumschaltverfahren, insbesondere mit einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aufgrund zumindest eines Signals ein erster Schaltvorgang und danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung ein zweiter Schaltvorgang ausgeführt werden.
29. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltverfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine wenigstens ein Schaltmittel (3, 4) und wenigstens zwei Schalteinheiten (1 , 2) umfassende Ausführeinheit (38) zumindest in Abhängigkeit von Positionen der Schalteinheiten (1 , 2) relativ zu dem Schaltmittel (3, 4) die Schalteinheiten (1 , 2) in zumindest einem Betriebsmodus unabhängig voneinander betätigt.
30. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltverfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltmittel (3, 4) unterschiedliche Schalteinheiten (1 , 2) in Abhängigkeit von
Positionsänderungen der Schalteinheiten (1 , 2) relativ zu dem Schaltmittel (3, 4) betätigt.
31. Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltverfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei wenigstens zwei Schaltelemente (120, 122, 124) in Abhängigkeit von ihrer Position relativ zueinander wenigstens einen Umschaltvorgang bewirken
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