WO2010040439A1 - Ventiltriebvorrichtung - Google Patents

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WO2010040439A1
WO2010040439A1 PCT/EP2009/006569 EP2009006569W WO2010040439A1 WO 2010040439 A1 WO2010040439 A1 WO 2010040439A1 EP 2009006569 W EP2009006569 W EP 2009006569W WO 2010040439 A1 WO2010040439 A1 WO 2010040439A1
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WO
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cam
primary
drive shaft
shaft unit
valve
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Application number
PCT/EP2009/006569
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Meintschel
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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Priority to EP09778450.8A priority patent/EP2331795B1/de
Priority to CN200980139845.6A priority patent/CN102177316A/zh
Publication of WO2010040439A1 publication Critical patent/WO2010040439A1/de
Priority to US13/066,167 priority patent/US8960143B2/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34413—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using composite camshafts, e.g. with cams being able to move relative to the camshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F01L13/0042—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 being profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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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 a valve drive device for an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • valve drive devices with at least one primary cam and at least one secondary cam, at least one of which is assigned to a cam pair which is provided to provide a valve lift changeover.
  • the invention is in particular the object of providing a valve drive device, by means of which an efficiency of an internal combustion engine can be increased. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
  • a valve drive device in particular an internal combustion engine of a motor vehicle, proposed with a Phasenverstellvorraum for adjusting a phase angle between at least one primary cam and at least one secondary cam belonging to a same category and / or which are arranged coaxially to each other, and of which at least one cam pair is assigned, which is intended to provide a Ventilhubumscnies.
  • the valve drive device can advantageously be set to a current operating situation, such as, for example, a partial load operation or a full-load operation, whereby an efficiency of the internal combustion engine can be increased.
  • At least one primary cam is meant in particular one or more functionally associated cams, in particular all cams which have a fixed, immutable primary phase position among one another and, in particular, all the cams which, with each other, have a fixed, immovable having a thickening phase.
  • the phase adjustment device is provided to adjust a phase position which is formed as a difference between the primary phase position and the secondary phase position.
  • an “adjustment of a phase position” is to be understood in particular as meaning an adjustment in which, in particular, a valve lift and / or an opening duration remain unchanged
  • an embodiment with third cams is also conceivable which have a third phase position which relates to the primary phase position and
  • a “category” should in particular be understood to mean an association with regard to an assignment of an inlet side or an outlet side.
  • a "cam pair” should be understood to mean, in particular, two or more immediately adjacent cams which are intended to actuate a gas exchange valve.
  • the cams of a pair of cams on different cam contours such as a full stroke, a partial stroke and / or a zero stroke.
  • a cam pair can be designed as a primary cam pair and have only primary cams.
  • a pair of cams may be formed as a pair of secondary cams and have only secondary cams.
  • mixed cam pairs with primary cams and secondary cams are also conceivable.
  • the term "intended” should be understood in particular to be specially configured and / or equipped.
  • the valve drive device comprises at least one primary cam element which has the primary cam and at least one secondary cam element which has the secondary cam.
  • the primary cam element and the secondary cam element are axially displaceable.
  • a primary cam element basically have only a single primary cam or even more primary cam.
  • the secondary cam element can in principle have only a single secondary cam or multiple secondary cam.
  • the primary cam element and the secondary cam element are coupled together. This eliminates the need for a separate Verstellaktuatorik for the primary cam element and the secondary cam element.
  • the primary cam element and the secondary cam element are coupled axially fixed and rotatable relative to one another. This allows the phase senverstellvorraum and the valve lift are configured independently of each other, whereby the valve drive device can be set particularly advantageous to the current operating situation.
  • Coupled “rotatable” is to be understood in this context, in particular, that a phase position between the primary cam elements and secondary cam elements at least in a sub-area by means of Phasenverstellvorraum is freely adjustable but defined, ie the primary and secondary cam elements are rotatably coupled to each other and phase-adjusted to each other.
  • valve drive device has at least one primary and / or secondary drive shaft unit which is provided to drive at least one primary cam and / or at least one secondary cam.
  • a simple drive for the primary cam and / or secondary cam can be configured.
  • a “primary drive shaft unit” is to be understood in particular as a drive shaft unit which is intended to drive only the primary cams.
  • a “secondary drive shaft unit” is to be understood in particular as a drive shaft unit which is intended to drive only the secondary cams.
  • a “primary and secondary drive shaft unit” is to be understood in particular as a drive shaft unit which is intended to drive the primary cam and the secondary cams.
  • the primary and / or secondary drive shaft unit for adjusting the phase position is at least partially axially displaceable.
  • the phase angle can be adjusted very easily.
  • this can be easily realized by a mechanical adjustment for adjusting the phase position.
  • the phase adjustment device has at least one adjustment mechanism, which is provided to provide the at least one primary and / or secondary element.
  • axial drive shaft drive unit As a result, an independent adjustment of the phase position between the primary drive shaft unit and the secondary drive shaft unit can be provided.
  • an embodiment of the invention with a primary drive shaft unit and one of them at least partially separately designed secondary drive shaft unit proposed, which are intended to drive the primary cam and the secondary cam.
  • two separate, parallel power flows can be provided, whereby the phase adjustment can be easily realized.
  • the primary drive shaft unit and the secondary drive shaft unit are arranged coaxially. Two separate, parallel power flows are performed via the primary drive shaft unit and the secondary drive shaft unit.
  • an embodiment with at least one coupling unit is proposed, which is intended to connect the primary cam elements and the secondary cam elements axially fixed.
  • an additional shift actuator system for a valve lift changeover which acts in each case individually on primary cam elements and the secondary cam elements.
  • an embodiment is proposed in which at least one coupling unit is provided for non-rotatably connecting the secondary cam elements and the secondary drive shaft unit.
  • At least one common primary and secondary drive shaft unit is provided to drive the primary cam and the secondary cam. This allows a particularly simple coupling to a drive shaft, such as a crankshaft, can be achieved.
  • a primary and / or secondary drive shaft unit provides the drive of primary cam elements and secondary cam elements.
  • the valve drive device has a Primärphasenverstellein- unit, which is provided for setting a phase angle of the at least one primary cam. This can increase the variability of the phase adjustment. be provided. In particular, the fuel consumption can be reduced by a better mixture formation and a lower pollutant content in the exhaust gas can be ensured.
  • a "primary phase adjustment unit” is to be understood as meaning, in particular, a phase adjustment unit which is provided only for adjusting the phase position of the primary cams.
  • valve drive device has a Sekundärphasenverstell- unit, which is provided for adjusting a phase angle of the at least one secondary cam.
  • Sekundärphasenverstell- unit which is provided for adjusting a phase angle of the at least one secondary cam.
  • a "secondary phase adjustment unit” is to be understood as meaning, in particular, a designation for a phase adjustment unit for adjusting the phase position of the at least one secondary cam, in particular a phase adjustment unit independent of the primary adjustment unit
  • a secondary phase adjustment means may be provided for merely adjusting a secondary cam or a pair of secondary cams, whereby a secondary phase adjustment unit may be simply provided by which the secondary cams are rotated by different angles
  • an analogous embodiment is also conceivable for the primary phase adjustment unit.
  • the Primärphasenverstellech and / or the Sekundärphasenverstellech has at least one helical sliding seat, which is provided for an adjustment of the phase position.
  • a stepless change in the phase position can be provided simply.
  • the secondary phase adjusting means for adjusting a part of the secondary cams can simply be provided by means of helical sliding seats.
  • valve drive device has a common drive shaft connection element which is provided to connect the primary cam and the secondary cam to a crankshaft.
  • a total torque can simply be passed on to the primary cams and secondary cams.
  • a "drive shaft connection element” is to be understood as meaning, in particular, a belt pulley or a toothed wheel disk which is provided for connection to the crankshaft by means of a toothed belt or a timing chain.
  • FIG. 1 shows an axial section through a first valve drive device according to the invention
  • valve drive device is a perspective view of the valve drive device
  • FIG. 4 shows another valve drive device according to the invention in an axial section
  • Fig. 5 shows a third valve drive device in an axial section
  • FIG. 6 shows a fourth valve drive device in an axial section.
  • FIG. 1 shows an axial section of a valve drive device according to the invention of an internal combustion engine.
  • the valve drive device has two primary cam elements 36a, 37a and four secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a.
  • the primary cam elements 36a, 37a are coupled to a primary drive shaft unit 43a.
  • the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are coupled to a secondary drive shaft unit 44a.
  • the primary cam elements 36a, 37a and the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are non-rotatably connected to a drive shaft connection element 62a.
  • the valve drive device comprises four cam pairs 28a, 29a, 30a, 31a, which are formed as a primary cam pair, and four cam pairs 32a, 33a, 34a, 35a, which are formed as a secondary cam pair.
  • the cam pairs 28a, 29a, 30a, 31a designed as primary cam pairs are assigned to the primary cam elements 36a, 37a.
  • the cam pairs 32a, 33a, 34a, 35a designed as secondary cam pair are associated with the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a.
  • each of the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a one of each of the cam pairs 32a, 33a, 34a, 35a designed as secondary cam pairs is arranged.
  • An axial width of the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a is about the same size as an axial width of the arranged on them cam pairs 32a, 33a, 34a, 35a.
  • the cam pairs 28a, 29a, 30a, 31a designed as primary cam pairs each have two primary cams 11a-18a arranged directly adjacent to one another.
  • the cam pair 28a has the two immediately adjacent arranged primary cam 11a, 12a.
  • the remaining cam pairs 29a, 30a, 31a are formed analogously.
  • the primary cam 11a-18a one of the cam pairs 28a, 29a, 30a, 31a have different cam contours and are each associated with one of four gas exchange valves, which are not shown here.
  • the primary cam members 36a, 37a and the primary cams 11a-18a disposed on the primary cam members 36a, 37a are integrally formed.
  • the cam pairs 32a, 33a, 34a, 35a designed as secondary cam pairs each have two immediately adjacent secondary cams 19a-26a.
  • the secondary cam 19a-26a of the cam pairs 32a, 33a, 34a, 35a also have different cam contours and are each assigned to one of four gas exchange valve, not shown.
  • the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a and the secondary cam 19a-26a disposed on the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are made in one piece.
  • the primary cams 11a-18a and the secondary cams 19a-26a belong to a same category. They are coaxial with each other and arranged in pairs.
  • the primary cam elements 36a, 37a and the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are arranged axially displaceable.
  • the primary cam elements 36a, 37a and the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a each have two shift positions, wherein the primary cam 11a-18a and the secondary cam 19a-26a are each associated with one of the shift positions.
  • Each of the cam pairs 28a-35a has one of the primary cams 11a, 13a, 15a, 17a and one of the secondary cams 19a, 21a, 23a, 25a, which is assigned to the first switching position.
  • each pair of cams 28a-35a has one of the primary cams 12a, 14a, 16a, 18a and one of the secondary cams 20a, 22a, 24a, 26a, which are assigned to the second switching position.
  • By an axial displacement of the primary cam elements 36a, 37a and the secondary cam elements 38a, 39a, 40a 1 41a is within the cam pairs 28a-35a of the first switching position associated primary cam 11a, 13a, 15a, 17a and secondary cam 19a, 21a, 23a, 25a connected to the second switching position associated primary cam 12a, 14a, 16a, 18a and secondary cam 20a, 22a, 24a, 26a.
  • the primary cam elements 36a, 37a and secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are arranged in two groups, which are sequentially displaced sequentially.
  • the primary cam member 36a and the two secondary cam members 38a, 39a belong to the first group.
  • the primary cam member 36a and the secondary cam members 38a, 39a are axially fixedly coupled together.
  • the cam pairs 28a, 29a, 32a, 33a, which are thus also assigned to the first group, are displaced together axially.
  • the further primary cam element 37a and the two further secondary cam elements 40a, 41a belong to the second group.
  • first the first group with the primary cam element 36a and the secondary cam elements 38a, 39a is displaced. Subsequently, when the first group is completely shifted, the second group is shifted with the primary cam element 37a and the secondary cam elements 40a, 41a. In a second switching direction, first the second group and then the first group is moved.
  • the primary cam elements 36a, 37a and the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are displaced sequentially in succession by means of a shift gate 64a (see FIG.
  • the primary cam elements 36a, 37a and the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are thereby displaced as a function of a rotational angle of the primary drive shaft unit 43a.
  • the shift gate 64a has two slide tracks 65a, 66a.
  • the slide tracks 65a, 66a are designed as groove-shaped depressions and introduced directly into the primary cam elements 36a, 37a.
  • the primary cam members 36a, 37a are L-shaped and axially overlapping each other.
  • the primary cam elements 36a, 37a assume a rotation angle of 180 ° in this area.
  • the slide tracks 65a, 66a are each arranged in sections on the two primary cam elements 36a, 37a.
  • the slide tracks 65a, 66a are S-shaped. In order to move the primary cam elements 36a, 37a and the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a, one of two switching pins 67a, 68a is extended, which engages in the guide track 65a, 66a assigned to it.
  • the valve train device includes the primary drive shaft unit 43a for driving the primary cam elements 36a, 37a and the secondary drive shaft unit 44a for driving the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a.
  • the primary drive shaft unit 43a is arranged coaxially with the secondary drive shaft unit 44a.
  • the primary drive shaft unit 43a is at least mostly designed as a hollow shaft 90a.
  • the secondary drive shaft unit 44a passes through the primary drive shaft unit 43a.
  • the primary drive shaft unit 43a comprises a drive shaft connection element 73a, the primary cam element 36a, a drive shaft coupling element 74a and the primary cam element 37a.
  • a power flow for driving the cam pairs 28a-35a driven by the primary drive shaft unit 43a goes from the drive shaft connecting member 73a via the primary cam member 36a and the drive shaft coupling member 74a to the primary cam member 37a.
  • the primary cam element 36a and the primary cam element 37a are thus arranged in series in the force flow.
  • the drive shaft connecting element 73a On a side facing the primary cam element 36a, the drive shaft connecting element 73a has a rotationally asymmetrical cross section (compare FIG. 2).
  • the drive shaft connecting member 73a penetrates a part of the adjacent primary cam member 36a.
  • the drive shaft connection element 73a is coupled to the adjacent primary cam element 36a by means of a polygonal connection 76a.
  • the two primary cam elements 36a, 37a are each coupled to the drive shaft coupling element 74a by means of a splined connection 75a.
  • the multi-tooth connection 75a and the polygonal connection 76a non-rotatable connections are realized, which permit a group-wise displacement of the primary cam elements 36a, 37a into the switching positions.
  • the secondary drive shaft unit 44a is made in one piece. It has a solid shaft 77a disposed coaxially with the primary drive shaft unit 43a.
  • the secondary drive shaft unit 44a passes through the drive shaft connection element 73a, the first primary cam element 36a, the drive shaft coupling element 74a and a part of the second primary cam element 37a.
  • the primary drive shaft unit 43a and the secondary drive shaft unit 44a are made separately.
  • two separate, parallel power flows are provided via the primary drive shaft unit 43a and the secondary drive shaft unit 44a.
  • the primary drive shaft unit 43a and the secondary drive shaft unit 44a are connected by means of a common drive shaft connection element 62a to a crankshaft (not illustrated) by means of which the primary cam 11a-18a and the secondary cams 19a-26a are driven.
  • the valve drive device has a phase adjuster 10a with a Primärphasenverstelltechnik 53a and a Sekundärphasenverstelltechnik 54a.
  • the Primärphasenverstelltechnik 53 a and the Sekundärphasenverstelltechnik 54 a are carried out separately.
  • the primary phase adjusting unit 53a is provided to adjust a phase position of all the primary cams 11a-18a.
  • the Sekundärphasenverstelltechnik 54a is intended to adjust a phase angle of all the secondary cam 19a-26a.
  • the Primärphasenverstelltechnik 53 a and the Sekundärphasenverstelltechnik 54 a are designed as vane.
  • a phase angle of the primary cam 11a-18a is adjusted by means of the primary drive shaft unit 43a.
  • the primary drive shaft unit 43a is coupled to the primary phase adjustment unit 53a by means of the drive shaft connection element 62a. Since the primary cam elements 36a, 37a are made partially integral with the primary drive shaft unit 43a, the phase position of the primary cam elements 36a, 37a is adjustable by means of the primary phase adjustment unit 53a.
  • a phase angle of the secondary cams 19a-26a is adjusted by means of the secondary drive shaft unit 44a.
  • the solid shaft 77a of the secondary drive shaft unit 44a is directly coupled to the secondary phase adjusting unit 54a.
  • the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are arranged by means of bearing units rotatably to the primary cam elements 36a, 37a. In each case, two of the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a are arranged on one of the primary cam elements 36a, 37a.
  • the bearing units are designed as plain bearings.
  • the respective primary cam element 36a, 37a passes through the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a arranged on it.
  • the primary cam member 36a and the secondary cam members 38a, 39a of the first group are coupled together for axial movement.
  • the valve drive device on coupling units which connect the primary cam member 36a and the secondary cam elements 38a, 39a of the first group axially fixed together.
  • one of the coupling units 48a, 49a is assigned to one of the secondary cam elements 38a, 39a.
  • the primary cam element 37a and the secondary cam elements 40a, 41a of the second group are coupled analogously.
  • the valve drive device has coupling units.
  • one of the coupling units 50a, 51a is associated with one of the secondary cam elements 40a, 41a.
  • Coupling units 48a, 49a, 50a, 51a are provided for axially fixedly connecting primary cam elements 36a, 37a and secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a and secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a and secondary drive shaft unit 44a.
  • the coupling units 48a, 49a, 50a, 51a have coupling elements 69a, 70a, 71a, 72a, which are formed like a pin. They are rotationally fixed and axially fixedly connected to the secondary cam elements 38a, 39a, 40a, 41a.
  • the coupling elements 69a, 70a, 71a, 72a have a radially directed main extension direction.
  • the primary cam elements 36a, 37a have circumferentially directed slots 82a-85a.
  • the secondary drive shaft unit 44a has axially directed slots 86a-89a.
  • Each of the coupling elements 69a, 70a, 71a, 72a engages in one of the elongated holes 82a-85a of the primary cam elements 36a, 37a and one of the elongated holes 86a-89a of the secondary drive shaft unit 44a.
  • the coupling elements 69a, 70a, 71a, 72a can be moved in the oblong holes 82a-85a.
  • the elongated holes 82a-85a and the coupling elements 69a, 70a, 71a, 72a form a positive connection.
  • the coupling elements 69a, 70a, 71a, 72a can be moved in the slots 86a-89a.
  • the elongated holes 86a-89a and the coupling elements 69a, 70a, 71a, 72a form a positive connection.
  • FIGS. 4 to 6 show three further exemplary embodiments of the invention.
  • the letter a in the reference numerals of the embodiment in Figures 1 to 3 is replaced by the letters b to d in the reference numerals of the embodiments in Figures 4 to 6.
  • the following description is essentially limited to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, wherein reference can be made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3 or the respective preceding exemplary embodiments with regard to components, features and functions remaining the same.
  • FIG. 4 shows a valve drive device having an altered primary drive shaft unit 43b.
  • the valve drive device comprises an integrally designed primary drive shaft unit 43b.
  • the primary drive shaft unit 43b is provided for driving primary cam elements 36b, 37b.
  • valve drive device has a secondary lifting shaft unit 44b for driving the secondary cam elements 38b, 39b, 40b, 41b.
  • the primary drive shaft unit 43b and the secondary drive shaft unit 44b are made separately.
  • a phase adjustment device 10b is provided for adjusting a phase relationship between primary cam 11b-18b and secondary cam 19b-26b.
  • the integrally formed primary drive shaft unit 43b has a drive shaft connecting member 73b integrally formed with the primary drive shaft unit 43b.
  • the drive shaft connection element 73b is coupled to a drive shaft connection element 62b, which is provided to connect the primary drive shaft unit 43b to a crankshaft (not shown).
  • the primary drive shaft unit 43b passes through the two primary cam elements 36b, 37b and the secondary cam elements 38b, 39b, 40b, 41b.
  • the primary drive shaft unit 43b passes completely through a primary cam element 36b and partially through the primary cam element 37b.
  • a power flow for the two primary cam elements 36b, 37b passes over the drive shaft connecting element 73b.
  • the two primary cam elements 36b, 37b are arranged parallel to one another.
  • straight toothed sliding seats 60b, 61b are interposed between the primary drive shaft unit 43b and the primary cam members 36b, 37b.
  • the primary cam members 36b, 37b are axially slidable on the primary drive shaft unit 43b, thereby providing a valve lift switching.
  • Figure 5 shows a valvetrain apparatus having an altered primary and secondary drive shaft unit 45c.
  • the valvetrain device has a common primary and secondary drive shaft unit 45c which drives two primary cam elements 36c, 37c and five secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c in parallel.
  • the common primary and secondary drive shaft unit 45c has a hollow shaft 90c which is connected to a drive shaft connection element 73c of the primary and secondary drive shaft. unit 45c is coupled.
  • the hollow shaft 90c is axially displaceable against the drive shaft connecting element 73c.
  • the drive shaft connection element 73c of the primary and secondary drive shaft unit 45c is coupled on a first side to a drive shaft connection element 62c. On a second side, the drive shaft connection element 73c is coupled by means of a polygonal connection 76c to the hollow shaft 90c of the primary and secondary drive shaft unit 45c.
  • the hollow shaft 90c passes completely through the primary cam element 36c and more than halfway through the primary cam element 37c.
  • primary cams 11c, 13c-18c and secondary cams 19c-27c are coupled to a crankshaft (not shown).
  • a phase adjuster 10c By means of a phase adjuster 10c, a phase angle of the primary and secondary drive shaft unit 45c with respect to the crankshaft is adjustable.
  • the drive of the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c is effected in parallel by means of the integral primary and secondary drive shaft unit 45c.
  • the primary cam members 36c, 37c and the secondary cam members 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are coupled to the primary and secondary drive shaft units 45c by sliding seats 55c-61c.
  • a common power flow is provided across the primary and secondary drive shaft units 45c and relayed via slide seats 55c-61c to primary cam members 36c, 37c and secondary cam members 38c, 39, 40c, 41c, 42c.
  • the sliding seats 60c, 61c are designed as straight toothed sliding seats and provided for the primary cam elements 36c, 37c.
  • the sliding seats 55c, 56c, 57c, 58c, 59c are designed as helical sliding seats and provided for the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c.
  • each helical sliding seat 55c, 56c, 57c, 58c, 59c forms a Sekundärphasenverstellstoff for adjustment of one of the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c.
  • Each of the sliding seats 55c, 56c, 57c, 58c, 59c formed as secondary phase adjusting means is provided to adjust the secondary cams 19c-27c of one of the cam pairs together.
  • the helical sliding seats 55c, 56c, 57c, 58c, 59c of the Sekundärphasenverstellstoff can also be designed differently, creating different phase angles for the secondary cams 19c-27c of the cam pairs can be adjusted.
  • a Sekundärphasenverstell- unit 54c is realized, by means of which a phase angle of the secondary cam 19c-27c relative to the primary cam 11c, 13c-18c can be adjusted.
  • the hollow shaft 90c of the primary and secondary drive shaft unit 45c is designed to be axially displaceable.
  • the primary and secondary drive shaft unit 45c can be adjusted by means of a suitable adjustment actuator 47c.
  • an axial position of the primary and secondary drive shaft unit 45c can be set to any intermediate values between two end positions.
  • An axial position of the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c relative to switching pins 67c, 68c, which are arranged stationary, is adjustable by means of a shift gate 64c.
  • the shifting gate 64c By means of the shifting gate 64c, the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are displaceable in two switching positions.
  • the primary cam element 36c and secondary cam elements 38c, 39c, 42c of a first group as well as the primary cam element 37c and secondary cam elements 40c, 41c of a second group are axially fixed and rotatably coupled to one another by means of coupling units 48c, 49c, 50c, 51c, 52c.
  • the coupling units 48c, 49c, 50c, 51c, 52c form a positive connection.
  • a displacement of the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c relative to the primary and secondary drive shaft units 45c adjusts a phase angle of the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c .
  • the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c have four basic operating modes.
  • the primary cam members 36c, 37c and the secondary cam members 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are in a neutral phase position, ie, a phase relationship between the primary cam members 36c, 37c and the secondary cam members 38c, 39c, 40c, 41c, 42c is as Zero defined.
  • the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are shifted in the first operating position to the first switching position, whereby a valve actuation by means of the primary cam 11c, 13c-18c and secondary cam 19c-27c takes place, which is associated with the first switching position are.
  • the primary and secondary drive shaft unit 45c In the first mode of operation, the primary and secondary drive shaft unit 45c is unshifted, ie, it is in a middle neutral position between the two end positions.
  • the primary cam members 36c, 37c and the secondary cam members 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are in the neutral phase position.
  • the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are shifted to the second switching position in the second operating mode.
  • the primary and secondary drive shaft units 45c In the second mode of operation, the primary and secondary drive shaft units 45c are shifted in a first direction.
  • both the primary cam members 36c, 37c and the secondary cam members 38c, 39c, 40c, 41c, 42c and the primary and secondary drive shaft units 45c are smoothly axially displaced in a first direction.
  • the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c 1 41c, 42c are displaced by a phase position not equal to zero relative to one another.
  • the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are shifted to the second switching position in the third operating mode.
  • the primary and secondary drive shaft units 45c are unshifted.
  • the primary cam members 36c, 37c and the secondary cam members 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are axially displaced.
  • the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are adjusted by a phase position different from zero relative to one another.
  • the primary cam elements 36c, 37c and the secondary cam elements 38c, 39c, 40c, 41c, 42c are shifted in the fourth operating mode into the first switching position.
  • the primary and secondary drive shaft units 45c are axially displaced in a first direction. To switch from the first operating mode to the fourth operating mode, only the primary and secondary drive shaft units 45c are axially displaced in the first direction.
  • the cam pair 28c is formed as a mixed cam pair. It has the primary cam 11c and the secondary cam 27c, which are arranged immediately adjacent.
  • the secondary cam 27c is disposed on a separate cam member connected to the primary and secondary drive shaft units 45c by means of a helical sliding seat 59c.
  • the helical sliding seat 59c By means of the helical sliding seat 59c, the secondary cam 27c can be rotated independently of the primary cam 11c by a phase position against the primary cam 11c.
  • FIG. 6 shows a valve drive device which, in contrast to the exemplary embodiment in FIG. 5, has a modified sliding seat 6Od for connecting a primary cam element 36d to a primary and secondary drive shaft unit 45d.
  • the sliding seats 6Od is designed as a helical sliding seat.
  • the helical sliding seat 6Od is oriented in the opposite direction to the helical sliding seats 55d, 56d.
  • an axial displacement of the secondary and primary drive shaft unit 45d also adjusts a phase position of the primary cam element 36d relative to a crankshaft not shown in detail.
  • the primary cam member 36d and the secondary cam members 38d, 39d are displaced in different directions with respect to the crankshaft.
  • the valve drive device has a Verstellaktuatorik 47d.
  • the Verstellaktuatorik 47d is at least partially disposed within a hollow shaft 9Od.
  • a Sekundärphasenverstelltechnik 54d is realized, by means of which a phase angle of secondary cam 19d, 2Od, 21 d, 22d can be adjusted with respect to the crankshaft.
  • a Primärphasenverstelltechnik 53d is realized, by means of which a phase angle of the primary cam 11d, 12d, 13d, 14d can be adjusted with respect to the crankshaft.
  • phase position of the primary cam 11d, 12d, 13d, 14d and the phase position of the secondary cam 19d, 2Od 1 21d, 22d is thereby adjusted together, but in opposite directions, whereby a phase position between the primary cam 11d, 12d, 13d, 14d and the secondary cam 19d , 2Od, 21d, 22d can be adjusted.
  • valve drive device has a further primary and secondary drive shaft unit 46d, which is independent of the first primary and secondary drive shaft unit 45d at least with respect to an adjustment of a phase position of the arranged thereon secondary cam 23d, 24d, 25d, 26d.
  • the two primary and secondary drive shaft units 45d, 46d are non-rotatably but axially slidably coupled together.
  • a primary cam element 37d and secondary cam elements 40d, 41d are coupled to the primary and secondary drive shaft units 46d by means of sliding seats 57d, 58d, 61d.
  • the sliding seats 57d, 58d are designed as helical sliding seats and designed as a phase adjustment means for adjusting a phase angle of the secondary cam 23d, 24d, 25d, 26d.
  • the sliding seat 61 d is also known as a helical slide owned, wherein the helical sliding seat 61 d is oriented in the opposite direction to the helical sliding seats 57d, 58d.
  • the helical sliding seats 57d, 58d are oriented in the same direction as the sliding seats 55d, 56d.
  • the valve drive device has a second adjustment actuator 63d.
  • the adjustment actuator 63d is disposed between the two primary and secondary drive shaft units 45d, 46d and adjusts the primary and secondary drive shaft units 46d relative to the primary and secondary drive shaft units 45d.
  • the Verstellaktuatorik 63d is arranged axially in height of the shift gate. In principle, however, the adjusting actuator 63d may be arranged between a stationary component and the primary and secondary drive shaft units 46d.
  • the Primärphasenverstellatti 53 d adjust a phase position of the primary cam 15 d, 16 d, 17 d, 18 d.
  • the phase angle between the primary cam 11d, 12d, 13d, 14d and the secondary cam 19d, 2Od, 21d, 22d is independent of a phase angle between the primary cam 15d, 16d, 17d, 18d and the secondary cam 23d, 24d, 25d, 26d adjustable.

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Phasenverstellvorrichtung (10a; 10b; 10c; 10d) zur Verstellung einer Phasenlage zwischen zumindest einem Primärnocken (11a-18a; 11b-18b; 11c, 13c-18c; 11d-18d) und zumindest einem Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b; 19c-27c; 19d-26d), die einer gleichen Kategorie angehören und/oder die koaxial zueinander angeordnet sind, und von denen zumindest einer einem Nockenpaar (28a-35a; 28b-35b; 28c-35c; 28d-35d) zugeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, eine Ventilhubumschaltung bereitzustellen, vorgeschlagen.

Description

Daimler AG
Ventiltriebvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen mit zumindest einem Primärnocken und zumindest einem Sekundärnocken, von denen zumindest einer einem Nockenpaar zugeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, eine Ventilhubumschaltung bereitzustellen, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebvorrichtung bereitzustellen, mittels der eine Effizienz einer Brennkraftmaschine gesteigert werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen, mit einer Phasenverstellvorrichtung zur Verstellung einer Phasenlage zwischen zumindest einem Primärnocken und zumindest einem Sekundärnocken, die einer gleichen Kategorie angehören und/oder die koaxial zueinander angeordnet sind, und von denen zumindest einer einem Nockenpaar zugeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, eine Ventilhubumschaltung bereitzustellen. Dadurch kann die Ventiltriebvorrichtung vorteilhaft auf eine aktuelle Betriebssituation eingestellt werden, wie beispielsweise einen Teillastbetrieb oder einen Volllastbetrieb, wodurch eine Effizienz der Brennkraftmaschine gesteigert werden kann. Unter „zumindest einem Primärnocken" sollen insbesondere ein oder mehrere, funktionell einander zugeordnete Nocken verstanden werden, wie insbesondere sämtliche Nocken, die untereinander eine feste, unverstellbare Primärphasenlage aufweisen. Unter „zumindest einem Sekundärnocken" sollen insbesondere ein oder mehrere, funktionell einander zugeordnete Nocken verstanden werden, wie insbesondere sämtliche Nocken, die untereinander eine feste, unverstellbare Sekun- därphasenlage aufweisen. Vorteilhafterweise ist die Phasenverstellvorrichtung dazu vorgesehen, eine Phasenlage zu verstellen, die als eine Differenz zwischen der Primärpha- senlage und der Sekundärphasenlage ausgebildet ist. Unter einer „Verstellung einer Phasenlage" soll insbesondere eine Verstellung verstanden werden, bei der insbesondere ein Ventilhub und/oder eine Öffnungsdauer unverändert bleiben. Weiter ist auch eine Ausgestaltung mit dritten Nocken denkbar, die eine dritte Phasenlage aufweisen, die in Bezug auf die Primärphasenlage und die Sekundärphasenlage verstellt werden kann. Unter einer „Kategorie" soll weiter insbesondere eine Zuordnung in Bezug auf eine Zuordnung einer Einlassseite oder einer Auslassseite verstanden werden.
Unter einer „Ventilhubumschaltung" soll insbesondere eine Umschaltung in Bezug auf den Ventilhub und/oder die Ventilöffnungsdauer verstanden werden. Weiter sollen unter einem „Nockenpaar" insbesondere zwei oder mehrere unmittelbar benachbart angeordnete Nocken verstanden werden, die dazu vorgesehen sind, ein Gaswechselventil zu betätigen. Vorzugsweise weisen die Nocken eines Nockenpaares unterschiedliche Nockenkonturen auf, wie beispielsweise einen Vollhub, einen Teilhub und/oder einen Nullhub. Grundsätzlich kann ein Nockenpaar als ein Primärnockenpaar ausgebildet sein und lediglich Primärnocken aufweisen. Alternativ kann ein Nockenpaar als ein Sekundärnockenpaar ausgebildet sein und lediglich Sekundärnocken aufweisen. Denkbar sind aber auch gemischte Nockenpaare mit Primärnocken und Sekundärnocken. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestaltet und/oder ausgestattet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest ein Primärnockenelement umfasst, das den Primärnocken aufweist, und zumindest ein Sekundärnockenelement umfasst, das den Sekundärnocken aufweist. Dadurch kann einfach eine Schalt- barkeit für die Ventilhubumschaltung der Primärnocken und/oder der Sekundärnocken bereitgestellt werden. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn das Primärnockenelement und das Sekundärnockenelement axial verschiebbar sind. Hierbei kann ein Primärnockenelement grundsätzlich nur einen einzigen Primärnocken aufweisen oder auch mehrere Primärnocken. Auch das Sekundärnockenelement kann grundsätzlich nur einen einzigen Sekundärnocken aufweisen oder auch mehrere Sekundärnocken.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Primärnockenelement und das Sekundärnockenelement miteinander gekoppelt sind. Dadurch kann auf eine separate Verstellaktuatorik für das Primärnockenelement und für das Sekundärnockenelement verzichtet werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Primärnockenelement und das Sekundärnockenelement axial fest und zueinander verdrehbar gekoppelt sind. Dadurch können die Pha- senverstellvorrichtung und die Ventilhubumschaltung unabhängig von einander ausgestaltet werden, wodurch die Ventiltriebvorrichtung besonders vorteilhaft auf die aktuelle Betriebssituation eingestellt werden kann. Unter „verdrehbar" gekoppelt soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Phasenlage zwischen den Primärnockenelementen und Sekundärnockenelementen zumindest in einem Teilbereich mittels der Phasenverstellvorrichtung frei einstellbar aber definiert ist, d.h. die Primär- und Sekundärnockenelemente sind zueinander verdrehbar gekoppelt und phasendefiniert zueinander eingestellt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest eine Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest einen Primärnocken und/oder zumindest einen Sekundärnocken anzutreiben. Dadurch kann ein einfacher Antrieb für den Primärnocken und/oder Sekundärnocken ausgestaltet werden. Unter einer „Primärtriebwelleneinheit" soll insbesondere eine Triebwelleneinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, lediglich die Primärnocken anzutreiben. Unter einer „Sekundärtriebwelleneinheit" soll insbesondere eine Triebwelleneinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, lediglich die Sekundärnocken anzutreiben. Unter eine „Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit" soll insbesondere eine Triebwelleneinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, die Primärnocken und die Sekundämocken anzutreiben. Vorzugsweise sind der zumindest eine Primärnocken bzw. der zumindest eine Sekundärnocken drehfest mit der Primärtriebwelleneinheit bzw. der Sekundärtriebwelleneinheit verbunden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheit zur Verstellung der Phasenlage zumindest teilweise axial verschiebbar ist. Dadurch kann die Phasenlage besonders einfach verstellt werden. Insbesondere kann dadurch einfach eine mechanische Verstellvorrichtung zur Verstellung der Phasenlage realisiert werden. Grundsätzlich ist es denkbar, eine weitere Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheit anzuordnen, die zumindest teilweise unabhängig von der ersten Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheit ist. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, die beiden Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheiten drehfest aber axial verschiebbar zueinander zu koppeln, wodurch einfach eine weitere Verstellmöglichkeit zur unabhängigen Verstellung einer Phasenlage von weiteren Primärnocken und Sekundärnocken realisiert werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Phasenverstellvorrichtung zumindest eine Verstel- laktuatorik aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Primär- und/oder Se- kundärtriebwelleneinheit axial zu verschieben. Dadurch kann eine unabhängige Verstellung der Phasenlage zwischen der Primärtriebwelleneinheit und der Sekundärtriebwellen- einheit bereitgestellt werden.
Weiter wird eine Ausgestaltung der Erfindung mit einer Primärtriebwelleneinheit und einer davon zumindest teilweise getrennt ausgeführten Sekundärtriebwelleneinheit vorgeschlagen, die dazu vorgesehen sind, den Primärnocken und den Sekundärnocken anzutreiben. Dadurch können zwei getrennte, parallele Kraftflüsse bereitgestellt werden, wodurch einfach die Phasenverstellung realisiert werden kann. Vorzugsweise sind die Primärtriebwelleneinheit und die Sekundärtriebwelleneinheit koaxial angeordnet. Zwei getrennte, parallele Kraftflüsse werden über die Primärtriebwelleneinheit und die Sekundärtriebwelleneinheit ausgeführt.
Weiter wird eine Ausgestaltung mit zumindest einer Koppeleinheit vorgeschlagen, die dazu vorgesehen ist, die Primärnockenelemente und die Sekundärnockenelemente axial fest zu verbinden. Dadurch kann auf eine zusätzliche Schaltaktuatorik zu einer Ventilhub- umschaltung, die jeweils einzeln auf Primärnockenelemente und die Sekundärnockenelemente wirkt, verzichtet werden.
Insbesondere wird eine Ausgestaltung vorgeschlagen, bei der zumindest eine Koppeleinheit dazu vorgesehen ist, die Sekundärnockenelemente und die Sekundärtriebwelleneinheit drehfest zu verbinden. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Verstellung der Phasenlage von den Sekundärnockenelementen realisiert werden, da mittels einer Verstellung der Phasenlage der Sekundärtriebwelleneinheit einfach die Phasenlage der Sekundärnockenelemente eingestellt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest eine gemeinsame Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit dazu vorgesehen ist, den Primärnocken und den Sekundärnocken anzutreiben. Dadurch kann eine besonders einfache Ankopplung an eine Triebwelle, wie beispielsweise eine Kurbelwelle, erreicht werden. Unter „gemeinsam" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Primär- und oder Sekundärtriebwelleneinheit den Antrieb von Primärnockenelementen und Sekundärnockenelementen bereitstellt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Primärphasenverstellein- heit aufweist, die für eine Einstellung einer Phasenlage des zumindest einen Primärnockens vorgesehen ist. Dadurch kann eine erhöhte Variabilität der Phasenverstellung be- reitgestellt werden. Insbesondere kann durch eine bessere Gemischbildung der Kraftstoffverbrauch reduziert werden und ein geringerer Schadstoffgehalt im Abgas gewährleistet werden. Unter einer „Primärphasenverstelleinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Phasenverstelleinheit verstanden werden, die lediglich zur Verstellung der Phasenlage der Primärnocken vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Primärphasenverstelleinheit als ein Flügelzellenversteller.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Sekundärphasenverstell- einheit aufweist, die für eine Einstellung einer Phasenlage des zumindest einen Sekundärnockens vorgesehen ist. Dadurch kann eine unabhängige Verstellung vom Primärnocken insbesondere in Bezug auf eine Kurbelwelle ausgeführt werden. Unter einer „Se- kundärphasenverstelleinheit" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Bezeichnung für eine Phasenverstelleinheit zur Verstellung der Phasenlage des zumindest einen Sekundärnockens verstanden werden. Insbesondere soll darunter eine von der Primärverstelleinheit unabhängige Phasenverstelleinheit verstanden werden. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung mit Sekundärphasenverstellmitteln, die jeweils dazu vorgesehen sind, lediglich einen Teil der Sekundärnocken zu verstellen. Vorzugsweise kann ein Sekundärphasenverstellmittel dazu vorgesehen sein, lediglich einen Sekundärnocken o- der ein Sekundärnockenpaar zu verstellen. Dadurch kann einfach eine Sekundärphasen- verstelleinheit bereitgestellt werden, mittels der die Sekundärnocken um unterschiedliche Winkel verdreht werden können. Grundsätzlich ist eine analoge Ausgestaltung auch für die Primärphasenverstelleinheit denkbar.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Primärphasenverstelleinheit und/oder die Sekundär- phasenverstelleinheit zumindest einen schrägverzahnten Schiebesitz aufweist, der für eine Verstellung der Phasenlage vorgesehen ist. Dadurch kann einfach eine stufenlose Veränderung der Phasenlage bereitgestellt werden. Insbesondere können mittels schrägverzahnten Schiebesitzen einfach die Sekundärphasenverstellmittel zur Verstellung von einem Teil der Sekundärnocken bereitgestellt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung ein gemeinsames Triebwel- lenanbindungselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, den Primärnocken und den Sekundärnocken mit einer Kurbelwelle zu verbinden. Dadurch kann einfach ein Gesamtdrehmoment an die Primärnocken und Sekundärnocken weitergegeben werden. Unter einem „Triebwellenanbindungselement" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Riemenscheibe oder eine Zahnradscheibe verstanden werden, die für eine Verbindung mit der Kurbelwelle mittels eines Zahnriemens oder einer Steuerkette vorgesehen ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste, erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Ventiltriebvorrichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Ventiltriebvorrichtung,
Fig. 4 eine weitere, erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung in einem Axialschnitt,
Fig. 5 eine dritte Ventiltriebvorrichtung in einem Axialschnitt und
Fig. 6 eine vierte Ventiltriebvorrichtung in einem Axialschnitt.
Figur 1 zeigt einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung einer Brennkraftmaschine. Die Ventiltriebvorrichtung weist zwei Primärnockenelemente 36a, 37a und vier Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a auf. Die Primärnockenelemente 36a, 37a sind mit einer Primärtriebwelleneinheit 43a gekoppelt. Die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a sind mit einer Sekundärtriebwelleneinheit 44a gekoppelt. Mittels der Primärtriebwelleneinheit 43a und der Sekundärtriebwelleneinheit 44a sind die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a drehfest mit einem Triebwellenanbindungselement 62a verbunden.
Die Ventiltriebvorrichtung umfasst vier Nockenpaare 28a, 29a, 30a, 31a, die als Primärnockenpaare ausgebildet sind, und vier Nockenpaare 32a, 33a, 34a, 35a, die als Sekundärnockenpaare ausgebildet sind. Die als Primärnockenpaare ausgebildeten Nockenpaare 28a, 29a, 30a, 31a sind den Primärnockenelementen 36a, 37a zugeordnet. Die als Se- kundämockenpaare ausgebildeten Nockenpaare 32a, 33a, 34a, 35a sind den Sekundärnockenelementen 38a, 39a, 40a, 41a zugeordnet. Auf jedem der Primärnockenelemente 36a, 37a sind je zwei der als Primärnockenpaare ausgebildeten Nockenpaare 28a, 29a, 30a, 31a angeordnet. Auf jedem der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a ist je eines der als Sekundärnockenpaare ausgebildeten Nockenpaare 32a, 33a, 34a, 35a angeordnet. Eine axiale Breite der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a ist etwa gleich groß wie eine axiale Breite der auf ihnen angeordneten Nockenpaare 32a, 33a, 34a, 35a.
Die als Primärnockenpaare ausgebildeten Nockenpaare 28a, 29a, 30a, 31a weisen jeweils zwei unmittelbar benachbart angeordnete Primärnocken 11a-18a auf. Das Nockenpaar 28a weist die zwei unmittelbar benachbart angeordnete Primärnocken 11a, 12a auf. Die restlichen Nockenpaare 29a, 30a, 31a sind analog ausgebildet. Die Primärnocken 11a-18a eines der Nockenpaare 28a, 29a, 30a, 31a weisen unterschiedliche Nockenkonturen auf und sind jeweils einem von vier Gaswechselventilen zugeordnet, die hier nicht näher dargestellt sind. Die Primärnockenelemente 36a, 37a und die auf den Primärnockenelementen 36a, 37a angeordneten Primärnocken 11a-18a sind einstückig ausgeführt.
Die als Sekundärnockenpaare ausgebildeten Nockenpaare 32a, 33a, 34a, 35a weisen jeweils zwei unmittelbar benachbart angeordnete Sekundärnocken 19a-26a auf. Die Sekundärnocken 19a-26a eines der Nockenpaare 32a, 33a, 34a, 35a weisen ebenfalls unterschiedliche Nockenkonturen auf und sind jeweils einem von vier nicht näher dargestellten Gaswechselventil zugeordnet. Die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a und die auf den Sekundärnockenelementen 38a, 39a, 40a, 41a angeordneten Sekundärnocken 19a-26a sind einstückig ausgeführt. Die Primärnocken 11a-18a und die Sekundärnocken 19a-26a gehören einer gleichen Kategorie an. Sie sind koaxial zueinander und jeweils paarweise angeordnet.
Die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a sind axial verschiebbar angeordnet. Die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a weisen jeweils zwei Schaltstellungen auf, wobei die Primärnocken 11a-18a und die Sekundärnocken 19a-26a jeweils einer der Schaltstellungen zugeordnet sind. Jedes der Nockenpaare 28a-35a weist einen der Primärnocken 11a, 13a, 15a, 17a bzw. einen der Sekundärnocken 19a, 21a, 23a, 25a auf, der der ersten Schaltstellung zugeordnet ist. Außerdem weist jedes Nockenpaar 28a-35a einen der Primärnocken 12a, 14a, 16a, 18a bzw. einen der Sekundärnocken 20a, 22a, 24a, 26a auf, die der zweiten Schaltstellung zugeordnet sind. Durch ein axiales Verschieben der Primärnockenelemente 36a, 37a bzw. der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 4Oa1 41a wird innerhalb der Nockenpaare 28a-35a von dem der ersten Schaltstellung zugeordneten Primärnocken 11a, 13a, 15a, 17a bzw. Sekundärnocken 19a, 21a, 23a, 25a auf den der zweiten Schaltstellung zugeordneten Primärnocken 12a, 14a, 16a, 18a bzw. Sekundärnocken 20a, 22a, 24a, 26a geschaltet. Da die Primärnocken 11a-18a bzw. die Sekun- därnocken 19a-26a, die innerhalb eines der Nockenpaare 28a-35a angeordnet sind, eine unterschiedliche Nockenkontur aufweisen, wird mittels des axialen Verschiebens der Primärnockenelemente 36a, 37a bzw. der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a eine Ventilhubumschaltung bereitgestellt.
Die Primärnockenelemente 36a, 37a und Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a sind in zwei Gruppen angeordnet, die sequentiell nacheinander verschoben werden. Das Primärnockenelement 36a und die zwei Sekundärnockenelemente 38a, 39a gehören der ersten Gruppe an. Das Primärnockenelement 36a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a sind axial fest miteinander gekoppelt. Die Nockenpaare 28a, 29a, 32a, 33a, die dadurch ebenfalls der ersten Gruppe zugeordnet sind, werden gemeinsam axial verschoben. Das weitere Primärnockenelement 37a und die beiden weiteren Sekundärnockenelemente 40a, 41a gehören der zweiten Gruppe an.
In einer ersten Schaltrichtung wird zunächst die erste Gruppe mit dem Primärnockenelement 36a und den Sekundärnockenelementen 38a, 39a verschoben. Anschließend, wenn die erste Gruppe vollständig verschoben ist, wird die zweite Gruppe mit dem Primärnockenelement 37a und den Sekundärnockenelementen 40a, 41a verschoben. In einer zweiten Schaltrichtung wird zunächst die zweite Gruppe und anschließend die erste Gruppe verschoben.
Die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a werden mittels einer Schaltkulisse 64a sequentiell nacheinander verschoben (vgl. Figur 3). Die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a werden dabei in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Primärtriebwellenein- heit 43a verschoben. Zum Verschieben der Primärnockenelemente 36a, 37a und der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a weist die Schaltkulisse 64a zwei Kulissenbahnen 65a, 66a auf. Die Kulissenbahnen 65a, 66a sind als nutförmige Vertiefungen ausgeführt und direkt in die Primärnockenelemente 36a, 37a eingebracht. In einem Bereich, in dem die Primärnockenelemente 36a, 37a aneinander grenzen, sind die Primärnockenelemente 36a, 37a L-förmig und axial sich überschneidend ausgeführt. In Umfangsrich- tung nehmen in diesem Bereich die Primärnockenelemente 36a, 37a einen Drehwinkel von 180° Grad ein. Die Kulissenbahnen 65a, 66a sind jeweils abschnittsweise auf den beiden Primärnockenelementen 36a, 37a angeordnet. Die Kulissenbahnen 65a, 66a sind S-förmig ausgeführt. Um die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a zu verschieben, wird einer von zwei Schaltpins 67a, 68a ausgefahren, der in die ihm zugeordnete Kulissenbahn 65a, 66a eingreift. Durch die S-förmige Ausgestaltung der Kulissenbahnen 65a, 66a wirkt bei einer Drehbewegung der Primärtriebwelleneinheit 43a eine axiale Kraft auf die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a, mittels der die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a verschoben werden.
Die Ventiltriebvorrichtung weist die Primärtriebwelleneinheit 43a zum Antrieb der Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärtriebwelleneinheit 44a zum Antrieb der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a auf. Die Primärtriebwelleneinheit 43a ist koaxial zu der Sekundärtriebwelleneinheit 44a angeordnet. Die Primärtriebwelleneinheit 43a ist zumindest größtenteils als eine Hohlwelle 90a ausgeführt.
Die Sekundärtriebwelleneinheit 44a durchsetzt die Primärtriebwelleneinheit 43a. Die Primärtriebwelleneinheit 43a umfasst ein Triebwellenverbindungselement 73a, das Primärnockenelement 36a, ein Triebwellenkoppelelement 74a und das Primärnockenelement 37a. Ein Kraftfluss zum Antrieb der Nockenpaare 28a-35a, die mittels der Primärtriebwelleneinheit 43a angetrieben werden, geht von dem Triebwellenverbindungselement 73a über das Primärnockenelement 36a und das Triebwellenkoppelelement 74a auf das Primärnockenelement 37a. Das Primärnockenelement 36a und das Primärnockenelement 37a sind somit im Kraftfluss seriell nacheinander angeordnet.
Auf einer dem Primärnockenelement 36a zugewandten Seite weist das Triebwellenverbindungselement 73a einen rotationsasymmetrischen Querschnitt auf (vgl. Figur 2). Das Triebwellenverbindungselement 73a durchsetzt einen Teil des benachbarten Primärnockenelements 36a. Das Triebwellenverbindungselement 73a ist mittels einer Polygonverbindung 76a mit dem benachbarten Primärnockenelement 36a gekoppelt. Die beiden Primärnockenelemente 36a, 37a sind jeweils mittels einer Vielzahnverbindung 75a an das Triebwellenkoppelelement 74a gekoppelt. Mittels der Vielzahnverbindung 75a und der Polygonverbindung 76a sind drehfeste Verbindungen realisiert, die eine gruppenweise Verschiebung der Primärnockenelemente 36a, 37a in die Schaltstellungen zulassen. Die Sekundärtriebwelleneinheit 44a ist einstückig ausgeführt. Sie weist eine Vollwelle 77a auf, die koaxial zu der Primärtriebwelleneinheit 43a angeordnet ist. Die Sekundärtriebwelleneinheit 44a durchsetzt das Triebwellenverbindungselement 73a, das erste Primärnockenelement 36a, das Triebwellenkoppelelement 74a und einen Teil des zweiten Primärnockenelements 37a. Die Primärtriebwelleneinheit 43a und die Sekundärtriebwelleneinheit 44a sind getrennt ausgeführt. Zum Antrieb der Primärnockenelemente 36a, 37a bzw. der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a werden über die Primärtriebwelleneinheit 43a und die Sekundärtriebwelleneinheit 44a zwei getrennte, parallele Kraftflüsse bereitgestellt. Die Primärtriebwelleneinheit 43a und die Sekundärtriebwelleneinheit 44a sind mittels eines gemeinsamen Triebwellenanbindungselements 62a mit einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle verbunden, mittels der der Primärnocken 11a-18a und die Sekundärnocken 19a- 26a angetrieben werden. Zur Verstellung einer Phasenlage der Primärnocken 11a-18a und der Sekundärnocken 19a-26a relativ zu der Kurbelwelle weist die Ventiltriebvorrichtung eine Phasenverstellvorrichtung 10a mit einer Primärphasenverstelleinheit 53a und einer Sekundärphasenverstelleinheit 54a auf. Die Primärphasenverstelleinheit 53a und die Sekundärphasenverstelleinheit 54a sind getrennt voneinander ausgeführt. Die Primärphasenverstelleinheit 53a ist dazu vorgesehen, eine Phasenlage sämtlicher Primärnocken 11a-18a zu verstellen. Die Sekundärphasenverstelleinheit 54a ist dazu vorgesehen, eine Phasenlage sämtlicher Sekundärnocken 19a-26a zu verstellen. Die Primärphasenverstelleinheit 53a und die Sekundärphasenverstelleinheit 54a sind als Flügelzellen- versteller ausgeführt.
Eine Phasenlage der Primärnocken 11a-18a wird mittels der Primärtriebwelleneinheit 43a verstellt. Die Primärtriebwelleneinheit 43a ist mittels des Triebwellenanbindungselements 62a mit der Primärphasenverstelleinheit 53a gekoppelt. Da die Primärnockenelemente 36a, 37a teilweise einstückig mit der Primärtriebwelleneinheit 43a ausgeführt sind, ist die Phasenlage der Primärnockenelemente 36a, 37a mittels der Primärphasenverstelleinheit 53a verstellbar. Eine Phasenlage der Sekundärnocken 19a-26a wird mittels der Sekundärtriebwelleneinheit 44a verstellt. Die Vollwelle 77a der Sekundärtriebwelleneinheit 44a ist direkt mit der Sekundärphasenverstelleinheit 54a gekoppelt.
Die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a sind mittels Lagereinheiten drehbar zu den Primärnockenelementen 36a, 37a angeordnet. Jeweils zwei der Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a sind dabei auf einem der Primärnockenelemente 36a, 37a angeordnet. Die Lagereinheiten sind als Gleitlager ausgeführt. Das jeweilige Primärnockenelement 36a, 37a durchsetzt die auf ihm angeordneten Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a.
Das Primärnockenelement 36a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a der ersten Gruppe sind für eine axiale Bewegung miteinander gekoppelt. Um das Primärnockenelement 36a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a der ersten Gruppe für eine axiale Bewegung miteinander zu koppeln, weist die Ventiltriebvorrichtung Koppeleinheiten auf, die das Primärnockenelement 36a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a der ersten Gruppe axial fest miteinander verbinden. Dabei ist jeweils eine der Koppeleinheiten 48a, 49a einem der Sekundärnockenelemente 38a, 39a zugeordnet.
Das Primärnockenelement 37a und die Sekundärnockenelemente 40a, 41a der zweiten Gruppe sind analog gekoppelt. Zur Kopplung des Primärnockenelements 37a und der Sekundärnockenelemente 40a, 41a weist die Ventiltriebvorrichtung Koppeleinheiten auf. Dabei ist jeweils eine der Koppeleinheiten 50a, 51a einem der Sekundärnockenelemente 40a, 41a zugeordnet.
Die Koppeleinheiten 48a, 49a, 50a, 51a sind dazu vorgesehen, die Primärnockenelemente 36a, 37a und die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a axial fest sowie die Sekundärnockenelemente 38a, 39a, 40a, 41a und die Sekundärtriebwelleneinheit 44a drehfest zu verbinden. Die Koppeleinheiten 48a, 49a, 50a, 51a weisen Koppelelemente 69a, 70a, 71a, 72a auf, die stiftförmig ausgeformt sind. Sie sind drehfest und axial fest mit den Sekundärnockenelementen 38a, 39a, 40a, 41a verbunden. Die Koppelelemente 69a, 70a, 71a, 72a weisen eine radial gerichtete Haupterstreckungsrichtung auf. Die Primärnockenelemente 36a, 37a weisen in Umfangsrichtung gerichtete Langlöcher 82a-85a auf. Die Sekundärtriebwelleneinheit 44a weist in Axialrichtung gerichtete Langlöcher 86a-89a auf. Jeder der Koppelelemente 69a, 70a, 71a, 72a greift in eines der Langlöcher 82a-85a der Primärnockenelemente 36a, 37a und eines der Langlöcher 86a-89a der Sekundärtriebwelleneinheit 44a ein. In Umfangsrichtung können die Koppelelemente 69a, 70a, 71a, 72a in den Langlöchern 82a-85a verschoben werden. In axialer Richtung bilden die Langlöcher 82a-85a und die Koppelelemente 69a, 70a, 71a, 72a eine formschlüssige Verbindung. In Axialrichtung können die Koppelelemente 69a, 70a, 71a, 72a in den Langlöchern 86a-89a verschoben werden. In Umfangsrichtung bilden die Langlöcher 86a-89a und die Koppelelemente 69a, 70a, 71a, 72a eine formschlüssige Verbindung.
In den Figuren 4 bis 6 sind drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 durch die Buchstaben b bis d in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den Figuren 4 bis 6 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 bzw. die jeweils vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen werden kann. Figur 4 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung, die eine geänderte Primärtriebwelleneinheit 43b aufweist. Die Ventiltriebvorrichtung umfasst im Unterschied zum Ausführungsbeispiel 1 eine einstückig ausgeführte Primärtriebwelleneinheit 43b. Die Primärtriebwelleneinheit 43b ist zum Antrieb von Primärnockenelementen 36b, 37b vorgesehen. Weiter weist die Ventiltriebvorrichtung eine Sekundärthebwelleneinheit 44b zum Antrieb der Sekundärnockenelemente 38b, 39b, 40b, 41 b auf. Die Primärtriebwelleneinheit 43b und die Sekun- därtriebwelleneinheit 44b sind getrennt ausgeführt. Mittels der Sekundärtriebwelleneinheit 44b ist eine Phasenverstellvorrichtung 10b zur Verstellung einer Phasenlage zwischen Primärnocken 11b-18b und Sekundärnocken 19b-26b bereitgestellt.
Die einstückig ausgeführte Primärtriebwelleneinheit 43b weist ein Triebwellenverbin- dungselement 73b auf, das einstückig mit der Primärtriebwelleneinheit 43b ausgeführt ist. An einer ersten Seite ist das Triebwellenverbindungselement 73b an ein Triebwellenan- bindungselement 62b gekoppelt, welches dazu vorgesehen ist, die Primärtriebwelleneinheit 43b an eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle anzubinden. Die Primärtriebwelleneinheit 43b durchsetzt die zwei Primärnockenelemente 36b, 37b und die Sekundärnockenelemente 38b, 39b, 40b, 41b. Die Primärtriebwelleneinheit 43b durchsetzt ein Primärnockenelement 36b vollständig und das Primärnockenelement 37b teilweise.
Ein Kraftfluss für die beiden Primärnockenelemente 36b, 37b geht über das Triebwellenverbindungselement 73b. Im Kraftfluss sind die beiden Primärnockenelemente 36b, 37b parallel zueinander angeordnet. Zur Übertragung eines Gesamtdrehmoments von der Primärtriebwelleneinheit 43b auf die Primärnockenelemente 36b, 37b sind zwischen der Primärtriebwelleneinheit 43b und den Primärnockenelementen 36b, 37b geradverzahnte Schiebesitze 60b, 61b angeordnet, die ineinander eingreifen. Dadurch sind die Primärnockenelemente 36b, 37b auf der Primärtriebwelleneinheit 43b axial verschiebbar, wodurch eine Ventilhubumschaltung bereitgestellt wird.
Figur 5 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung, die eine veränderte Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c aufweist. Im Unterscheid zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Ventiltriebvorrichtung eine gemeinsame Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c auf, die zwei Primärnockenelemente 36c, 37c und fünf Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c parallel antreibt.
Die gemeinsame Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c weist eine Hohlwelle 90c auf, die an ein Triebwellenverbindungselement 73c der Primär- und Sekundärtriebwellen- einheit 45c gekoppelt ist. Die Hohlwelle 90c ist gegen das Triebwellenverbindungsele- ment 73c axial verschiebbar.
Das Triebwellenverbindungselement 73c der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c ist auf einer ersten Seite an ein Triebwellenanbindungselement 62c gekoppelt. Auf einer zweiten Seite ist das Triebwellenverbindungselement 73c mittels einer Polygonverbindung 76c mit der Hohlwelle 90c der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c gekoppelt. Die Hohlwelle 90c durchsetzt das Primärnockenelement 36c vollständig und das Primärnockenelement 37c zu mehr als der Hälfte. Mittels dem Triebwellenanbindungselement 62c sind Primärnocken 11c, 13c-18c und Sekundärnocken 19c-27c mit einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle gekoppelt. Mittels einer Phasenverstellvorrichtung 10c ist eine Phasenlage der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c in Bezug auf die Kurbelwelle verstellbar.
Der Antrieb der Primärnockenelemente 36c, 37c und der Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c erfolgt parallel mittels der einstückig ausgeführten Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c. Die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c sind mittels Schiebesitzen 55c-61c mit der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c gekoppelt. Ein gemeinsamer Kraftfluss wird über die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c bereitgestellt und über die Schiebesitze 55c-61c an Primärnockenelemente 36c, 37c und Sekundärnockenelemente 38c, 39, 40c, 41c, 42c weitergegeben.
Die Schiebesitze 60c, 61c sind als geradverzahnte Schiebesitze ausgeführt und für die Primärnockenelemente 36c, 37c vorgesehen. Die Schiebesitze 55c, 56c, 57c, 58c, 59c sind als schrägverzahnte Schiebesitze ausgeführt und für die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c vorgesehen.
Mittels der schrägverzahnten Schiebesitze 55c, 56c, 57c, 58c, 59c ist ein Sekundärpha- senverstellmittel zur Verstellung einer Phasenlage der Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c ausgebildet. Dabei bildet jeder schrägverzahnte Schiebesitz 55c, 56c, 57c, 58c, 59c ein Sekundärphasenverstellmittel zur Verstellung von einem der Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c. Jeder der als Sekundärphasenverstellmittel ausgebildeten Schiebesitze 55c, 56c, 57c, 58c, 59c ist dazu vorgesehen, die Sekundärnocken 19c-27c von einem der Nockenpaare gemeinsam zu verstellen. Die schrägverzahnten Schiebesitze 55c, 56c, 57c, 58c, 59c der Sekundärphasenverstellmittel können dabei auch unterschiedlich ausgebildet sein, wodurch unterschiedliche Phasenlagen für die Sekundärnocken 19c-27c der Nockenpaare eingestellt werden können. Mittels der schrägverzahnten Schiebesitze 55c, 56c, 57c, 58c, 59c ist eine Sekundärphasenverstell- einheit 54c realisiert, mittels der eine Phasenlage der Sekundärnocken 19c-27c relativ zu den Primärnocken 11c, 13c-18c verstellt werden kann.
Die Hohlwelle 90c der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c ist axial verschiebbar ausgeführt. Die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c kann mittels einer geeigneten Verstellaktuatorik 47c verstellt werden. Dabei ist eine axiale Position der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c auf beliebige Zwischenwerte zwischen zwei Endstellungen einstellbar. Eine axiale Position der Primärnockenelemente 36c, 37c und der Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c relativ zu Schaltpins 67c, 68c, die ortsfest angeordnet sind, ist mittels einer Schaltkulisse 64c einstellbar. Mittels der Schaltkulisse 64c sind die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c in zwei Schaltstellungen verschiebbar. Das Primärnockenelement 36c und Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 42c einer ersten Gruppe sowie das Primärnockenelement 37c und Sekundärnockenelemente 40c, 41c einer zweiten Gruppe sind mittels Koppeleinheiten 48c, 49c, 50c, 51c, 52c axial fest und verdrehbar miteinander gekoppelt. Die Koppeleinheiten 48c, 49c, 50c, 51c, 52c bilden eine formschlüssige Verbindung.
Aufgrund der schrägverzahnten Schiebesitze 55c, 56c, 57c, 58c, 59c wird durch eine Verschiebung der Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c relativ zu der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c eine Phasenlage der Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c verstellt. Zur Einstellung der Phasenlage und zur Verstellung der Schaltstellungen weisen die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c vier grundsätzliche Betriebsmodi auf.
In einem ersten Betriebsmodus befinden sich die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c in einer Neutralphasenlage, d.h. eine Phasenlage zwischen den Primärnockenelementen 36c, 37c und den Sekundärnockenelementen 38c, 39c, 40c, 41c, 42c ist als Null definiert. Die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c sind im ersten Betriebsmodus in die erste Schaltstellung verschoben, wodurch eine Ventilbetätigung mittels der Primärnocken 11c, 13c-18c und Sekundärnocken 19c-27c erfolgt, die der ersten Schaltstellung zugeordnet sind. In dem ersten Betriebsmodus ist die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c unverschoben, d.h. sie befindet sich in einer mittleren Neutralstellung zwischen den beiden Endstellungen. In einem zweiten Betriebsmodus befinden sich die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c in der Neutralphasenlage. Die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c sind im zweiten Betriebsmodus in die zweite Schaltstellung verschoben. In dem zweiten Betriebsmodus ist die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c in eine erste Richtung verschoben. Um von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu schalten, werden sowohl die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c als auch die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c gleichmäßig in eine erste Richtung axial verschoben.
In einem dritten Betriebsmodus befinden sich die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 4Oc1 41c, 42c um eine Phasenlage ungleich Null zueinander verstellt. Die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c sind im dritten Betriebsmodus in die zweite Schaltstellung verschoben. In dem dritten Betriebsmodus ist die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c unverschoben. Um von dem ersten Betriebsmodus in den dritten Betriebsmodus zu schalten, werden lediglich die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c axial verschoben.
In einem vierten Betriebsmodus sind die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c um eine Phasenlage ungleich Null zueinander verstellt. Die Primärnockenelemente 36c, 37c und die Sekundärnockenelemente 38c, 39c, 40c, 41c, 42c sind im vierten Betriebsmodus in die erste Schaltstellung verschoben. In dem vierten Betriebsmodus ist die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c in eine erste Richtung axial verschoben. Um von dem ersten Betriebsmodus in den vierten Betriebsmodus zu schalten, wird lediglich die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c axial in die erste Richtung verschoben.
Das Nockenpaar 28c ist als ein gemischtes Nockenpaar ausgebildet. Es weist den Primärnocken 11c und den Sekundärnocken 27c auf, die unmittelbar benachbart angeordnet sind. Der Sekundärnocken 27c ist auf einem eigenen Nockenelement angeordnet, das mittels eines schrägverzahnten Schiebesitzes 59c mit der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45c verbunden ist. Mittels des schrägverzahnten Schiebesitzes 59c kann der Sekundärnocken 27c unabhängig von dem Primärnocken 11c um eine Phasenlage gegen den Primärnocken 11c verdreht werden. Figur 6 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung, die im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 5 einen geänderten Schiebesitz 6Od zur Anbindung eines Primärnockenelements 36d an eine Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45d aufweist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 5 ist der Schiebesitze 6Od als ein schrägverzahnter Schiebesitz ausgeführt.
Der schrägverzahnte Schiebesitz 6Od ist in entgegengesetzter Richtung zu den schrägverzahnten Schiebesitzen 55d, 56d orientiert. So wird durch eine axiale Verschiebung der Sekundär- und Primärtriebwelleneinheit 45d auch eine Phasenlage des Primärnockenelements 36d relativ zu einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle verstellt. Durch eine entgegengesetzte Orientierung des schrägverzahnten Schiebesitzes 6Od werden das Primärnockenelement 36d und die Sekundärnockenelemente 38d, 39d in Bezug auf die Kurbelwelle in unterschiedliche Richtungen verstellt.
Zur Verstellung der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheiten 45d weist die Ventiltriebvorrichtung eine Verstellaktuatorik 47d auf. Die Verstellaktuatorik 47d ist zumindest teilweise innerhalb einer Hohlwelle 9Od angeordnet. Mittels der Schiebesitze 55d, 56d ist eine Sekundärphasenverstelleinheit 54d realisiert, mittels der eine Phasenlage von Sekundärnocken 19d, 2Od, 21 d, 22d in Bezug auf die Kurbelwelle verstellt werden kann. Mittels des Schiebesitzes 6Od ist eine Primärphasenverstelleinheit 53d realisiert, mittels der eine Phasenlage von Primärnocken 11d, 12d, 13d, 14d in Bezug auf die Kurbelwelle verstellt werden kann. Die Phasenlage der Primärnocken 11d, 12d, 13d, 14d und die Phasenlage der Sekundärnocken 19d, 2Od1 21d, 22d wird dabei gemeinsam, aber in entgegengesetzte Richtungen verstellt, wodurch eine Phasenlage zwischen den Primärnocken 11d, 12d, 13d, 14d und den Sekundärnocken 19d, 2Od, 21d, 22d verstellt werden kann.
Weiter weist die Ventiltriebvorrichtung eine weitere Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 46d auf, die zumindest in Bezug auf eine Verstellung einer Phasenlage der auf ihr angeordneten Sekundärnocken 23d, 24d, 25d, 26d unabhängig von der ersten Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 45d ist. Die beiden Primär- und Sekundärtriebwelleneinheiten 45d, 46d sind drehfest, aber axial verschiebbar miteinander gekoppelt.
Ein Primärnockenelement 37d und Sekundärnockenelemente 4Od, 41 d sind mittels Schiebesitzen 57d, 58d, 61 d mit der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit 46d gekoppelt. Die Schiebesitze 57d, 58d sind als schrägverzahnte Schiebesitze ausgeführt und als Phasenverstellmittel zur Verstellung einer Phasenlage der Sekundärnocken 23d, 24d, 25d, 26d ausgebildet. Der Schiebesitz 61 d ist ebenfalls als ein schrägverzahnter Schie- besitz ausgeführt, wobei der schrägverzahnten Schiebesitz 61 d in entgegengesetzter Richtung zu den schrägverzahnten Schiebesitzen 57d, 58d orientiert ist. Die schrägverzahnten Schiebesitze 57d, 58d sind in die gleiche Richtung orientiert wie die Schiebesitze 55d, 56d.
Zur Verstellung der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheiten 46d weist die Ventiltriebvorrichtung eine zweite Verstellaktuatorik 63d auf. Die Verstellaktuatorik 63d ist zwischen den beiden Primär- und Sekundärtriebwelleneinheiten 45d, 46d angeordnet und verstellt die Primär- und Sekundärtriebwelleneinheiten 46d relativ zu der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheiten 45d. Die Verstellaktuatorik 63d ist axial in Höhe der Schaltkulisse angeordnet. Grundsätzlich kann die Verstellaktuatorik 63d aber zwischen einem ortsfesten Bauteil und der Primär- und Sekundärtriebwelleneinheiten 46d angeordnet sein. Mittels der Schiebesitze 57d, 58d kann die Sekundärphasenverstelleinheit 54d eine Phasenlage der Sekundärnocken 23d, 24d, 25d, 26d verstellen. Mittels des Schiebesitzes 61 d kann die Primärphasenverstelleinheit 53d eine Phasenlage von Primärnocken 15d, 16d, 17d, 18d verstellen. Die Phasenlage zwischen den Primärnocken 11d, 12d, 13d, 14d und den Sekundärnocken 19d, 2Od, 21 d, 22d ist unabhängig von einer Phasenlage zwischen den Primärnocken 15d, 16d, 17d, 18d und den Sekundärnocken 23d, 24d, 25d, 26d verstellbar.

Claims

Daimler AGPatentansprüche
1. Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Phasenverstellvorrichtung (10a; 10b; 10c; 1Od) zur Verstellung einer Phasenlage zwischen zumindest einem Primärnocken (11a-18a; 11 b-18b; 11c, 13c-18c; 11d-18d) und zumindest einem Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b; 19c- 27c; 19d-26d), die einer gleichen Kategorie angehören und/oder die koaxial zueinander angeordnet sind, und von denen zumindest einer einem Nockenpaar (28a- 35a; 28b-35b; 28c-35c; 28d-35d) zugeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, eine Ventilhubumschaltung bereitzustellen.
2. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch zumindest ein Primärnockenelement (36a, 37a; 36b, 37b; 36c, 37c; 36d, 37d), das den Primärnocken aufweist (11a-18a; 11 b-18b; 11c, 13c-18c; 11d-18d) und zumindest ein Sekundärnockenelement (38a-41a; 38b-41 b; 38c-42c; 38d-41d), das den Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b; 19c-27c; 19d-26d) aufweist.
3. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärnockenelement (36a, 37a; 36b, 37b; 36c, 37c; 36d, 37d) und das Sekundärnockenelement (38a-41a; 38b-41b; 38c-42c; 38d-41d) miteinander gekoppelt sind.
4. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheit (43a, 44a; 43b, 44b; 45c; 45d, 46d), die dazu vorgesehen ist, den zumindest einen Primärnocken (11a- 18a; 11b-18b; 11c, 13c-18c; 11d-18d) und/oder den zumindest einen Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b; 19c-27c; 19d-26d) anzutreiben.
5. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheit (43a, 44a; 43b, 44b; 45c; 45d, 46d) zur Verstellung einer Phasenlage zumindest teilweise axial verschiebbar ist.
6. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenverstellvorrichtung (10a; 10b; 10c; 10d) zumindest eine Verstellaktuato- rik (47c; 63d) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die zumindest eine Primär- und/oder Sekundärtriebwelleneinheit (43a, 44a; 43b, 44b; 45c; 45d, 46d) axial zu verschieben.
7. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Primärtriebwelleneinheit (43a; 43b) und eine davon zumindest teilweise getrennt ausgeführte Sekundärtriebwelleneinheit (44a; 44b), die dazu vorgesehen sind, den Primärnocken (11a-18a; 11b-18b) und den Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b) anzutreiben.
8. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Koppeleinheit (48a-51a; 48b-51b; 48c-52c; 48d-51d), die dazu vorgesehen ist, die Primärnockenelemente (36a, 37a; 36b, 37b; 36c, 37c; 36d, 37d) und die Sekundärnockenelemente (38a-41a; 38b-41 b; 38c-42c; 38d-41d) axial fest zu verbinden.
9. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Koppeleinheit (48a-51a; 48b-51b; 48c-52c; 48d-51d), die dazu vorgesehen ist, die Sekundärnockenelemente (38a-41a; 38b-41b; 38c-42c; 38d-41d) und die Sekundärtriebwelleneinheit (44a; 44b) drehfest zu verbinden.
10. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine gemeinsame Primär- und Sekundärtriebwelleneinheit (45c; 45d, 46d), die dazu vorgesehen ist, den Primärnocken (11c, 13c-18c; 11d-18d) und den Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b; 19c-27c; 19d-26d) anzutreiben.
11. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Primärphasenverstelleinheit (53a; 53b; 53d), die für eine Einstellung einer Phasenlage des zumindest einen Primärnockens (11 a-18a; 11 b-18b; 11 d-18d) vorgesehen ist.
12. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sekundärphasenverstelleinheit (54a; 54b; 54c; 54d), die für eine Einstellung einer Phasenlage des zumindest einen Sekundärnockens (19a-26a; 19b-26b; 19c- 27c; 19d-26d) vorgesehen ist.
13. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 10 und/oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Primärphasenverstelleinheit (53d) und/oder die Sekundärphasenverstelleinheit (54c; 54d) zumindest einen schrägverzahnten Schiebesitz (55c-59c; 55d-58d, 6Od, 61 d) aufweist, der für eine Verstellung der Phasenlage vorgesehen ist.
14. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Triebwellenanbindungselement (62a; 62b; 62c; 62d), das dazu vorgesehen ist, den Primärnocken (11a-18a; 11b-18b; 11c, 13c-18c; 11d-18d) und den Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b; 19c-27c; 19d-26d) mit einer Kurbelwelle zu verbinden.
15. Verfahren für eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Primärnocken (11a-18a; 11 b-18b; 11c, 13c-18c; 11d-18d) und zumindest einem Sekundärnocken (19a-26a; 19b-26b; 19c- 27c; 19d-26d), die einer gleichen Kategorie angehören und/oder die koaxial zueinander angeordnet sind, und von denen zumindest einer einem Nockenpaar (28a- 35a; 28b-35b; 28c-35c; 28d-35d) zugeordnet ist, das dazu vorgesehen ist, eine Ventilhubumschaltung bereitzustellen, insbesondere für eine Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenlage zwischen dem zumindest einen Primärnocken (11a-18a; 11b-18b; 11c, 13c-18c; 11d-18d) und dem zumindest einen Sekundärnocken (19a-26a; 19b- 26b; 19c-27c; 19d-26d) eingestellt wird.
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