WO2017137146A1 - Valve train device - Google Patents

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WO2017137146A1
WO2017137146A1 PCT/EP2017/000073 EP2017000073W WO2017137146A1 WO 2017137146 A1 WO2017137146 A1 WO 2017137146A1 EP 2017000073 W EP2017000073 W EP 2017000073W WO 2017137146 A1 WO2017137146 A1 WO 2017137146A1
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WO
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drive device
switching
valve drive
locking element
cam
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/000073
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Stolk
Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/08—Shape of cams
    • 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
    • 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
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/03—Auxiliary actuators
    • F01L2820/032—Electric motors

Definitions

  • the invention relates to a valve drive device.
  • Actuation of at least one gas exchange valve and having at least one axially displaceable positive locking element which is connected to the cam member, and with a switching actuator, which is provided for the axial displacement of the at least one cam member.
  • the invention is in particular the object of a weight of
  • Valve drive device to reduce. It is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the invention is based on a valve drive device, in particular for a
  • Cam element is provided.
  • the valve drive device comprises a permanent operative connection between the shift actuator and the interlocking element, which has an effective area dependent on a rotational angle of the camshaft.
  • an active surface of the active connection adapted to be transmitted in the axial direction can be used to be provided.
  • a small effective area can be used in rotation angle ranges in which only little or no switching forces are transmitted. Therefore, components forming the effective area may be made smaller in these rotational angle ranges, whereby the valve driving device can be made with a reduced weight.
  • oil is present on the active surface on which shearing forces act by the rotation of the camshaft, which increase friction of the camshaft.
  • valve drive device Due to the small effective area only a reduced oil volume is exposed to the shear forces in these rotation angle ranges, in which only little or no switching forces are transmitted.
  • the valve drive device thereby has a reduced friction in an operation, whereby a fuel consumption of the valve drive device is reduced.
  • the interlocking element at least one of the
  • the switch actuator has an axially displaceable
  • Switching element comprises at least one rotation angle independent
  • Valve train device can be achieved.
  • the active surface is formed by a contact surface between the force transmission surface of the positive-locking element and the force transmission surface of the switching element. This allows a simple construction of the
  • Valve train device can be achieved.
  • the form-locking element at least two
  • the form-fitting element has a constant radial extent in at least eweinem of the two segments. This can be up structurally simple manner adapted to be transmitted switching forces in the axial direction effective surface of the operative connection can be provided.
  • one of the segments extends over an angular range of the camshaft, in which an implementation of the axial displacement of the at least one cam element is provided, and has a radial extent which is greater than a radial extent of the other segment.
  • This can be provided in a structurally simple manner adapted to be transmitted switching forces in the axial direction effective surface of the operative connection.
  • the form-fitting element is designed as a circumferential rib. Thereby, a simple construction of the positive-locking element can be achieved.
  • the switching element surrounds the positive-locking element on both sides. Therefore, a simple construction of the switching actuator can be achieved.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • Valve train device with a camshaft having an axially displaceable cam member, with an axially displaceable
  • Forming element which is connected to the cam member, with a switching actuator for the axial displacement of the cam member, and with a permanent operative connection between the switching actuator and the
  • Positive-locking element having a dependent of a rotation angle of the camshaft effective surface
  • FIGs 1 and 2 show a valve drive device 10 for an internal combustion engine, with a camshaft 11 having an axially displaceable cam member 13 which has two multi-track cams 14, 18, and an axially displaceable
  • Positive locking element 22 extends along an entire circumference of the camshaft 11 and forms a circumferential attack contour. At the attack contour of the
  • Positive locking element 22 engage in a sliding operation to an axial
  • Positive locking element 22 axially on the camshaft 1 1.
  • the cam member 13 is thereby displaced axially.
  • the positive-locking element 22 may be embodied separately from the cam element 13 and, in the case of an axial displacement, the cam element 13 may be indirectly formed by the cam element 13
  • the form-fitting element 22 is designed as a circumferential rib.
  • the camshaft 11 comprises a drive shaft 12, on which the cam element 13 is arranged.
  • the drive shaft 12 has a straight toothing on its outer circumference.
  • the cam member 13 has on its inner circumference a corresponding spur toothing, which engages in the straight toothing of the drive shaft 12.
  • the cam member 13 is rotatably on the drive shaft 12, but slidably mounted in both axial directions.
  • the drive shaft 12 includes a crankshaft connection for connection to a crankshaft, not shown.
  • the drive shaft 12 can be omitted, for example by the camshaft 11 is composed of a plurality of cam elements 13 which engage at their edges.
  • the valve drive device 10 includes a switching actuator 23 for axial displacement of the cam member 13.
  • the two multi-lane cams 14, 18 each comprise three partial cams 15, 16, 17, 19, 20, 21 with different cam tracks, the
  • the valve drive device 10 has a permanent operative connection between the switching actuator 23 and the
  • the switching actuator 23 is arranged on a camshaft housing 28, shown schematically, and fastened there.
  • the switching actuator 23 comprises a housing which is fixedly connected to the camshaft housing 28, and an axially displaceable switching element 26.
  • the switching actuator 23 further includes a rotatable spindle 24 and a spindle 24 driving the electric motor 25 in the illustrated embodiment, the switching element 26 is on the spindle 24 is arranged. By a rotation of the spindle 24 by the electric motor 25, the switching element 26 is displaced axially.
  • a hydraulic drive or another drive machine can be used instead of a spindle 24 may be used as a carrier of the switching element 26, for example, a running rail or a cable device.
  • the positive-locking element 22 forms an interface for applying the switching force acting in the axial direction on the cam element 13.
  • the switching force acting in the axial direction is applied only by the switching actuator 23 and is
  • a course of an axial displacement movement is determined solely by the switching actuator 23 via the electric motor 25, which drives the spindle 24 and thus the switching element 26 moves.
  • the switching element 26 comprises two fork projections 29, 30 and an engagement groove 27 extending between the fork projections 29, 30.
  • the form-locking element 22 designed as a circumferential rib engages in the engagement groove 27 in permanent operative connection and is enclosed by the fork projections 29, 30.
  • Switching element 26 surrounds the positive-locking element 22 on both sides.
  • the engagement groove 27 has a slightly larger dimension than the form-locking element 22 in order to compensate for manufacturing tolerances and thermal expansions of the positive-locking element 22 and / or of the switching element 26.
  • the positive-locking element 22 abuts edges of the recess of the switching element 26 and is of this in the axial position within
  • Positive locking element 22 has a dependent of a rotation angle of the camshaft 1 1 effective area 31.
  • the active surface 31 is adapted in a rotation angle range to be transmitted switching forces in the rotation angle range.
  • the form-fitting element 22 has two adapted to the angle of rotation
  • Power transmission surfaces 32, 33 which are provided for a positive connection with the switching actuator 23.
  • the power transmission surfaces 32, 33 are of
  • the switching element 26 has two rotation angle independent
  • Power transmission surfaces 34, 35 which are formed by opposing inner surfaces of the fork projections 29, 30.
  • the active surface 31 is formed by a contact surface between the force transmission surface 32, 33 of the positive-locking element 22 and the force transmission surface 34, 35 of the
  • Switching element 26 is formed. In one operation of the valve drive device 10, one of the force transmission surfaces 32, 33 of the form-fit element 22 is always in contact with one of the force transmission surfaces 34, 35 of the switching element 26. In Fig. 1, however, a distance between the force transmission surfaces 32, 33 of the form-fitting element 22 and the force transmission surfaces 34, 35 of the switching element 26 is shown for better visibility. In a displacement of the cam member 13 in an axial direction are the force transmission surface 32 of the positive-locking element 22 and the
  • Displacement in an opposite axial direction are the force transmission surface 33 of the form-fitting element 22 and the force transmission surface 35 of the switching element 26 by the displacement of the switching element 26 to each other and form the active surface 31 from.
  • the form-fitting element 22 has two segments 36, 37, in which the
  • Power transmission surface 33, 34 has different radial extensions (see Fig. 2). Due to the different radial extensions, the force transmission surface 32, 33 of the positive-locking element 22 is in each case of different size in the segments 36, 37.
  • the form-fitting element 22 has in each of the two segments 36, 37 a constant radial extent. One of the segments 37 extends over an angular range of the camshaft 1 1, in which an implementation of the axial displacement of
  • Cam member 13 is provided, and has a radial extent which is greater than a radial extent of the other segment 36. In the angular range of
  • Camshaft 1 in which the implementation of the axial displacement of the cam member 13 is provided, no actuation of a gas exchange valve by the cams 14, 18 takes place.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a valve train device (10), in particular for an internal combustion engine, comprising: at least one camshaft (11), which has at least one axially movable cam element (13), having at least one multi-track cam (14, 18) for actuating at least one gas exchange valve, and which has at least one axially movable interlocking element (22), which is connected to the cam element (13); and a switching actuator (23) for axially moving the at least one cam element (13), wherein the valve train device (10) comprises a permanent operative connection between the switching actuator (23) and the interlocking element (22), which operative connection has an operative surface (31) that depends on an angle of rotation of the camshaft (11).

Description

Daimler AG  Daimler AG
Venti Itriebvorrichtu ng Venti drive device
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung. The invention relates to a valve drive device.
Es ist bereits eine Ventiltriebvorrichtung bekannt, insbesondere für eine It is already known a valve drive device, in particular for a
Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Nockenwelle, die zumindest ein axial verschiebbares Nockenelement, das zumindest einen mehrspurigen Nocken zur Internal combustion engine, with at least one camshaft, the at least one axially displaceable cam member, the at least one multi-track cam for
Betätigung zumindest eines Gaswechselventils aufweist, und die zumindest ein axial verschiebbares Formschlusselement aufweist, das mit dem Nockenelement verbunden ist, und mit einem Schaltaktor, der zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements vorgesehen ist. Actuation of at least one gas exchange valve, and having at least one axially displaceable positive locking element which is connected to the cam member, and with a switching actuator, which is provided for the axial displacement of the at least one cam member.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Gewicht der The invention is in particular the object of a weight of
Ventiltriebvorrichtung zu verringern. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Valve drive device to reduce. It is achieved by an embodiment according to the invention according to claim 1. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine The invention is based on a valve drive device, in particular for a
Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Nockenwelle, die zumindest ein axial verschiebbares Nockenelement, das zumindest einen mehrspurigen Nocken zur Internal combustion engine, with at least one camshaft, the at least one axially displaceable cam member, the at least one multi-track cam for
Betätigung zumindest eines Gaswechselventils aufweist, und die zumindest ein axial verschiebbares Formschlusselement aufweist, das mit dem Nockenelement verbunden ist, und mit einem Schaltaktor, der zur axialen Verschiebung des zumindest einen Has actuation of at least one gas exchange valve, and having at least one axially displaceable positive locking element which is connected to the cam member, and with a switching actuator, for the axial displacement of the at least one
Nockenelements vorgesehen ist. Cam element is provided.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine permanente Wirkverbindung zwischen dem Schaltaktor und dem Formschlusselement umfasst, die eine von einem Drehwinkel der Nockenwelle abhängige Wirkfläche aufweist. Dadurch kann eine an zu übertragende Schaltkräfte in Axialrichtung angepasste Wirkfläche der Wirkverbindung bereitgestellt werden. Insbesondere kann in Drehwinkelbereichen, in denen nur geringe oder gar keine Schaltkräfte übertragen werden, eine kleine Wirkfläche eingesetzt werden. Bauteile, die die Wirkfläche ausbilden, können daher in diesen Drehwinkelbereichen mit einer verringerten Größe ausgeführt werden, wodurch die Ventiltriebvorrichtung mit einem verringerten Gewicht ausgeführt werden kann. Ferner befindet sich in einem Betrieb der Ventiltriebvorrichtung Öl auf der Wirkfläche, auf das durch die Drehung der Nockenwelle im Betrieb Scherkräfte wirken, welche eine Reibung der Nockenwelle erhöhen. Durch die kleine Wirkfläche wird in diesen Drehwinkelbereichen, in denen nur geringe oder gar keine Schaltkräfte übertragen werden, nur ein verringertes Ölvolumen den Scherkräften ausgesetzt. Die Ventiltriebvorrichtung weist dadurch in einem Betrieb eine verringerte Reibung auf, wodurch ein Kraftstoffverbrauch der Ventiltriebvorrichtung verringert wird. It is proposed that the valve drive device comprises a permanent operative connection between the shift actuator and the interlocking element, which has an effective area dependent on a rotational angle of the camshaft. As a result, an active surface of the active connection adapted to be transmitted in the axial direction can be used to be provided. In particular, a small effective area can be used in rotation angle ranges in which only little or no switching forces are transmitted. Therefore, components forming the effective area may be made smaller in these rotational angle ranges, whereby the valve driving device can be made with a reduced weight. Furthermore, in an operation of the valve drive device, oil is present on the active surface on which shearing forces act by the rotation of the camshaft, which increase friction of the camshaft. Due to the small effective area only a reduced oil volume is exposed to the shear forces in these rotation angle ranges, in which only little or no switching forces are transmitted. The valve drive device thereby has a reduced friction in an operation, whereby a fuel consumption of the valve drive device is reduced.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Formschlusselement zumindest eine an den It is also proposed that the interlocking element at least one of the
Drehwinkel angepasste Kraftübertragungsfläche aufweist, die für eine formschlüssige Verbindung mit dem Schaltaktor vorgesehen ist. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise eine an zu übertragende Schaltkräfte in Axialrichtung angepasste Wirkfläche der Wirkverbindung bereitgestellt werden. Having rotational angle adapted power transmission surface which is provided for a positive connection with the switch actuator. This can be provided in a structurally simple manner adapted to be transmitted switching forces in the axial direction effective surface of the operative connection.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Schaltaktor ein axial verschiebbares Furthermore, it is proposed that the switch actuator has an axially displaceable
Schaltelement umfasst, das zumindest eine drehwinkelunabhängige Switching element comprises at least one rotation angle independent
Kraftübertragungsfläche aufweist. Dadurch kann eine einfache Konstruktion der Has force transmission surface. This allows a simple construction of the
Ventiltriebvorrichtung erreicht werden. Valve train device can be achieved.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Wirkfläche von einer Kontaktfläche zwischen der Kraftübertragungsfläche des Formschlusselements und der Kraftübertragungsfläche des Schaltelements gebildet ist. Dadurch kann eine einfache Konstruktion der Furthermore, it is proposed that the active surface is formed by a contact surface between the force transmission surface of the positive-locking element and the force transmission surface of the switching element. This allows a simple construction of the
Ventiltriebvorrichtung erreicht werden. Valve train device can be achieved.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Formschlusselement zumindest zwei Furthermore, it is proposed that the form-locking element at least two
Segmente aufweist, in denen die Kraftübertragungsfläche unterschiedliche Having segments in which the force transmission surface different
Radialerstreckungen aufweist. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise eine an zu übertragende Schaltkräfte in Axialrichtung angepasste Wirkfläche der Wirkverbindung bereitgestellt werden. Has radial extensions. This can be provided in a structurally simple manner adapted to be transmitted switching forces in the axial direction effective surface of the operative connection.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Formschlusselement in zumindest eweinem der beiden Segmente eine konstante Radialerstreckung aufweist. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise eine an zu übertragende Schaltkräfte in Axialrichtung angepasste Wirkfläche der Wirkverbindung bereitgestellt werden. It is also proposed that the form-fitting element has a constant radial extent in at least eweinem of the two segments. This can be up structurally simple manner adapted to be transmitted switching forces in the axial direction effective surface of the operative connection can be provided.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eines der Segmente sich über einen Winkelbereich der Nockenwelle erstreckt, in dem eine Durchführung der axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements vorgesehen ist, und eine Radialerstreckung aufweist, die größer ist als eine Radialerstreckung des anderen Segments. Dadurch kann auf konstruktiv einfache Weise eine an zu übertragende Schaltkräfte in Axialrichtung angepasste Wirkfläche der Wirkverbindung bereitgestellt werden. Furthermore, it is proposed that one of the segments extends over an angular range of the camshaft, in which an implementation of the axial displacement of the at least one cam element is provided, and has a radial extent which is greater than a radial extent of the other segment. This can be provided in a structurally simple manner adapted to be transmitted switching forces in the axial direction effective surface of the operative connection.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Formschlusselement als umlaufende Rippe ausgebildet ist. Dadurch kann eine einfache Konstruktion des Formschlusselements erreicht werden. It is also proposed that the form-fitting element is designed as a circumferential rib. Thereby, a simple construction of the positive-locking element can be achieved.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Schaltelement das Formschlusselement beidseitig umgibt. Dadurch kann eine einfache Konstruktion des Schaltaktors erreicht werden. Furthermore, it is proposed that the switching element surrounds the positive-locking element on both sides. Thereby, a simple construction of the switching actuator can be achieved.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages will become apparent from the following description of the figures. In the figures, an embodiment of the invention is shown. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen: Showing:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen  Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
Ventiltriebvorrichtung mit einer Nockenwelle, die ein axial verschiebbares Nockenelement aufweist, mit einem axial verschiebbaren  Valve train device with a camshaft having an axially displaceable cam member, with an axially displaceable
Formschlusselement, das mit dem Nockenelement verbunden ist, mit einem Schaltaktor zur axialen Verschiebung des Nockenelements, und mit einer permanenten Wirkverbindung zwischen dem Schaltaktor und dem  Forming element, which is connected to the cam member, with a switching actuator for the axial displacement of the cam member, and with a permanent operative connection between the switching actuator and the
Formschlusselement, die eine von einem Drehwinkel der Nockenwelle abhängige Wirkfläche aufweist, und  Positive-locking element having a dependent of a rotation angle of the camshaft effective surface, and
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Nockenwelle, das Nockenelement und das  2 shows a cross section through the camshaft, the cam element and the
Formschlusselement. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Ventiltriebvorrichtung 10 für eine Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle 11 , die ein axial verschiebbares Nockenelement 13 aufweist, das zwei mehrspurige Nocken 14, 18 aufweist, und ein axial verschiebbares Form-fitting element. Figures 1 and 2 show a valve drive device 10 for an internal combustion engine, with a camshaft 11 having an axially displaceable cam member 13 which has two multi-track cams 14, 18, and an axially displaceable
Formschlusselement 22, das mit dem Nockenelement 13 verbunden ist. Das Positive locking element 22 which is connected to the cam member 13. The
Formschlusselement 22 erstreckt sich entlang eines gesamten Umfangs der Nockenwelle 11 und bildet eine umlaufende Angriffskontur aus. An der Angriffskontur des Positive locking element 22 extends along an entire circumference of the camshaft 11 and forms a circumferential attack contour. At the attack contour of the
Formschlusselements 22 greifen bei einem Verschiebevorgang zu einer axialen Positive locking element 22 engage in a sliding operation to an axial
Verschiebung des Nockenelements 13 Schaltkräfte an und verschieben das Shift the cam member 13 switching forces and move the
Formschlusselement 22 axial auf der Nockenwelle 1 1. Durch eine Verbindung des Formschlusselements 22 mit dem Nockenelement 13 wird dadurch das Nockenelement 13 axial verschoben. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das FormschlusselementPositive locking element 22 axially on the camshaft 1 1. By a compound of the form-fitting element 22 with the cam member 13, the cam member 13 is thereby displaced axially. In the embodiment shown, the positive-locking element
22 einstückig mit dem Nockenelement 13 ausgeführt. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Formschlusselement 22 getrennt von dem Nockenelement 13 ausgeführt sein und bei einer axialen Verschiebung das Nockenelement 13 mittelbar durch die 22 integral with the cam member 13 executed. In an alternative embodiment, the positive-locking element 22 may be embodied separately from the cam element 13 and, in the case of an axial displacement, the cam element 13 may be indirectly formed by the cam element 13
Verbindung mit dem Nockenelement 13 verschieben. Das Formschlusselement 22 ist als umlaufende Rippe ausgeführt. Move connection with the cam member 13. The form-fitting element 22 is designed as a circumferential rib.
Die Nockenwelle 11 umfasst eine Triebwelle 12, auf der das Nockenelement 13 angeordnet ist. Die Triebwelle 12 weist an ihrem Außenumfang eine Geradverzahnung auf. Das Nockenelement 13 weist an seinem Innenumfang eine korrespondierende Geradverzahnung auf, die in die Geradverzahnung der Triebwelle 12 eingreift. Das Nockenelement 13 ist auf der Triebwelle 12 drehfest, aber in beide Axialrichtungen verschiebbar gelagert. Die Triebwelle 12 umfasst eine Kurbelwellenanbindung zur Anbindung an eine nicht näher dargestellte Kurbelwelle. In alternativen Ausgestaltungen kann auf die Triebwelle 12 verzichtet werden, beispielsweise indem die Nockenwelle 11 aus mehreren Nockenelementen 13 zusammengesetzt ist, die an ihren Rändern ineinandergreifen. The camshaft 11 comprises a drive shaft 12, on which the cam element 13 is arranged. The drive shaft 12 has a straight toothing on its outer circumference. The cam member 13 has on its inner circumference a corresponding spur toothing, which engages in the straight toothing of the drive shaft 12. The cam member 13 is rotatably on the drive shaft 12, but slidably mounted in both axial directions. The drive shaft 12 includes a crankshaft connection for connection to a crankshaft, not shown. In alternative embodiments, the drive shaft 12 can be omitted, for example by the camshaft 11 is composed of a plurality of cam elements 13 which engage at their edges.
Die Ventiltriebvorrichtung 10 umfasst einen Schaltaktor 23 zur axialen Verschiebung des Nockenelements 13. Die zwei mehrspurigen Nocken 14, 18 umfassen jeweils drei Teilnocken 15, 16, 17, 19, 20, 21 mit unterschiedlichen Nockenspuren, die The valve drive device 10 includes a switching actuator 23 for axial displacement of the cam member 13. The two multi-lane cams 14, 18 each comprise three partial cams 15, 16, 17, 19, 20, 21 with different cam tracks, the
unterschiedliche Ventilhubkurven ausbilden. Jeweils ein Teilnocken 15, 16, 17, 19, 20, 21 der Nocken 14, 18 ist mit jeweils einem nicht näher dargestellten Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine in Kontakt. Der Schaltaktortrain different valve lift curves. In each case a partial cam 15, 16, 17, 19, 20, 21 of the cams 14, 18 is in each case with a cam follower, not shown, for actuating a gas exchange valve of the internal combustion engine in contact. The switching actuator
23 verschiebt das Nockenelement 13 axial, um zwischen den unterschiedlichen 23 displaces the cam member 13 axially to move between the different
Teilnocken 15, 16, 17 des Nockens 14 und den Teilnocken 19, 20, 21 des Nockens 18 umzuschalten, die mit dem Nockenfolger in Kontakt sind. Die Ventiltriebvorrichtung 10 weist eine permanente Wirkverbindung zwischen dem Schaltaktor 23 und dem Partial cam 15, 16, 17 of the cam 14 and the partial cam 19, 20, 21 of the cam 18 to switch, which are in contact with the cam follower. The valve drive device 10 has a permanent operative connection between the switching actuator 23 and the
Formschlusselement 22 auf. Über die permanente Wirkverbindung wird die Schaltkraft zur axialen Verschiebung des Nockenelements 13 übertragen. Die permanente  Positive locking element 22. About the permanent operative connection, the switching force is transmitted to the axial displacement of the cam member 13. The permanent one
Wirkverbindung bleibt während eines gesamten Betriebs der Ventiltriebvorrichtung 10 und über eine komplette Umdrehung der Nockenwelle 1 1 bestehen. Active connection remains during an entire operation of the valve drive device 10 and over a complete revolution of the camshaft 1 1 exist.
Der Schaltaktor 23 ist an einem schematisch dargestellten Nockenwellengehäuse 28 angeordnet und dort befestigt. Der Schaltaktor 23 umfasst ein Gehäuse, das fest mit dem Nockenwellengehäuse 28 verbunden ist, sowie ein axial verschiebbares Schaltelement 26. Der Schaltaktor 23 umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel weiter eine drehbare Spindel 24 und einen die Spindel 24 antreibenden Elektromotor 25. Das Schaltelement 26 ist an der Spindel 24 angeordnet. Durch eine Drehung der Spindel 24 durch den Elektromotor 25 wird das Schaltelement 26 axial verschoben. In alternativen Ausgestaltungen kann anstelle des Elektromotors 25 beispielsweise ein hydraulischer Antrieb oder eine andere Antriebsmaschine verwendet werden. Anstelle einer Spindel 24 kann als Träger des Schaltelements 26 beispielsweise eine Laufschiene oder eine Seilvorrichtung verwendet werden. The switching actuator 23 is arranged on a camshaft housing 28, shown schematically, and fastened there. The switching actuator 23 comprises a housing which is fixedly connected to the camshaft housing 28, and an axially displaceable switching element 26. The switching actuator 23 further includes a rotatable spindle 24 and a spindle 24 driving the electric motor 25 in the illustrated embodiment, the switching element 26 is on the spindle 24 is arranged. By a rotation of the spindle 24 by the electric motor 25, the switching element 26 is displaced axially. In alternative embodiments, instead of the electric motor 25, for example, a hydraulic drive or another drive machine can be used. Instead of a spindle 24 may be used as a carrier of the switching element 26, for example, a running rail or a cable device.
Das Formschlusselement 22 bildet eine Schnittstelle zur Aufbringung der in axialer Richtung wirkenden Schaltkraft auf das Nockenelement 13 aus. Die in axialer Richtung wirkende Schaltkraft wird lediglich von dem Schaltaktor 23 aufgebracht und ist The positive-locking element 22 forms an interface for applying the switching force acting in the axial direction on the cam element 13. The switching force acting in the axial direction is applied only by the switching actuator 23 and is
unabhängig von einer Drehbewegung der Nockenwelle 1 1. Ein Verlauf einer axialen Verschiebebewegung wird allein von dem Schaltaktor 23 über den Elektromotor 25, der die Spindel 24 antreibt und damit das Schaltelement 26 verschiebt, bestimmt. regardless of a rotational movement of the camshaft 1 1. A course of an axial displacement movement is determined solely by the switching actuator 23 via the electric motor 25, which drives the spindle 24 and thus the switching element 26 moves.
Das Schaltelement 26 umfasst zwei Gabelvorsprünge 29, 30 und eine zwischen den Gabelvorsprüngen 29, 30 verlaufende Eingriffsnut 27. Das als umlaufende Rippe ausgeführte Formschlusselement 22 greift in der permanenten Wirkverbindung in die Eingriffsnut 27 ein und wird von den Gabelvorsprüngen 29, 30 umschlossen. Das The switching element 26 comprises two fork projections 29, 30 and an engagement groove 27 extending between the fork projections 29, 30. The form-locking element 22 designed as a circumferential rib engages in the engagement groove 27 in permanent operative connection and is enclosed by the fork projections 29, 30. The
Schaltelement 26 umgreift das Formschlusselement 22 beidseitig. Die Eingriffsnut 27 weist eine geringfügig größere Abmessung auf als das Formschlusselement 22, um Fertigungstoleranzen sowie Wärmeausdehnungen des Formschlusselements 22 und/oder des Schaltelements 26 zu kompensieren. Bei einer axialen Verschiebung des Nockenelements 13 stößt das Formschlusselement 22 an Kanten der Ausnehmung des Schaltelements 26 und wird von diesem in der Axialposition innerhalb von Switching element 26 surrounds the positive-locking element 22 on both sides. The engagement groove 27 has a slightly larger dimension than the form-locking element 22 in order to compensate for manufacturing tolerances and thermal expansions of the positive-locking element 22 and / or of the switching element 26. In an axial displacement of the cam member 13, the positive-locking element 22 abuts edges of the recess of the switching element 26 and is of this in the axial position within
Toleranzgrenzen der Eingriffsnut 27 gehalten. Das Schaltelement 26 hält mit den Tolerance limits of the engagement groove 27 held. The switching element 26 stops with the
Gabelvorsprüngen 29, 30 und der Eingriffsnut 27 das Formschlusselement 22 nach Abschluss der axialen Verschiebung durch die permanente Wirkverbindung in einer definierten Axialposition. Fork projections 29, 30 and the engagement groove 27, the positive-locking element 22 after Completion of the axial displacement by the permanent operative connection in a defined axial position.
Die permanente Wirkverbindung zwischen dem Schaltaktor 23 und dem The permanent operative connection between the switching actuator 23 and the
Formschlusselement 22 weist eine von einem Drehwinkel der Nockenwelle 1 1 abhängige Wirkfläche 31 auf. Die Wirkfläche 31 ist in einem Drehwinkelbereich an zu übertragende Schaltkräfte in dem Drehwinkelbereich angepasst. Positive locking element 22 has a dependent of a rotation angle of the camshaft 1 1 effective area 31. The active surface 31 is adapted in a rotation angle range to be transmitted switching forces in the rotation angle range.
Das Formschlusselement 22 weist zwei an den Drehwinkel angepasste The form-fitting element 22 has two adapted to the angle of rotation
Kraftübertragungsflächen 32, 33 auf, die für eine formschlüssige Verbindung mit dem Schaltaktor 23 vorgesehen sind. Die Kraftübertragungsflächen 32, 33 sind von Power transmission surfaces 32, 33, which are provided for a positive connection with the switching actuator 23. The power transmission surfaces 32, 33 are of
Seitenflächen des als umlaufende Rippe ausgeführten Formschlusselements 22 ausgeführt. Das Schaltelement 26 weist zwei drehwinkelunabhängige Side surfaces of the designed as a circumferential rib form-fit element 22 executed. The switching element 26 has two rotation angle independent
Kraftübertragungsflächen 34, 35 auf, die von sich gegenüberliegenden Innenflächen der Gabelvorsprünge 29, 30 gebildet sind. Power transmission surfaces 34, 35 which are formed by opposing inner surfaces of the fork projections 29, 30.
Die Wirkfläche 31 wird von einer Kontaktfläche zwischen der Kraftübertragungsfläche 32, 33 des Formschlusselements 22 und der Kraftübertragungsfläche 34, 35 des The active surface 31 is formed by a contact surface between the force transmission surface 32, 33 of the positive-locking element 22 and the force transmission surface 34, 35 of the
Schaltelements 26 gebildet. In einem Betrieb der Ventiltriebvorrichtung 10 liegen jeweils stets eine der Kraftübertragungsflächen 32, 33 des Formschlusselements 22 an einer der Kraftübertragungsflächen 34, 35 des Schaltelements 26 an. In Fig. 1 ist jedoch zu einer besseren Erkennbarkeit ein Abstand zwischen den Kraftübertragungsflächen 32, 33 des Formschlusselements 22 und der Kraftübertragungsflächen 34, 35 des Schaltelements 26 dargestellt. Bei einer Verschiebung des Nockenelements 13 in eine Axialrichtung liegen die Kraftübertragungsfläche 32 des Formschlusselements 22 und die Switching element 26 is formed. In one operation of the valve drive device 10, one of the force transmission surfaces 32, 33 of the form-fit element 22 is always in contact with one of the force transmission surfaces 34, 35 of the switching element 26. In Fig. 1, however, a distance between the force transmission surfaces 32, 33 of the form-fitting element 22 and the force transmission surfaces 34, 35 of the switching element 26 is shown for better visibility. In a displacement of the cam member 13 in an axial direction are the force transmission surface 32 of the positive-locking element 22 and the
Kraftübertragungsfläche 34 des Schaltelements 26 durch die Verschiebung des Power transmission surface 34 of the switching element 26 by the displacement of the
Schaltelements 26 aneinander an und bilden die Wirkfläche 31 aus, bei einer Switching element 26 to each other and form the active surface 31, at a
Verschiebung in eine gegenläufige Axialrichtung liegen die Kraftübertragungsfläche 33 des Formschlusselements 22 und die Kraftübertragungsfläche 35 des Schaltelements 26 durch die Verschiebung des Schaltelements 26 aneinander an und bilden die Wirkfläche 31 aus. Displacement in an opposite axial direction are the force transmission surface 33 of the form-fitting element 22 and the force transmission surface 35 of the switching element 26 by the displacement of the switching element 26 to each other and form the active surface 31 from.
Das Formschlusselement 22 weist zwei Segmente 36, 37 auf, in denen die The form-fitting element 22 has two segments 36, 37, in which the
Kraftübertragungsfläche 33, 34 unterschiedliche Radialerstreckungen aufweist (vgl. Fig. 2). Durch die unterschiedliche Radialerstreckungen ist in den Segmenten 36, 37 die Kraftübertragungsfläche 32, 33 des Formschlusselements 22 jeweils unterschiedlich groß ausgeführt. Das Formschlusselement 22 weist in den zwei Segmenten 36, 37 jeweils eine konstante Radialerstreckung auf. Eines der Segmente 37 erstreckt sich über einen Winkelbereich der Nockenwelle 1 1 , in dem eine Durchführung der axialen Verschiebung des Power transmission surface 33, 34 has different radial extensions (see Fig. 2). Due to the different radial extensions, the force transmission surface 32, 33 of the positive-locking element 22 is in each case of different size in the segments 36, 37. The form-fitting element 22 has in each of the two segments 36, 37 a constant radial extent. One of the segments 37 extends over an angular range of the camshaft 1 1, in which an implementation of the axial displacement of
Nockenelements 13 vorgesehen ist, und weist eine Radialerstreckung auf, die größer ist als eine Radialerstreckung des anderen Segments 36. In dem Winkelbereich der Cam member 13 is provided, and has a radial extent which is greater than a radial extent of the other segment 36. In the angular range of
Nockenwelle 1 1 , in dem die Durchführung der axialen Verschiebung des Nockenelements 13 vorgesehen ist, findet keine Betätigung eines Gaswechselventils durch die Nocken 14, 18 statt. Camshaft 1 1, in which the implementation of the axial displacement of the cam member 13 is provided, no actuation of a gas exchange valve by the cams 14, 18 takes place.
Daimler AG Daimler AG
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Ventiltriebvorrichtung 10 valve drive device
11 Nockenwelle  11 camshaft
12 Triebwelle  12 drive shaft
13 Nockenelement  13 cam element
14 Nocken  14 cams
15 Teilnocken  15 partial cams
16 Teilnocken  16 partial cams
17 Teilnocken  17 partial cams
18 Nocken  18 cams
19 Teilnocken  19 partial cams
20 Teilnocken  20 partial cams
21 Teilnocken  21 partial cams
22 Formschlusselement  22 positive locking element
23 Schaltaktor  23 switching actuator
24 Spindel  24 spindle
25 Elektromotor  25 electric motor
26 Schaltelement  26 switching element
27 Eingriffsnut  27 engagement groove
28 Nockenwellengehäuse  28 camshaft housing
29 Gabelvorsprung  29 fork protrusion
30 Gabelvorsprung  30 fork protrusion
31 Wirkfläche  31 effective area
32 Kraftübertragungsfläche  32 power transmission area
33 Kraftübertragungsfläche  33 power transmission surface
34 Kraftübertragungsfläche  34 transmission area
35 Kraftübertragungsfläche  35 transmission area
36 Segment  36 segment
37 Segment  37 segment

Claims

Daimler AG  Daimler AG
Patentansprüche claims
Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Nockenwelle (11 ), die zumindest ein axial verschiebbares Nockenelement (13), das zumindest einen mehrspurigen Nocken (14, 18) zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils aufweist, und die zumindest ein axial verschiebbares Formschlusselement (22) aufweist, das mit dem Nockenelement (13) verbunden ist, und mit einem Schaltaktor (23), der zur axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (13) vorgesehen ist, Valve drive device, in particular for an internal combustion engine, having at least one cam element (13) which has at least one multi-track cam (14, 18) for actuating at least one gas exchange valve, and the at least one axially displaceable form-fitting element (11). 22) which is connected to the cam element (13) and with a switching actuator (23) which is provided for the axial displacement of the at least one cam element (13),
gekennzeichnet durch  marked by
eine permanente Wirkverbindung zwischen dem Schaltaktor (23) und dem  a permanent operative connection between the switch actuator (23) and the
Formschlusselement (22), die eine von einem Drehwinkel der Nockenwelle (1 1) abhängige Wirkfläche (31) aufweist.  Positive-locking element (22) which has one of a rotational angle of the camshaft (1 1) dependent effective surface (31).
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 , Valve train device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Formschlusselement (22) zumindest eine an den Drehwinkel angepasste Kraftübertragungsfläche (32, 33) aufweist, die für eine formschlüssige Verbindung mit dem Schaltaktor (23) vorgesehen ist.  the form-locking element (22) has at least one force transmission surface (32, 33) adapted to the angle of rotation, which is provided for a positive connection with the switching actuator (23).
3. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 , 3. Valve drive device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Schaltaktor (23) ein axial verschiebbares Schaltelement (26) umfasst, das zumindest eine drehwinkelunabhängige Kraftübertragungsfläche (35, 34) aufweist. the switching actuator (23) comprises an axially displaceable switching element (26) which has at least one rotation angle-independent force transmission surface (35, 34).
4. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 2 und 3, 4. Valve drive device according to claim 2 and 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Wirkfläche (31) von einer Kontaktfläche zwischen der Kraftübertragungsfläche (32, 33) des Formschlusselements (22) und der Kraftübertragungsfläche (34, 35) des Schaltelements (26) gebildet ist.  the active surface (31) is formed by a contact surface between the force transmission surface (32, 33) of the positive locking element (22) and the force transmission surface (34, 35) of the switching element (26).
5. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Valve drive device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Formschlusselement (22) zumindest zwei Segmente (36, 37) aufweist, in denen die Kraftübertragungsfläche (32, 33) unterschiedliche Radialerstreckungen aufweist.  the form-locking element (22) has at least two segments (36, 37) in which the force transmission surface (32, 33) has different radial extensions.
6. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 5, 6. Valve drive device according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Formschlusselement (22) in zumindest einem der zumindest zwei Segmente (36, 37) eine konstante Radialerstreckung aufweist.  the positive-locking element (22) has a constant radial extent in at least one of the at least two segments (36, 37).
7. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, 7. Valve drive device according to claim 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eines der Segmente (37) sich über einen Winkelbereich der Nockenwelle (11) erstreckt, in dem eine Durchführung der axialen Verschiebung des zumindest einen Nockenelements (13) vorgesehen ist, und eine Radialerstreckung aufweist, die größer ist als eine Radialerstreckung des anderen Segments (36).  one of the segments (37) extends over an angular range of the camshaft (11) in which an implementation of the axial displacement of the at least one cam element (13) is provided, and has a radial extent which is greater than a radial extent of the other segment (36 ).
8. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Valve drive device according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Formschlusselement (22) als umlaufende Rippe ausgebildet ist.  the form-locking element (22) is designed as a circumferential rib.
9. Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, 9. Valve drive device at least according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Schaltelement (26) das Formschlusselement (22) beidseitig umgibt.  the switching element (26) surrounds the positive-locking element (22) on both sides.
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