WO2019238316A1 - Ventilantriebsvorrichtung mit umschalteinrichtung - Google Patents

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WO2019238316A1
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coils
energized
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Patrick Altherr
Thorsten Ihne
Markus Lindgren
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Mahle International Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a valve drive device for actuating valves of an internal combustion engine, which for this purpose has rocker arm devices which interact with a camshaft of the valve drive device.
  • the invention further relates to a switching device of the valve drive device for switching the rocker arm devices and a method for controlling the switching device.
  • Valve drive devices of the generic type have rocker arm devices for actuating valves of an internal combustion engine, which can be configured as inlet valves and exhaust valves, each of which has a valve lever with which at least one valve of the internal combustion engine is actuated.
  • the respective rocker arm device interacts with a camshaft of the valve drive device. It is conceivable to provide the respective rocker arm device with a cam follower which cooperates with a cam body of the camshaft in order to actuate the associated rocker arm and thus the associated valve. It is also conceivable to optionally couple the cam follower and the rocker arm to one another and to decouple them from one another in order to enable improved and / or more variable operation of the internal combustion engine. For this purpose, it is desirable to switch the respective rocker arm device between corresponding switching states. In principle, a switchover device can be used for this purpose.
  • Switching devices of this type are usually operated hydraulically, so that they require increased construction effort.
  • the switching device In principle, it is also conceivable to provide the switching device with actuators, which can be operated electromagnetically. This demands commitment corresponding electronics, in particular control devices, which in turn result in a complex construction of the valve drive device.
  • the present invention is therefore concerned with the task of specifying improved or at least alternative embodiments for a valve drive device of the aforementioned type and for a switching device of such a valve drive device and for a method for controlling such a switching device, which are particularly characterized by distinguish a simplified and / or inexpensive structure.
  • the present invention is based on the general idea of providing a switching device of a valve drive device for switching at least one rocker arm device between a first position and a second position of the valve drive device with actuators which have magnetic switching elements which are adjusted with the aid of coils, wherein these coils are controlled by a control unit of the switching device.
  • the control device has a common output for a first type of coils and an associated output for a second type of coils.
  • the adjustment of the switching element by means of the coils allows a simplified and precise switching of the at least one rocker arm device.
  • the valve drive device has at least one rocker arm device, the respective one Rocker arm device cooperates with a camshaft of the valve drive device in order to actuate at least one valve of an associated internal combustion engine during operation.
  • the switchover device has at least two actuators for switching the at least one rocker arm device between the first position and the second position.
  • the respective actuator has a switching element for switching the at least one rocker arm device, which is adjustable between a first position and a second position.
  • the respective actuator also has a resetting means for resetting or adjusting the switching element with a resetting force in the second position.
  • the respective actuator has a holding coil and a switching coil.
  • the holding coil serves to compensate the restoring force of the restoring means. This means that the holding coil balances the restoring force of the restoring means during operation, such that the switching element is held in position during operation of the holding coil.
  • the switching coil serves to move the switching element into the first position, the switching coil counteracting the restoring force of the restoring means during operation and, together with the holding coil, moves the switching element into the first position.
  • the coils of the actuators are controlled with the aid of the control device of the switchover device, the control device having an associated switching coil output for the respective switching coil.
  • An associated switching coil is thus controlled, in particular energized, via the respective switching coil output of the control device, so that the switching coils can be controlled, in particular energized, individually or independently of one another.
  • the control device also has a common holding coil output for at least two of the holding coils, so that these holding coils are jointly controlled, in particular energized, via the common holding coil output.
  • the number of holding coil outputs required is considerably reduced, the actuators nevertheless being individually adjustable. This is particularly advantageous since the outputs on a control device are usually limited or reduced.
  • a single holding coil output is preferably provided on the control unit for all holding coils. This leads to a further simplification of the structure of the Control unit and thus the switching device and the valve drive device.
  • the valve drive device preferably has at least two such rocker arm devices, such an actuator being associated with the respective rocker arm device. This means that an associated actuator is provided for the respective rocker arm device, which adjusts the associated rocker arm device between the first and second positions.
  • All the coils of the actuators are preferably supplied electrically together.
  • all coils can be electrically contacted with a common electrical phase, for example a positive phase.
  • electrical current flows are specified in the technical sense, ie from the positive phase to the negative phase.
  • the coils are energized via the control unit and thus via the switching coil outputs and the holding coil output of the control unit.
  • the control unit can, for example, output pulse-width-modulated signals.
  • Switching bridges are also conceivable, for example half bridges or full bridges.
  • the switching element is expediently designed such that the magnetic fields generated with the coils act on it and adjust it accordingly.
  • the switching element can be at least partially magnetically or fixed to a magnet.
  • the control unit can be a component of the valve drive device.
  • the control device can also be a common control device of an associated system, which in addition to the valve drive device also includes the internal combustion engine.
  • the control device can thus be used to jointly control the Valve drive device and the internal combustion engine, in particular as an engine control unit.
  • the respective rocker arm device expediently has at least one valve lever with which the associated valve is actuated.
  • the switchover device advantageously switches the rocker arm device between the first and the second position such that the rocker arm device actuates or does not actuate the associated valve. It is also conceivable to use the switchover device to switch the rocker arm device in such a way that the valve is coupled to different cam followers and / or cam bodies, so that the valve is actuated differently. Accordingly, in the first position of the associated switching element, the switching element can interact with the rocker arm device in such a way that the rocker arm device is switched accordingly.
  • the second switching position can be a neutral position of the switching element, in which there is no interaction of the switching element with the rocker arm device.
  • Embodiments are also conceivable in which the rocker arm device is shifted differently in the second position of the switching element.
  • the interaction of the switching element with the rocker arm device is preferably mechanical.
  • the rocker arm device can have at least one pin which interacts with the switching element for switching the rocker arm device, in particular strikes the switching element.
  • the holding coil of the respective actuator serves the purpose of holding the switching element in position during operation of the holding coil. Accordingly, the force acting on the switching element from the holding coil during operation counteracts the restoring force of the restoring means, in particular compensating for this.
  • the switching coil also expediently counteracts the restoring force of the restoring means, the switching coil, during operation, that is to say when current is being supplied, together with the holding coil, adjusting the associated switching element. in the first position.
  • the force acting on the switching element by the switching coil during operation is preferably at least as large as the restoring force, preferably greater than the restoring force.
  • the switching element can be of any design. It is conceivable to design the switching element as a switching rod, which is adjusted linearly or translationally between the first position and the second position.
  • the reset means is a mechanical one.
  • the switchover device and thus the valve drive device can be implemented simply and inexpensively.
  • At least one of the resetting means is a spring which acts on the shift rod.
  • an anchor and the like can be attached to the shift rod.
  • Embodiments are preferred in which an electrical line is provided between the switching coil and the holding coil in at least one of the actuators.
  • a diode is arranged in the line in such a way that when the switching coil is energized it allows the holding coil to be energized via the line and blocks a reverse energization, that is to say energizing the switching coil via the line when the holding coil is energized.
  • the diode blocks the electrical current in one direction, depending on the electrical contacts of the holding coil and the switching coil with electrical phases, and allows the electrical current to pass in the opposite direction.
  • the holding coil is also supplied with current when the switching coil is energized, so that the holding coil can also be selectively supplied with current via the associated switching coil.
  • the switching coil is supported in such a way that an increased resulting one Force acts against the restoring force, takes place.
  • the switching element can be adjusted more quickly between the second position and the first position and / or vice versa.
  • the respective line and the associated diode also allow current to be supplied to the associated holding coil in the manner of a logical OR operation in such a way that the respective holding coil is energized when the current is supplied via the holding coil output or when the associated switching coil is energized.
  • Embodiments in which the line runs between the inputs of the respective coil have proven advantageous. This means in particular that the diode is outside the coils.
  • a diode is arranged between at least one of the holding coils and the holding coil output of the control device, preferably between the respective holding coil and the holding coil output, in such a way that when the holding coil is energized, a current supply to the holding coil output via the holding coil is blocked. This prevents or at least reduces mutual interference or interference of the holding coils. In particular, the influence of the holding coil on other holding coils is prevented or at least limited if the holding coil is energized via the above-mentioned line, if the associated switching coil is energized.
  • This arrangement of the respective diode can be realized in that the respective holding coil is electrically contacted with an electrical line, hereinafter referred to as a secondary branch, the respective secondary branch passing via an associated node, for example a terminal, into a main branch which is electrically conductive and is electrically connected to the holding coil output.
  • the diode of the respective holding coil also referred to below as the secondary branch diode, is arranged accordingly in the associated secondary branch.
  • the respective rocker arm device and thus the associated actuator are expediently assigned to a cylinder of the internal combustion engine.
  • valves of the internal combustion engine can also be actuated with the respective rocker arm device.
  • the switching elements are sequentially adjusted to the first position and / or the second position.
  • the sequential adjustment of the switching elements to the respective first position preferably takes place in such a way that the holding coils are energized via the common holding coil output of the control device, whereas the switching coils are energized with a time delay in accordance with the desired sequence.
  • the sequential adjustment of the switching elements to the second position is advantageously carried out by the fact that the current supply to the holding coils is set, that is to say broken off.
  • the energization of the switching coils is set at different times according to the desired sequence. After the current supply to the holding coils has been set, the respective switching element is held in position by the associated switching coil until the associated switching coil is no longer supplied with current or is no longer supplied with sufficient current, so that the restoring force of the restoring means switches the switching element into the second Position adjusted.
  • this enables simple and sequential adjustment of the switching elements to the second position.
  • the sequential shifting of the switching elements to the second position can take place in such a way that the holding coils are energized at time intervals and the energization of the switching coils is set at a time offset in accordance with the desired sequence, the energization of the energized switching coils in the Current phases of the holding coils is interrupted.
  • the holding coil and the switching coil are alternately energized in order to hold the switching element in position, in particular in the first position.
  • the total duration of current supply to the switching coils and the holding coils is reduced, so that they are each less loaded. This can in particular extend the life of the coils.
  • Embodiments are preferred in which the current supply to the respective switching coil is set in an energization-free phase of the holding coil. This simplifies the adjustment of the switching element to the second position.
  • the holding coils are advantageously energized periodically at the time intervals. This allows simplified control of the coils.
  • the changeover device as such also belongs to the scope of this invention. It also goes without saying that a method for controlling such a switching device, in which the holding coils are energized by at least two of the actuators together via a common holding coil output of the control device and the switching coils in each case via associated switching coil outputs of the control device, is within the scope of this invention heard. Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures with reference to the drawings.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified illustration of an internal combustion engine system with an internal combustion engine
  • FIG. 2 is an isometric view of a valve drive device of the internal combustion engine system with a camshaft and a rocker arm device
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through an actuator of a switching device in a first position
  • FIG. 4 shows the view from FIG. 3 in a second position of the actuator
  • 5 is a circuit diagram-like representation of the switching device
  • 6 shows a switching logic of the switching device
  • FIG. 9 shows a switching logic for switching the switching device from FIG. 8,
  • FIG. 10 shows the switching logic for switching the switching device from FIG. 8 in another exemplary embodiment
  • An internal combustion engine system 1 comprises an internal combustion engine 2, as shown in FIG. 1.
  • the internal combustion engine 2 has at least one, preferably several, cylinders 3, the internal combustion engine 2 shown having six such cylinders 3 purely by way of example.
  • a piston (not shown) is accommodated in a stroke-adjustable manner in the respective cylinder 3.
  • At least one valve 4, preferably at least two valves 4, is assigned to the respective cylinder 3, with two valves 4, namely an inlet valve 5 for admitting air or a fuel-air mixture, to the respective cylinder 3 purely by way of example in the cylinder 3 and an exhaust valve 6 for exhausting exhaust gas from the cylinder 3 is assigned.
  • valve drive device 8 as shown for example in Figure 2.
  • the valve drive device 8 comprises a camshaft 9, which several
  • cam body 11 In the example shown there are 10 on a shaft body the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body 11 'and axially adjacent two second cam body 11 ". Furthermore, the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body 11 'and axially adjacent two second cam body 11 ". Furthermore, the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body 11 'and axially adjacent two second cam body 11 ". Furthermore, the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body 11 'and axially adjacent two second cam body 11 ". Furthermore, the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body 11 'and axially adjacent two second cam body 11 ". Furthermore, the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body 11 'and axially adjacent two second cam body 11 ". Furthermore, the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body 11 'and axially adjacent two second cam body 11 ". Furthermore, the camshaft 9 rotatably arranged two first cam body
  • Valve drive device 1 at least one rocker arm device 12, wherein a single rocker arm device 12 is shown in Figure 2, which is preferably assigned to one of the cylinders 3 of the internal combustion engine 2.
  • the rocker arm device 12 comprises a cam follower 19, which in the example shown has a bolt body 20.
  • the cam follower 19 also has two rotatable rollers 17.
  • the cam follower 19 is attached to a rocker arm or cam lever 15, by means of which valves 4 of the internal combustion engine 2 can be controlled.
  • the two rollers 17 and the pin body 20 are adjustable relative to the cam lever 15 along an axial direction A between a first position and a second position (see arrow P1).
  • the terms "axial” and "along the axial direction A" are used in the same context. In the first position shown in FIG.
  • first cam bodies 11 ' the two rollers 17 of the cam follower 19 are drive-connected to the first cam bodies 11 '.
  • second cam bodies 11 " In the second position, the two rollers 17 of the cam follower 19 are drive-connected to the second cam bodies 11 ".
  • a different number of first and second cam bodies 11 ', 11" can also be provided.
  • only exactly one first cam body 11 ′ and exactly one second cam body 11 ′′ can be provided in each case.
  • the rocker arm device 12 further comprises at least one adjustable pin 24.
  • the shown rocker arm device 12 comprises an adjustable first pin 24 ', which cooperates with the first link guide 26' provided on the camshaft 9 to axially adjust the cam follower 19 from the first to the second position.
  • the rocker arm device 12 comprises an adjustable second pin 24 ′′, which is used to adjust the cam follower 19 from the second to the first position with a second one provided on the camshaft 9
  • Link guide 26 "cooperates.
  • the respective pin 24', 24" engages in the associated link guide 26 ', 26 "
  • the respective pin 24 ′, 24 ′′ is shifted from the inactive position into the active position by a switching device 21, which thus moves the rocker arm device 12 from the first position to the second position and / or vice versa.
  • the switching device 21 has at least two actuators 22, with the at least two actuators 22 switching at least one rocker arm device 12.
  • the respective cylinder 3 of the internal combustion engine 2 or the rocker arm device 12 of the respective cylinder 3 is preferably each assigned at least one actuator 22.
  • a rocker arm device 12 and an actuator 22 for switching the rocker arm device 12 are particularly preferably assigned to the respective valve 4 of the internal combustion engine 2, the first cam bodies 11 ′ and the second cam bodies 11 ′′ being different, in particular having different profiles, so that the respective valve 4 is actuated differently in the first position and in the second position of the associated rocker arm device 12.
  • FIGS. 3 and 4 each show a section through one of the actuators 22, the actuators 22 preferably being of identical design.
  • the respective actuator 22 has a magnetic switching element 27 which interacts with at least one of the pins 24 in order to switch over the associated rocker arm device 12.
  • the switching element 27 shown acts in the example in FIG. 2 with two pins 24 ', 24 ".
  • the actuator 22 also has a reset means 28, a holding coil 29 and a switching coil 30.
  • the switching element 27 is between a first position 31 shown in FIG.
  • the switching element 27 can cooperate in the first position 31 with one of the pins 24 and in the second position 32 with another of the pins 24, this interaction in that the pin 24 strikes the switching element 27 exists so that the pin 24 is moved into the active position and interacts with the associated link guide 26 ', 26 ".
  • the switching element 17 cooperates with the second pin 24 ′′ in the second position 32 shown and with the first pin 24 ′ in the first position 31.
  • the switching element 27 only cooperates in the first position 31 an associated pin 24 and is in the second position 32 in a neutral position, in which there is no interaction and thus no switching of the rocker arm device 12.
  • the switching element 27 is designed as a cylindrical switching rod 33 which is linear or translational. risch is adjustable between the first position 31 and the second position 32.
  • the restoring element 28, which is designed here as a spring 34, acts on the switching element 27 with a restoring force such that the restoring means 28 the switching element 27 with the restoring force adjusted to the second position 32.
  • the holding coil 29 is used during operation, that is when energizing the holding coil 29, a compensation of the restoring force of the restoring means 28, such that the switching element 27 is held in position. The holding coil 29 thus counteracts the restoring force. With the switching coil 30, the switching element 27 is moved into the first position 31.
  • the switching coil 30 thus acts on the switching element 27 during operation, that is to say when energized, in particular together with the holding coil 29, and overcomes the restoring force of the restoring element 28 in order to move the switching element 27 into the first position 31. If the coils 29, 30 are not energized or the energization falls below a predetermined value, such that that of the coils 29, 30 on the magnetic switching element 27 acting total magnetic force is smaller than the restoring force of the restoring element 27, the switching element 27 is thus adjusted to the second position 32.
  • the actuator 22 has a box-like cylinder body 35, through which the switching element 27 is guided in an adjustable manner, the switching element 27 in the first position 31 and the second position 32 differing widely from opposite sides of the cylinder body 35 - protrudes.
  • the reset element 28 and the coils 29, 30 are arranged within the cylinder body 35.
  • the restoring element 28 rests on the inside on the cylinder body 35 and on an armature 36 fixed to the switching element 27 or formed integrally therewith in order to act on the switching element 27 with the restoring force.
  • the coils 29, 30 are spaced apart from one another along the switching element 27 and are arranged at the end of the cylinder body 35, surrounding the switching element 27.
  • all coils 29, 30 are electrically supplied with a common supply voltage. In the example shown, this is done by connecting all coils 29, 30 to an electrically positive phase. In this case, the current directions are given in the technical sense, so that the electrical current directions correspond to the technical current direction.
  • the switching device 21 has a control unit 37 for controlling the coils 29, 30 of the actuators 22.
  • the control unit 37 can also be used to control other components of the internal combustion engine system 1, in particular an engine control unit.
  • the control unit 37 controls the coils 29, 30 in such a way that they are energized.
  • the control unit 37 can also output pulse-width-modulated signals, for example.
  • the control unit 37 has an associated switching coil output 38 for the respective switching coil 30, with which the switching coils 30 can be controlled independently of one another or individually.
  • an associated actuator 22 is provided for the respective cylinder 3.
  • a total of six actuators 22 are provided, each having a switching coil 30.
  • six switching coil outputs 38 are provided on the control unit 37, each of which is electrically contacted with one of the switching coils 30.
  • the control unit 37 has only one folded coil output 39, with which all of the folded coils 29 of these actuators 22 are controlled together. Accordingly, the folded coil output 39 is electrically contacted to all of the folded coils 29 at the same time.
  • the control unit controls the actuators 22 and thus the coils 29, 30 in accordance with the switching logic shown in FIG. 6 or in FIG. 7, the control unit 37 being designed accordingly.
  • the numbering of a total of six cylinders 3 is indicated by Roman numerals.
  • the respective cylinder 3 is assigned an actuator 22 and thus a switching coil 30 and a folding coil 29, the associated switching coil 30 being identified by the letter “S” and the associated folding coil in the second column of the switching logic for the respective cylinder 3 29 is symbolized by the letter “Fl”.
  • the subsequent columns of the switching logic indicate a chronological sequence, the columns each including the same time unit. If the corresponding field in the column for the respective switching coil 30, indicated by the letter “S”, is filled or hatched, this means that the switching coil 30 is energized in the specified time unit. The same applies to the fields which are assigned to the folded coils 29, each symbolized by the letter “Fl” are. In contrast, empty fields mean that no current is supplied to the corresponding coil 29, 30.
  • the switching elements 27 of all actuators 22 are adjusted to the respective first position 31 in a first switching phase 40. Since there is an ignition sequence in the internal combustion engine 2, the actuators 22 are adjusted sequentially, that is to say with a time delay, in accordance with this ignition sequence. A control signal is output from the holding coil output 39 so that all holding coils 29 are energized. This is represented by the hatched fields of all holding coils 29 in the entire first switching phase 40. In contrast, the switching coils 30 are actuated with a time delay and thus energized.
  • the switching coil 30 is energized, the switching coil 30 and the holding coil 29 each generating a magnetic field, which together overcome the restoring force of the restoring element 28 such that the associated switching element 27 is moved into the first position 31.
  • the control and thus the energization of the switching coil 30 of the associated actuator 22 is set, so that the subsequent fields are empty or unshaded.
  • Energizing the holding coil 29 leads to the switching element 27 of this actuator 22 remaining in the first position 31.
  • the switching coils 30 of the other actuators 22 are energized with a time delay in order to shift the respectively associated switching element 27 with a time delay and thus sequentially to the first position 31.
  • control and thus current supply to the switching coils 30 is set with a time delay in accordance with the desired sequence, or the switching coils 30 are energized for different lengths in accordance with the desired sequence.
  • the magnetic field generated by the respective switching coil 40 counteracts the restoring force of the restoring element 28 and is at least as large as the restoring force, so that the associated switching element 27 is at least held in position. If the control of the respective switching coil 30 is set, the restoring force of the restoring element 28 moves the associated switching element 27 into the second position 32.
  • an intermediate phase 42 is provided between the first switching phase 40 and the second switching phase 41, in which none of the switching coils 30, but all the holding coils 29 are actuated and thus energized in order to hold the respectively associated switching element 27 in the first position 31.
  • FIG. 7 shows an alternative switching logic for controlling the switching device 21 from FIG. 5.
  • the first switching phase 40 and the intermediate phase 42 correspond to the example shown in FIG.
  • the sequential adjustment of the switching elements 27 to the respectively associated second position 32 in the second switching phase 41 takes place by means of a time-interrupted, in the example shown periodic, activation and thus energization of the holding coils 29.
  • the activation and thus energization of the switching coils 30 is As in FIG. 6, set at different times in accordance with the desired sequence, but the energization of the energized switching coils 30 is interrupted in the energization phases of the holding coils 29.
  • FIG. 8 Another exemplary embodiment of the switching device 21 is shown in FIG. 8.
  • This exemplary embodiment differs from the example shown in FIG. 6 in that an electrical line 43 is provided for the respective actuator 22, which electrically contacts the switching coil 30 of this actuator 22 with the holding coil 29 of the actuator 22.
  • the line 43 runs outside of the coils 29, 30.
  • a diode 44 is arranged in the respective line 43, such that the diode 44 allows the holding coil 29 to be energized via the line 43 when the switching coil 30 is energized, and a reverse energization , that is, energization of the switching coil 30 via the line 43 when the holding coil 29 is energized, blocks.
  • the diode 44 allows a technical electrical current to flow from the switching coil 30 to that of the associated actuator 22 and blocks it in the opposite direction. If the respective switching coil 30 is activated or energized, this leads to the associated holding coil 29 also being activated or energized, so that when the switching coil 30 is energized, the associated holding coil 29 is always supplied with current. A selective activation or energization of the respective holding coil 29 thus takes place via the associated switching coil 30. If the holding coil 29 is already activated via the holding coil output 39 of the control device 37 and thus energized, the control signals and consequently the energization are superimposed.
  • the control signal of the respective switching coil 30 is preferably dominant over the control signal of the holding coils 29, so that a permanent current supply can be present at the holding coils 29, which leads to a cylinder-selective additional current supply to the respective holding coil 29 when the respective associated switching coil 30 is supplied with current.
  • the respective holding coil 29 is always supported zend to the associated switching coil 30 used.
  • the switching between the first position 31 and the second position 32 of the associated switching elements 27 can take place faster, so that the first switching phase 40 and the second switching phase 41 can be carried out overall more quickly.
  • this leads to a shortened duration of the energization of the coils 29, 30. This is also visible in the switching logic of the switching device 21 from FIG. 8 shown in FIGS.
  • the switching logic shown in FIG. 9 corresponds to the switching logic shown in FIG. 6, but for the switching device from FIG. 8. It can be seen that the activation and thus the energization of the respective switching coil 30, symbolized by the letter “S”, are too an additional control or energization of the associated folding coil 29, symbolized by the letter “Fl”, so that the corresponding fields are shown with a different filling or hatching. As a result, the switching phase 40 in FIG. 9 takes significantly less time than the switching phase 40 in FIG. 6 and is therefore faster.
  • both the first switching phase 40 and the second switching phase 41 are shortened.
  • the respective folding coil 29 is supplied with current even when the control is set via the folding coil output 39 if the associated switching coil 30 is supplied with current.
  • the folding coils 29 are electrically connected to the folding coil output 39 via a common electrical flux branch 46.
  • An electrical line 47 hereinafter referred to as secondary branch 47, branches off from the main branch 46 for the respective folded coil 29 from an associated node 49 and leads to the associated folded coil 29.
  • a diode 48 is located in the respective secondary branch 47, hereinafter also In addition to branch diode 48 called, arranged.
  • the respective secondary branch diode 48 blocks the main branch 46 and the holding coil output 39 from being supplied with current via the secondary branch 47.
  • the influence of the respective holding coil 29 on the other holding coils 29 is prevented or at least reduced. In particular, this prevents that when a holding coil 29 is energized, other holding coils 29 are also energized via the associated switching coil 30.
  • the respective holding coil 29 is thus energized in the sense of a logical OR operation, namely when it is energized via the holding coil output 39 or when the associated switching coil 30 is energized.
  • a logical OR operation namely when it is energized via the holding coil output 39 or when the associated switching coil 30 is energized.
  • the first column of the truth table symbolizes the switching coil output 38 of one of the actuators 22, while the second column symbolically represents the holding coil output 39 of the holding coils 29.
  • the third column stands for the energization state of the switching coil 30 of the actuator 22 and the fourth column for the energization state of the holding coil 29 of the actuator 22. Accordingly, in the top row there is a symbol for the switching coil output 38 on the left, and right after that a symbol for the switching coil output 38.
  • the holding coils 29 are controlled and energized via the holding coil output 39, only the holding coil 29 is energized, as can be seen from the third line. In contrast, takes place only one control via the switching coil output 38 leads, as can be seen in the fourth line, to the fact that the switching coil 30 and, via the line 43, also the holding coil 29 of this actuator 22 are energized. If, in accordance with the bottom line, both the switching coil output 38 and the holding coil output 39 are used for actuation, the switching coil 30 and the holding coils 29 are energized.
  • all coils 29, 30 are electrically connected to an electrically positive phase.
  • an analog structure can also be realized if all coils 29, 30 are electrically contacted with an electrically negative phase.
  • the diodes 44, 45 can be arranged in the opposite manner in the associated line 43, 46.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilantriebsvorrichtung (8) zum Betätigen von Ventilen (4) einer Brennkraftmaschine (2), welche zumindest eine Kipphebeleinrichtung (12) aufweist, die mit Hilfe einer Umschalteinrichtung (21) umgeschaltet wird. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass die Umschalteinrichtung (21) für die zumindest eine Kipphebeleinrichtung (12) wenigstens zwei Aktuatoren(22) mit jeweils einem Schaltelement (27), einem Rückstellmittel (28), einer Haltespule (29) sowie einer Schaltspule (30) aufweist, wobei die Spulen (29, 30) mit Hilfe eines Steuergeräts (37) der Umschalteinrichtung (21) gesteuert werden. Erfindungswesentlich ist ferner, dass das Steuergerät (37) für die jeweilige Schaltspule (30) einen zugehörigen Schaltspulenausgang (38) und für zumindest zwei der Haltespulen (29) einen gemeinsamen Haltespulenausgang (39) aufweist. Hierdurch lässt sich die Umschalteinrichtung (21) und somit die Ventilantriebsvorrichtung (8) einfacher und kostengünstiger ausbilden. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine solche Umschalteinrichtung (21) sowie ein Verfahren zum Steuern einer solchen Umschalteinrichtung (21).

Description

Ventilantriebsvorrichtung mit Umschalteinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilantriebsvorrichtung zum Betätigen von Ventilen einer Brennkraftmaschine, die hierzu Kipphebeleinrichtungen aufweist, welche mit einer Nockenwelle der Ventilantriebsvorrichtung Zusammenwirken. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Umschalteinrichtung der Ventilantriebsvorrich- tung zum Umschalten der Kipphebeleinrichtungen sowie ein Verfahren zum Steu- ern der Umschalteinrichtung.
Gattungsgemäße Ventilantriebsvorrichtungen weisen zum Betätigen von Ventilen einer Brennkraftmaschine, welche als Einlassventile und Auslassventile ausgestal- tet sein können, Kipphebeleinrichtungen auf, die jeweils einen Ventilhebel aufwei- sen, mit dem zumindest ein Ventil der Brennkraftmaschine betätigt wird. Die jewei- lige Kipphebeleinrichtung wirkt dabei mit einer Nockenwelle der Ventilantriebsvor- richtung zusammen. Vorstellbar ist es, die jeweilige Kipphebeleinrichtung mit ei- nem Nockenfolger zu versehen, der mit einem Nockenkörper der Nockenwelle zusammenwirkt, um den zugehörigen Kipphebel und somit das zugehörige Ventil zu betätigen. Vorstellbar ist es zudem, den Nockenfolger und den Kipphebel wahlweise miteinander zu koppeln und voneinander zu entkoppeln, um einen ver- besserten und/oder variableren Betrieb der Brennkraftmaschine zu ermöglichen. Hierzu ist es wünschenswert, die jeweilige Kipphebeleinrichtung zwischen ent- sprechenden Schaltzuständen zu schalten. Zu diesem Zweck kann prinzipiell eine Umschalteinrichtung zum Einsatz kommen.
Derartige Umschalteinrichtungen sind üblicherweise hydraulisch betrieben, so dass sie eines erhöhten Konstruktionsaufwands bedürfen.
Prinzipiell ist es auch vorstellbar, die Umschalteinrichtung mit Aktuatoren zu ver- sehen, welche elektromagnetisch betrieben sein können. Dies fordert den Einsatz entsprechender Elektronik, insbesondere Steuergeräte, die wiederum einen auf- wändigen Aufbau der Ventilantriebsvorrichtung zur Folge haben.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine Ventil- antriebsvorrichtung der vorstehend genannten Art sowie für eine Umschalteinrich- tung einer solchen Ventilantriebsvorrichtung und für ein Verfahren zum Steuern einer solchen Umschalteinrichtung verbesserte oder zumindest alternative Ausfüh- rungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch einen vereinfachten und/oder kostengünstigen Aufbau auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängi- gen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Umschalt- einrichtung einer Ventilantriebsvorrichtung zum Umschalten von zumindest einer Kipphebeleinrichtung zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position der Ventilantriebsvorrichtung mit Aktuatoren zu versehen, welche magnetische Schaltelemente aufweisen, die mit Hilfe von Spulen verstellt werden, wobei diese Spulen durch ein Steuergerät der Umschalteinrichtung gesteuert werden. Das Steuergerät weist dabei für eine erste Art von Spulen einen gemeinsamen Aus- gang und für eine zweite Art der Spulen jeweils einen zugehörigen Ausgang auf. Das Verstellen des Schaltelements mittels der Spulen erlaubt ein vereinfachtes und präzises Umschalten der wenigstens einen Kipphebeleinrichtung. Der ge- meinsame Ausgang der Spulen erster Art führt zudem zu einer erheblichen Ver- einfachung des Steuergeräts, insbesondere zu einer erheblichen Reduzierung der Ausgänge am Steuergerät, so dass die Ventilantriebsvorrichtung, insbesondere die Umschalteinrichtung, vereinfacht konstruiert ist und/oder kostengünstiger reali siert werden kann. Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Ventilan- triebsvorrichtung wenigstens eine Kipphebeleinrichtung auf, wobei die jeweilige Kipphebeleinrichtung mit einer Nockenwelle der Ventilantriebsvorrichtung zusam- menwirkt, um im Betrieb zumindest ein Ventil einer zugehörigen Brenn kraftma- schine zu betätigen. Die Umschalteinrichtung weist zum Umschalten der wenigs- tens einen Kipphebeleinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position wenigstens zwei Aktuatoren auf. Der jeweilige Aktuator weist ein Schalt- element zum Umschalten der wenigstens einen Kipphebeleinrichtung auf, das zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verstellbar ist. Der je- weilige Aktuator weist zudem ein Rückstellmittel zum Rückstellen bzw. Verstellen des Schaltelements mit einer Rückstellkraft in die zweite Stellung auf. Zudem weist der jeweilige Aktuator eine Haltespule und eine Schaltspule auf. Die Halte- spule dient dem Ausgleich der Rückstellkraft des Rückstellmittels. Das heißt, dass die Haltespule im Betrieb die Rückstellkraft des Rückstellmittels ausgleicht, derart, dass das Schaltelement im Betrieb der Haltespule in Position gehalten wird. Die Schaltspule dient dem Verstellen des Schaltelements in die erste Stellung, wobei die Schaltspule im Betrieb der Rückstellkraft des Rückstellmittels entgegenwirkt und zusammen mit der Haltespule das Schaltelement in die erste Stellung ver- stellt. Die Spulen der Aktuatoren werden mit Hilfe des Steuergeräts der Umschalt- einrichtung gesteuert, wobei das Steuergerät für die jeweilige Schaltspule einen zugehörigen Schaltspulenausgang aufweist. Über den jeweiligen Schaltspulen- ausgang des Steuergeräts wird also eine zugehörige Schaltspule gesteuert, ins- besondere bestromt, so dass die Schaltspulen individuell bzw. unabhängig vonei- nander angesteuert, insbesondere bestromt, werden können. Das Steuergerät weist zudem für zumindest zwei der Haltespulen einen gemeinsamen Haltespu- lenausgang auf, so dass diese Haltespulen über den gemeinsamen Haltespulen- ausgang gemeinsam gesteuert, insbesondere bestromt werden. Hierdurch wird die Anzahl der benötigten Haltespulenausgänge erheblich reduziert, wobei die Aktuatoren trotzdem individuell verstellbar sind. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Ausgänge an einem Steuergerät in der Regel begrenzt oder zu reduzieren sind. Bevorzugt ist für alle Haltespulen ein einziger Haltespulenausgang am Steu- ergerät vorgesehen. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung des Aufbaus des Steuergeräts und somit der Umschalteinrichtung und der Ventilantriebsvorrich- tung.
Die Ventilantriebsvorrichtung weist vorzugsweise zumindest zwei derartige Kipp- hebeleinrichtungen auf, wobei der jeweiligen Kipphebeleinrichtung ein derartiger Aktuator zugeordnet ist. Das heißt, dass für die jeweilige Kipphebeleinrichtung ein zugehöriger Aktuator vorgesehen ist, der die zugehörige Kipphebeleinrichtung zwischen der ersten und zweiten Position verstellt.
Bevorzugt sind alle Spulen der Aktuatoren, das heißt alle Haltespulen und alle Schaltspulen, elektrisch gemeinsam versorgt. Insbesondere können alle Spulen mit einer gemeinsamen elektrischen Phase, beispielsweise einer positiven Phase, elektrisch kontaktiert sein. Vorliegend werden dabei elektrische Stromflüsse im technischen Sinne, also von der positiven Phase zur negativen Phase, angege- ben. Das Bestromen der Spulen erfolgt hierbei über das Steuergerät und somit über die Schaltspulenausgänge und den Haltespulenausgang des Steuergeräts. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise pulsweitenmodulierte Signale ausge- ben. Vorstellbar sind auch Schaltbrücken, beispielsweise Halbbrücken oder Voll brücken.
Das Schaltelement ist zweckmäßig derart ausgestaltet, dass die mit den Spulen erzeugten magnetischen Felder darauf einwirken und es entsprechend verstellen. Hierzu kann das Schaltelement zumindest teilweise magnetisch oder an einem Magneten fixiert sein.
Das Steuergerät kann ein Bestandteil der Ventilantriebsvorrichtung sein. Beim Steuergerät kann sich auch um ein gemeinsames Steuergerät eines zugehörigen Systems handeln, das neben der Ventilantriebsvorrichtung auch die Brennkraft- maschine umfasst. Das Steuergerät kann also zur gemeinsamen Steuerung der Ventilantriebsvorrichtung und der Brennkraftmaschine, insbesondere als Motor- steuergerät, ausgestaltet sein.
Die jeweilige Kipphebeleinrichtung weist zweckmäßig zumindest einen Ventilhebel auf, mit dem das zugehörige Ventil betätigt wird. Mit der Umschalteinrichtung er- folgt vorteilhaft ein Umschalten der Kipphebeleinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position derart, dass die Kipphebeleinrichtung das zugehörige Ventil betätigt oder nicht betätigt. Vorstellbar ist es auch, mit der Umschalteinrichtung ein Umschalten der Kipphebeleinrichtung derart zu realisieren, dass das Ventil an un- terschiedlichen Nockenfolgern und/oder Nockenkörpern gekoppelt wird, so dass eine unterschiedliche Betätigung des Ventils erfolgt. Dementsprechend kann in der ersten Stellung des zugehörigen Schaltelements ein Zusammenwirken des Schaltelements mit der Kipphebeleinrichtung derart erfolgen, dass ein entspre- chendes Schalten der Kipphebeleinrichtung erfolgt. Die zweite Schaltstellung kann eine Neutralstellung des Schaltelements sein, in der kein Zusammenwirken des Schaltelements mit der Kipphebeleinrichtung erfolgt. Denkbar sind auch Ausfüh- rungsformen, bei denen in der zweiten Stellung des Schaltelements ein anderes Schalten der Kipphebeleinrichtung erfolgt. Bevorzugt ist das Zusammenwirken des Schaltelements mit der Kipphebeleinrichtung mechanisch. Insbesondere kann die Kipphebeleinrichtung zumindest einen Stift aufweisen, welcher mit dem Schalt- element zum Umschalten der Kipphebeleinrichtung zusammenwirkt, insbesondere am Schaltelement anschlägt.
Die Haltespule des jeweiligen Aktuators dient, wie vorstehend erwähnt, dem Zweck, das Schaltelement im Betrieb der Haltespule in Position zu halten. Dem- entsprechend wirkt die von der Haltespule im Betrieb auf das Schaltelement wir- kende Kraft der Rückstellkraft des Rückstellmittels entgegen, gleicht diese insbe- sondere aus. Zweckmäßig wirkt auch die Schaltspule der Rückstellkraft des Rück- stellmittels entgegen, wobei die Schaltspule im Betrieb, das heißt beim Bestro- men, zusammen mit der Haltespule das Verstellen des zugehörigen Schaltele- ments in die erste Stellung zur Folge hat. Hierzu ist die von der Schaltspule im Betrieb auf das Schaltelement wirkende Kraft vorzugsweise zumindest so groß wie die Rückstellkraft, vorzugsweise größer als die Rückstellkraft.
Das Schaltelement kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Vorstellbar ist es, das Schaltelement als eine Schaltstange auszugestalten, welche zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung linear bzw. translatorisch verstellt wird.
Bevorzugte Varianten sehen vor, dass das Rückstellmittel ein mechanisch wirken- des ist. Hierdurch kann die Umschalteinrichtung und somit die Ventilantriebsvor- richtung einfach und kostengünstig realisiert werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist zumindest eines der Rückstellmittel, be- sonders bevorzugt das jeweilige Rückstellmittel, eine Feder, welche auf die Schaltstange einwirkt. Hierzu kann an der Schaltstange ein Anker und dergleichen angebracht sein.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen bei zumindest einer der Aktuatoren eine elektrische Leitung zwischen der Schaltspule und der Haltespule vorgesehen ist. In der Leitung ist eine Diode angeordnet, derart, dass sie beim Bestromen der Schaltspule eine Bestromung der Haltespule über die Leitung zulässt und eine umgekehrte Bestromung, das heißt eine Bestromung der Schaltspule über die Lei- tung wenn die Haltespule bestromt ist, sperrt. Die Diode sperrt hierzu den elektri- schen Strom, abhängig von der elektrischen Kontaktierungen der Haltespule und der Schaltspule mit elektrischen Phasen, in einer Richtung und lässt den elektri schen Strom in die entgegengesetzte Richtung durch. In der Folge wird die Halte- spule beim Bestromen der Schaltspule ebenfalls bestromt, so dass auch die Hal- tespule über die zugehörige Schaltspule selektiv bestrombar ist. Zudem erfolgt, insbesondere wenn auch die Haltespule über den Haltespulenausgang bestromt wird, eine Unterstützung der Schaltspule derart, dass eine verstärkte resultierende Kraft entgegen der Rückstellkraft wirkt, erfolgt. Hierdurch kann insbesondere ein schnelleres Verstellen des Schaltelements zwischen der zweiten Stellung und der ersten Stellung und/oder umgekehrt erfolgen.
Die jeweilige Leitung und die zugehörige Diode erlauben zudem eine Bestromung der zugehörigen Haltespule in der Art einer logischen Oder-Verknüpfung dahinhe- gend, dass die jeweilige Haltespule dann bestromt ist, wenn die Bestromung über den Haltespulenausgang erfolgt oder wenn die zugehörige Schaltspule bestromt ist.
Als vorteilhaft erweisen sich hierbei Ausführungsformen, bei denen die Leitung zwischen den Eingängen der jeweiligen Spule verläuft. Das heißt insbesondere, dass sich die Diode außerhalb der Spulen befindet.
Bei vorteilhaften Varianten ist zwischen zumindest einem der Haltespulen und dem Haltespulenausgang des Steuergeräts, bevorzugt zwischen der jeweiligen Haltespule und dem Haltespulenausgang, eine Diode angeordnet, derart, dass beim Bestromen der Haltespule eine Bestromung des Haltespulenausgangs über die Haltespule gesperrt ist. Somit wird insbesondere ein gegenseitiges Beeinflus- sen bzw. Stören der Haltespulen verhindert oder zumindest reduziert. Insbesonde- re wird der Einfluss der Haltespule auf andere Haltespulen verhindert oder zumin- dest begrenzt, wenn die Haltespule über die vorstehend genannte Leitung bestromt wird, wenn die zugehörige Schaltspule bestromt ist. Dies Anordnung der jeweiligen Diode kann dadurch realisiert sein, dass die jeweilige Haltespule mit einer elektrischen Leitung, nachfolgend Nebenzweig genannt, elektrisch kontak- tiert ist, wobei der jeweilige Nebenzweig über einen zugehörigen Knotenpunkt, beispielsweise eine Klemme, in einen Hauptzweig übergeht, der elektrisch leitend und mit dem Haltespulenausgang elektrisch verbunden ist. Die Diode der jeweili- gen Haltespule, nachfolgend auch Nebenzweigdiode genannt, ist dabei im zuge- hörigen Nebenzweig entsprechend angeordnet. Zweckmäßig ist die jeweilige Kipphebeleinrichtung und somit der zugehörige Ak- tuator einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet.
Selbstverständlich können mit der jeweiligen Kipphebeleinrichtung auch zumindest zwei Ventile der Brennkraftmaschine betätigt werden.
Vorteilhaft ist hierbei das Betätigen der Ventile und somit das Umschalten der Kipphebeleinrichtungen an die vorgegebene Zündreihenfolge der Zylinder ange- passt. Dementsprechend werden die Schaltelemente sequentiell in die erste Stel- lung und/oder in die zweite Stellung verstellt.
Das sequentielle Verstellen der Schaltelemente in die jeweilige erste Stellung er- folgt vorzugsweise derart, dass die Haltespulen über den gemeinsamen Haltespu- lenausgang des Steuergeräts bestromt werden, wogegen die Schaltspulen gemäß der gewünschten Sequenz zeitversetzt bestromt werden. Das zeitversetzte
Bestromen der Schaltspulen führt zu einem Verstellen des jeweils zugehörigen Schaltelements in die erste Stellung, so dass die Schaltelemente entsprechend der gewünschten Sequenz zeitversetzt in die erste Stellung verstellt werden. So- mit ist, trotz der reduzierten Anzahl von Haltespulenausgängen, ein einfaches und sequentielles Verstellen der Schaltelemente in die erste Stellung möglich.
Die sequentielle Verstellung der Schaltelemente in die zweite Stellung erfolgt vor- teilhaft dadurch, dass die Bestromung der Haltespulen eingestellt, das heißt abge- brochen, wird. Demgegenüber wird die Bestromung der Schaltspulen gemäß der gewünschten Sequenz zeitlich versetzt eingestellt. Nach dem Einstellen der Bestromung der Haltespulen wird also das jeweilige Schaltelement durch die zu- gehörige Schaltspule in Position gehalten, bis die zugehörige Schaltspule nicht mehr bestromt wird oder nicht mehr ausreichend bestromt wird, so dass die Rück- stellkraft des Rückstellmittels das Schaltelement in die zweite Stellung verstellt. Dies ermöglicht, trotz der reduzierten Anzahl von Haltespulenausgängen, ein ein- faches und sequentielles Verstellen der Schaltelemente in die zweite Stellung.
Alternativ kann das sequentielle Verstellen der Schaltelemente in die zweite Stel- lung derart erfolgen, dass die Haltespulen in zeitlichen Abständen bestromt wer- den und die Bestromung der Schaltspulen gemäß der gewünschten Sequenz zeit- lich versetzt eingestellt wird, wobei die Bestromung der bestromten Schaltspulen in den Bestromungsphasen der Haltespulen unterbrochen wird. Das heißt, dass für Schaltelemente, welche noch nicht in die zweite Stellung verstellt werden sol- len, abwechselnd eine Bestromung der Haltespule und der Schaltspule erfolgt, um das Schaltelement in Position, insbesondere in der ersten Stellung, zu halten. Hierdurch wird die Gesamtbestromungsdauer der Schaltspulen und der Haltespu- len reduziert, so dass diese jeweils weniger belastet werden. Hierdurch kann ins- besondere die Lebensdauer der Spulen verlängert werden.
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen das Einstellen der Bestromung der jeweiligen Schaltspule in einer bestromungsfreien Phase der Haltespule erfolgt. Dies vereinfacht das Verstellen des Schaltelements in die zweite Stellung.
Vorteilhaft erfolgt das Bestromen der Haltespulen in den zeitlichen Abständen pe- riodisch. Dies erlaubt ein vereinfachtes Steuern der Spulen.
Es versteht sich, dass neben der Ventilantriebsvorrichtung auch die Umschaltein- richtung als solche zum Umfang dieser Erfindung gehört. Ebenso versteht es sich, dass ein Verfahren zum Steuern einer solchen Umschalteinrichtung, bei dem die Haltespulen von zumindest zwei der Aktuatoren gemeinsam über einen gemein- samen Haltespulenausgang des Steuergeräts und die Schaltspulen jeweils über zugehörige Schaltspulenausgänge des Steuergeräts bestromt werden, zum Um- fang dieser Erfindung gehört. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei- bung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo- nenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 eine stark vereinfachte Darstellung eines Brennkraftmaschinensys- tems mit einer Brennkraftmaschine,
Fig. 2 eine isometrische Ansicht einer Ventilantriebsvorrichtung des Brenn- kraftmaschinensystems mit einer Nockenwelle und einer Kipphebe- leinrichtung,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Aktuator einer Umschalteinrichtung in einer ersten Stellung,
Fig. 4 die Ansicht aus Fig. 3 in einer zweiten Stellung des Aktuators,
Fig. 5 eine schaltplanartige Darstellung der Umschalteinrichtung, Fig. 6 eine Schaltlogik der Umschalteinrichtung,
Fig. 7 die Schaltlogik bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 eine schaltplanartige Darstellung der Umschalteinrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
Fig. 9 eine Schaltlogik zum Schalten der Umschalteinrichtung aus Fig. 8,
Fig. 10 die Schaltlogik zum Schalten der Umschalteinrichtung aus Fig. 8 bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
Fig. 11 eine Wahrheitstabelle.
Ein Brennkraftmaschinensystem 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 2, wie sie in Figur 1 gezeigt ist. Die Brennkraftmaschine 2 weist zumindest einen, vorzugswei- se mehrere, Zylinder 3 auf, wobei die gezeigte Brennkraftmaschine 2 rein bei spielhaft sechs solche Zylinder 3 aufweist. Im jeweiligen Zylinder 3 ist ein nicht gezeigter Kolben hubverstellbar aufgenommen. Dem jeweiligen Zylinder 3 ist zu- mindest ein Ventil 4, vorzugsweise zumindest zwei Ventile 4, zugewiesen, wobei in Figur 1 dem jeweiligen Zylinder 3 rein beispielhaft zwei Ventile 4, nämlich ein Einlassventil 5 zum Einlassen von Luft bzw. eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Zylinder 3 und ein Auslassventil 6 zum Auslassen von Abgas aus dem Zylinder 3, zugewiesen ist.
Zum Betätigen der Ventile 4 weist das Brenn kraftmaschinensystem 1 eine
Ventilantriebsvorrichtung 8 auf, wie sie beispielsweise in Figur 2 gezeigt ist. Die Ventilantriebsvorrichtung 8 umfasst eine Nockenwelle 9, die mehrere
Nockenkörper 11 aufweist. Im gezeigten Beispiel sind auf einem Wellenkörper 10 der Nockenwelle 9 drehfest zwei erste Nockenkörper 11 ' und axial benachbart zwei zweite Nockenkörper 11 " angeordnet. Des Weiteren umfasst die
Ventilantriebsvorrichtung 1 wenigstens eine Kipphebeleinrichtung 12, wobei in Figur 2 eine einzelne Kipphebeleinrichtung 12 gezeigt ist, die vorzugsweise einem der Zylinder 3 der Brennkraftmaschine 2 zugeordnet ist. Die Kipphebeleinrichtung 12 umfasst einen Nockenfolger 19, der im gezeigten Beispiel einen Bolzenkörper 20 aufweist. Der Nockenfolger 19 weist zudem zwei drehbare Laufrollen 17 auf. Der Nockenfolger 19 ist an einem Kipp- oder Nockenhebel 15 angebracht, mittels welchem Ventile 4 der Brennkraftmaschine 2 angesteuert werden können. Die beiden Laufrollen 17 und der Bolzenkörper 20 sind relativ zum Nockenhebel 15 entlang einer axialen Richtung A zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar (vgl. Pfeil P1 ). Die Formulierungen„axial“ und“entlang der axialen Richtung A“ werden im vorliegenden Zusammenhang äquivalent verwendet. In der in Figur 1 gezeigten ersten Position sind die beiden Laufrollen 17 des Nockenfolgers 19 mit den ersten Nockenkörpern 11 ' antriebsverbunden. In der zweiten Position sind die beiden Laufrollen 17 des Nockenfolgers 19 mit den zweiten Nockenkörpern 11 " antriebsverbunden. In Varianten des Beispiels kann auch eine andere Anzahl an ersten und zweiten Nockenkörpern 11 ', 11 " vorgesehen sein. In einer vereinfachten Variante kann jeweils nur genau ein erster Nockenkörper 11 ' und genau ein zweiter Nockenkörper 11" vorgesehen sein.
Die Kipphebeleinrichtung 12 umfasst ferner zumindest einen verstellbaren Stift 24 auf. Die gezeigte Kipphebeleinrichtung 12 umfasst einen verstellbaren ersten Stift 24', der zum axialen Verstellen des Nockenfolgers 19 von der ersten in die zweite Position mit einer an der Nockenwelle 9 vorgesehenen ersten Kulissenführung 26' zusammenwirkt. Ebenso umfasst die Kipphebeleinrichtung 12 einen verstellbaren zweiten Stift 24", der zum Verstellen des Nockenfolgers 19 von der zweiten in die erste Position mit einer an der Nockenwelle 9 vorgesehenen zweiten
Kulissenführung 26" zusammenwirkt. Die beiden Stifte 24', 24" sind am Bolzenkörper 20 des Nockenfolgers 19 ange- ordnet. Sowohl der erste Stift 24' als auch der zweite Stift 24" ist jeweils zwischen einer Aktivstellung, in welcher der Stift 24', 24" mit der zugehörigen Kulissenfüh- rung 26', 26" zusammenwirkt, und einer Inaktivstellung, in welcher dieses Zusam- menwirken aufgehoben ist, verstellbar. Im Beispielszenario sind die beiden Stifte 24', 24" hierfür entlang einer Verstellrichtung V senkrecht zur axialen Richtung A verstellbar (vgl. Pfeil P2). In der Schaltposition greift der jeweilige Stift 24', 24" in die zugehörige Kulissenführung 26', 26" ein. In der Inaktivposition ist der jeweilige Stift 24', 24" im Abstand zur zugehörigen Kulissenführung 26', 26" angeordnet.
Der jeweilige Stifte 24', 24" wird mit einer Umschalteinrichtung 21 von der Inaktivs- tellung in die Aktivstellung verstellt, die somit die Kipphebeleinrichtung 12 von der ersten Position in die zweite Position und/oder umgekehrt verstellt.
Die Umschalteinrichtung 21 weist zumindest zwei Aktuatoren 22 auf, wobei mit den zumindest zwei Aktuatoren 22 ein Umschalten zumindest einer Kipphebelein- richtung 12 erfolgt. Vorzugsweise ist dem jeweiligen Zylinder 3 der Brennkraftma- schine 2 bzw. der Kipphebeleinrichtung 12 des jeweiligen Zylinders 3 jeweils we- nigstens ein Aktuator 22 zugeordnet. Besonders bevorzugt ist dem jeweiligen Ven- til 4 der Brennkraftmaschine 2 eine Kipphebeleinrichtung 12 und ein Aktuator 22 zum Schalten der Kipphebeleinrichtung 12 zugeordnet, wobei die ersten Nocken- körper 11 ' und die zweiten Nockenkörper 11 " unterschiedliche ausgebildet sind, insbesondere unterschiedliche Profile aufweisen, so dass das jeweilige Ventil 4 in der ersten Position und in der zweiten Position der zugehörigen Kipphebeleinrich- tung 12 unterschiedliche betätigt wird.
Die Figuren 3 und 4 zeigen jeweils einen Schnitt durch einen der Aktuatoren 22, wobei die Aktuatoren 22 vorzugsweise identisch ausgebildet sind. Der jeweilige Aktuator 22 weist ein magnetisches Schaltelement 27 auf, welches zum Umschal- ten der zugehörigen Kipphebeleinrichtung 12 mit zumindest einem der Stifte 24zusammenwirkt. Im Beispiel der Figur 2 wirkt das dargestellte Schaltelement 27 mit beiden Stiften 24', 24" zusammen. Der Aktuator 22 weist zudem ein Rück- stellmittel 28, eine Haltespule 29 sowie eine Schaltspule 30 auf. Das Schaltele- ment 27 ist zwischen einer in Figur 3 gezeigten ersten Stellung 31 und einer in Figur 4 gezeigten zweiten Stellung 32 axial verstellbar. Das Schaltelement 27 kann dabei in der ersten Stellung 31 mit einem der Stifte 24 und in der zweiten Stellung 32 mit einem anderen der Stifte 24 Zusammenwirken, wobei dieses Zu- sammenwirken in einem Anschlägen des Stifts 24 an das Schaltelement 27 be- steht, so dass der Stift 24 in die Aktivstellung verstellt wird und mit der zugehöri- gen Kulissenführung 26', 26" zusammenwirkt. Im in Figur 2 gezeigten Beispiel wirkt das Schaltelement 17 in der gezeigten zweiten Stellung 32 mit dem zweiten Stift 24" und in der ersten Stellung 31 mit dem ersten Stift 24' zusammen. In einer Variante wirkt das Schaltelement 27 lediglich in der ersten Stellung 31 mit einem zugehörigen Stift 24 zusammen und befindet sich in der zweiten Stellung 32 in einer Neutralposition, in der kein Zusammenwirken und somit kein Umschalten der Kipphebeleinrichtung 12 erfolgt. Im gezeigten Beispiel ist das Schaltelement 27 als eine zylinderförmige Schaltstange 33 ausgebildet, welche linear bzw. translato- risch zwischen der ersten Stellung 31 und der zweiten Stellung 32 verstellbar ist. Das Rückstellelement 28, welches vorliegend als eine Feder 34 ausgebildet ist, wirkt mit einer Rückstellkraft derart auf das Schaltelement 27 ein, dass das Rück- stellmittel 28 das Schaltelement 27 mit der Rückstellkraft in die zweite Stellung 32 verstellt. Mit der Haltespule 29 erfolgt im Betrieb, das heißt beim Bestromen der Haltespule 29, ein Ausgleich der Rückstellkraft des Rückstellmittels 28, derart, dass das Schaltelement 27 in Position gehalten wird. Die Haltespule 29 wirkt also der Rückstellkraft entgegen. Mit der Schaltspule 30 wird das Schaltelement 27 in die erste Stellung 31 verstellt. Die Schaltspule 30 wirkt also im Betrieb, das heißt beim Bestromen, insbesondere gemeinsam mit der Haltespule 29, auf das Schalt- element 27 ein und überwindet die Rückstellkraft des Rückstellelements 28, um das Schaltelement 27 in die erste Stellung 31 zu verstellen. Werden die Spulen 29, 30 nicht bestromt oder unterschreitet die Bestromung einen vorgegebenen Wert, derart, dass die von den Spulen 29, 30 auf das magnetische Schaltelement 27 wirkende magnetische Gesamtkraft kleiner ist als die Rückstellkraft des Rück- stellelements 27, wird das Schaltelement 27 also in die zweite Stellung 32 ver- stellt.
In den gezeigten Beispielen weist der Aktuator 22 einen dosenartigen Zylinderkör- per 35 auf, durch den das Schaltelement 27 verstellbar geführt ist, wobei das Schaltelement 27 in der ersten Stellung 31 und der zweiten Stellung 32 unter- schiedlich weit aus gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkörpers 35 heraus- ragt. Das Rückstellelement 28 sowie die Spulen 29, 30 sind innerhalb des Zylin- derkörpers 35 angeordnet. Das Rückstellelement 28 liegt innenseitig am Zylinder- körper 35 sowie an einem am Schaltelement 27 fixierten oder einstückig damit ausgebildeten Anker 36 an, um mit der Rückstellkraft auf das Schaltelement 27 einzuwirken. Die Spulen 29, 30 sind entlang des Schaltelements 27 zueinander beabstandet und endseitig des Zylinderkörpers 35 angeordnet, wobei sie das Schaltelement 27 umgeben.
Entsprechend Figur 5 sind sämtliche Spulen 29, 30 mit einer gemeinsamen Ver- sorgungsspannung elektrisch versorgt. Im gezeigten Beispiel erfolgt dies durch das Verbinden aller Spulen 29, 30 mit einer elektrisch positiven Phase. Dabei sind vorliegend die Stromrichtungen im technischen Sinne angegeben, so dass die elektrischen Stromrichtungen der technischen Stromrichtung entsprechen. Die Umschalteinrichtung 21 weist neben den Aktuatoren 22, welche in Figur 5 lediglich mit ihrer jeweiligen Flaltespule 29 und Schaltspule 30 dargestellt sind, ein Steuer- gerät 37 zum Steuern der Spulen 29, 30 der Aktuatoren 22 auf. Das Steuergerät 37 kann auch zum Steuern anderer Bestandteile des Brennkraftmaschinensystem 1 zum Einsatz kommen, insbesondere ein Motorsteuergerät sein. Mit dem Steuer- gerät 37 erfolgt ein Ansteuern der Spulen 29, 30, derart, dass diese bestromt wer- den. Flierzu kann das Steuergerät 37 beispielsweise pulsweitenmodulierte Signale ausgeben. Das Steuergerät 37 weist für die jeweilige Schaltspule 30 einen zugehörigen Schaltspulenausgang 38 auf, mit dem die Schaltspulen 30 jeweils unabhängig voneinander bzw. individuell angesteuert werden können. Im gezeigten Beispiel ist für den jeweiligen Zylinder 3 ein zugehöriger Aktuator 22 vorgesehen. Für die in Figur 1 gezeigte Brennkraftmaschine 2 mit den sechs Zylindern 3 sind also insge- samt sechs Aktuatoren 22 vorgesehen, die jeweils eine Schaltspule 30 aufweisen. Dementsprechend sind am Steuergerät 37 sechs Schaltspulenausgänge 38 vor- gesehen, die jeweils mit einem der Schaltspulen 30 elektrisch kontaktiert sind. Demgegenüber weist das Steuergerät 37 lediglich einen Flaltespulenausgang 39 auf, mit dem alle der Flaltespulen 29 dieser Aktuatoren 22 gemeinsam angesteuert werden. Dementsprechend ist der Flaltespulenausgang 39 gleichzeitig elektrisch mit allen Flaltespulen 29 kontaktiert.
Das Steuergerät steuert die Aktuatoren 22 und somit die Spulen 29, 30 gemäß der in Figur 6 oder der in Figur 7 dargestellten Schaltlogik, wobei das Steuergerät 37 hierzu entsprechend ausgestaltet ist.
In den Figuren 6 und 7 ist in der ersten Spalte durch römische Zahlen eine Num- merierung der insgesamt sechs Zylinder 3 angegeben. Dem jeweiligen Zylinder 3 ist, wie vorstehend beschrieben, ein Aktuator 22 und somit eine Schaltspule 30 und eine Flaltespule 29 zugeordnet, wobei in der zweiten Spalte der Schaltlogik für den jeweiligen Zylinder 3 die zugehörige Schaltspule 30 durch den Buchstaben„S“ und die zugehörige Flaltespule 29 durch den Buchstaben„Fl“ symbolisiert ist. Die nachfolgenden Spalten der Schaltlogik geben einen zeitlichen Ablauf an, wobei die Spalten jeweils eine gleiche Zeiteinheit einschließen. Ist das entsprechende Feld in der Spalte für die jeweilige Schaltspule 30, angedeutet durch den Buchstaben „S“, gefüllt bzw. schraffiert dargestellt, bedeutet dies, dass die Schaltspule 30 in der angegebenen Zeiteinheit bestromt wird. Analoges gilt für die Felder, welche den Flaltespulen 29, jeweils symbolisiert durch den Buchstaben„Fl“, zugeordnet sind. Leere Felder bedeuten demgegenüber, dass keine Bestromung der entspre- chenden Spule 29, 30 erfolgt.
Dementsprechend werden gemäß Figur 6 in einer ersten Schaltphase 40 die Schaltelemente 27 aller Aktuatoren 22 in die jeweilige erste Stellung 31 verstellt. Da in der Brennkraftmaschine 2 eine Zündfolge vorliegt, werden die Aktuatoren 22 entsprechend dieser Zündfolge sequentiell, das heißt zeitversetzt, verstellt. Flierzu wird ein Steuersignal aus dem Haltespulenausgang 39 ausgegeben, so dass sämtliche Haltespulen 29 bestromt werden. Dies ist durch die schraffierten Felder aller Haltespulen 29 in der gesamten ersten Schaltphase 40 dargestellt. Demge- genüber werden die Schaltspulen 30 zeitversetzt angesteuert und somit bestromt. Im Beispiel des ersten Zylinders 3, symbolisiert durch I, erfolgt also ein Bestromen der Schaltspule 30, wobei die Schaltspule 30 und die Haltespule 29 jeweils ein magnetisches Feld erzeugen, die gemeinsam die Rückstellkraft des Rückstellele- ments 28 überwinden, derart, dass das zugehörige Schaltelement 27 in die erste Stellung 31 verstellt wird. Beim Erreichen der ersten Stellung 31 wird die Ansteue- rung und somit die Bestromung der Schaltspule 30 des zugehörigen Aktuators 22 eingestellt, so dass die nachfolgenden Felder leer bzw. unschraffiert sind. Das Bestromen der Haltespule 29 führt dazu, dass das Schaltelement 27 dieses Aktua- tors 22 in der ersten Stellung 31 verbleibt. Analog hierzu werden die Schaltspulen 30 der anderen Aktuatoren 22 zeitversetzt bestromt, um das jeweils zugehörige Schaltelement 27 zeitversetzt und somit sequentiell in die erste Stellung 31 zu verstellen. In Figur 6 ist dabei angenommen, dass zunächst das dem ersten Zylin- der zugehörige Schaltelement 27 in die erste Stellung 31 verstellt wird. Dem fol- gen das dem fünften Zylinder 3 zugeordnete Schaltelement 27, gefolgt von dem dritten Zylinder 3, dem sechsten Zylinder 3, dem zweiten Zylinder 3 und dem vier- ten Zylinder 3 zugeordnete Schaltelement 27. Beim Abschluss der ersten Schalt- phase 40 befinden sich also alle Schaltelemente 27 aller Aktuatoren 22 in der ers- ten Stellung 31. Zum sequentiellen Verstellen der Schaltelemente 27 in die jeweils zugehörige zweite Stellung 32 entsprechend der Zündfolge der Zylinder 3 werden die Aktua- toren 22 und somit die zugehörigen Spulen 29, 30 in einer zweiten Schaltphase 41 angesteuert. In der zweiten Schaltphase 41 wird das Ansteuern bzw. Bestromen der Haltespulen 29 eingestellt. Zudem wird die Ansteuerung und somit Bestro- mung der Schaltspulen 30 entsprechend der gewünschten Sequenz zeitversetzt eingestellt bzw. werden die Schaltspulen 30 gemäß der gewünschten Sequenz unterschiedlich lang bestromt. Hierbei wirkt das von der jeweiligen Schaltspule 40 erzeugte magnetische Feld der Rückstellkraft des Rückstellelements 28 entgegen und ist zumindest so groß wie die Rückstellkraft, so dass das zugehörige Schalt- element 27 zumindest in Position gehalten wird. Wird die Ansteuerung der jeweili- gen Schaltspule 30 eingestellt, verstellt die Rückstellkraft des Rückstellelements 28 das zugehörige Schaltelement 27 in die zweite Stellung 32. Im gezeigten Bei- spiel ist dabei zwischen der ersten Schaltphase 40 und der zweiten Schaltphase 41 eine Zwischenphase 42 vorgesehen, in der keine der Schaltspulen 30, jedoch alle Haltespulen 29 angesteuert und somit bestromt werden, um das jeweils zuge- hörige Schaltelement 27 in der ersten Stellung 31 zu halten.
Figur 7 zeigt eine alternative Schaltlogik zum Steuern der Umschalteinrichtung 21 aus Figur 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel entsprechen die erste Schaltphase 40 und die Zwischenphase 42 dem in Figur 6 gezeigten Beispiel. Das sequentielle Verstellen der Schaltelemente 27 in die jeweils zugehörige zweite Stellung 32 in der zweiten Schaltphase 41 erfolgt demgegenüber durch eine zeitlich unterbro- chene, im gezeigten Beispiel periodische, Ansteuerung und somit Bestromung der Haltespulen 29. Die Ansteuerung und somit Bestromung der Schaltspulen 30 wird, wie in Figur 6, gemäß der gewünschten Sequenz zeitlich versetzt eingestellt, die Bestromung der bestromten Schaltspulen 30 wird jedoch in den Bestromungspha- sen der Haltespulen 29 unterbrochen. Das heißt, dass für diejenigen Aktuatoren 22, deren Schaltelemente 27 noch nicht in die zweite Stellung 32 verstellt werden sollen, abwechselnd eine Bestromung der zugehörigen Schaltspule 30 und der Haltespulen 29 erfolgt. Sobald keine der Spulen 29, 30 des jeweiligen Aktuators 22 angesteuert bzw. bestromt wird, wird das zugehörige Schaltelement 27 in die zweite Stellung 32 verstellt. Dies führt zu einer Reduzierung der Gesamtbestro- mungsdauer der Schaltspulen 30 und der Haltespulen 29 und somit einer redu- zierten Belastung der Spulen 29, 30.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Umschalteinrichtung 21 ist in Figur 8 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 6 gezeigten Bei- spiel dadurch, dass für den jeweiligen Aktuator 22 eine elektrische Leitung 43 vor- gesehen ist, die die Schaltspule 30 dieses Aktuators 22 mit der Haltespule 29 des Aktuators 22 elektrisch kontaktiert. Die Leitung 43 verläuft dabei außerhalb der Spulen 29, 30. In der jeweiligen Leitung 43 ist eine Diode 44 angeordnet, derart, dass die Diode 44 beim Bestromen der Schaltspule 30 eine Bestromung der Hal- tespule 29 über die Leitung 43 zulässt und eine umgekehrte Bestromung, das heißt eine Bestromung der Schaltspule 30 über die Leitung 43, wenn die Haltespu- le 29 bestromt ist, sperrt. Im gezeigten Bespiel erlaubt die Diode 44 einen techni- schen elektrischen Stromfluss von der Schaltspule 30 zu der des zugehörigen Ak- tuators 22 und sperrt diesen in umgekehrter Richtung. Wird also die jeweilige Schaltspule 30 angesteuert bzw. bestromt, führt dies dazu, dass auch die zugehö- rige Haltespule 29 angesteuert bzw. bestromt wird, so dass bei Bestromung der Schaltspule 30 die zugehörige Haltespule 29 immer mit bestromt wird. Somit er- folgt über die zugehörige Schaltspule 30 ein selektives Ansteuern bzw. Bestromen der jeweiligen Haltespule 29. Ist die Haltespule 29 bereits über den Haltespulen- ausgang 39 des Steuergeräts 37 angesteuert und somit bestromt, werden somit die Steuersignale und folglich die Bestromungen überlagert. Bevorzugt ist dabei das Ansteuerungssignal der jeweiligen Schaltspule 30 gegenüber dem Ansteue- rungssignal der Haltespulen 29 dominant, so dass an den Haltespulen 29 eine Dauerbestromung anliegen kann, welche beim Bestromen der jeweils zugehörigen Schaltspule 30 zu einem zylinderselektiven zusätzlichen Bestromen der jeweiligen Haltespule 29 führt. Hierdurch wird die jeweilige Haltespule 29 immer unterstüt- zend zur zugehörigen Schaltspule 30 eingesetzt. Resultierend daraus kann das Schalten zwischen der ersten Stellung 31 und der zweiten Stellung 32 der zugehö- rigen Schaltelemente 27 schneller erfolgen, so dass die erste Schaltphase 40 und die zweite Schaltphase 41 insgesamt schneller durchgeführt werden können. Dies führt darüber hinaus zu einer verkürzten Dauer der Bestromung der Spulen 29, 30. Dies ist auch in den in Figuren 9 und 10 gezeigten Schaltlogiken der Umschaltein- richtung 21 aus Figur 8 sichtbar. Dabei entspricht die in Figur 9 gezeigte Schaltlo- gik der in Figur 6 gezeigten Schaltlogik, jedoch für die Schalteinrichtung aus Figur 8. Zu erkennen ist, dass die Ansteuerung und somit das Bestromen der jeweiligen Schaltspule 30, symbolisiert durch den Buchstaben„S“, zu einer zusätzlichen An- steuerung bzw. Bestromung der zugehörigen Flaltespule 29, symbolisiert durch den Buchstaben„Fl“ führt, so dass die entsprechenden Felder mit einer anderen Füllung bzw. Schraffur dargestellt sind. Dies führt dazu, dass die Schaltphase 40 in Figur 9 gegenüber der Schaltphase 40 in Figur 6 deutlich kürzer dauert und so- mit schneller erfolgt.
Entsprechendes gilt für die in Figur 10 gezeigte Schaltlogik, die der in Figur 7 ge- zeigten Schaltlogik, jedoch für die in Figur 8 gezeigten Umschalteinrichtung 21 entspricht. Auch hier sind sowohl die erste Schaltphase 40 als auch die zweite Schaltphase 41 verkürzt. Insbesondere wird in der zweiten Schaltphase 41 die jeweilige Flaltespule 29 auch beim Einstellen der Ansteuerung über den Flaltespu- lenausgang 39 bestromt, wenn eine Bestromung der zugehörigen Schaltspule 30 vorliegt.
Beim in Figur 8 gezeigten Beispiel sind die Flaltespulen 29 über einen gemeinsa- men elektrischen Flauptzweig 46 elektrisch mit dem Flaltespulenausgang 39 ver- bunden. Vom Flauptzweig 46 zweigt für die jeweilige Flaltespule 29 von einem zu- gehörigen Knotenpunkt 49 eine elektrische Leitung 47, nachfolgend Nebenzweig 47 genannt, ab und führt zur zugehörigen Flaltespule 29. Im Beispiel der Figur 8 ist im jeweiligen Nebenzweig 47 eine Diode 48, nachfolgend auch Nebenzweigdiode 48 genannt, angeordnet. Die jeweilige Nebenzweigdiode 48 sperrt beim Bestro- men der Haltespule 29 eine Bestromung des Hauptzweigs 46 und des Haltespu- lenausgangs 39 über den Nebenzweig 47. In der Folge wird der Einfluss der je- weiligen Haltespule 29 auf die anderen Haltespulen 29 verhindert oder zumindest reduziert. Insbesondere ist somit verhindert, dass beim Bestromen einer Haltespu- le 29 über die zugehörigen Schaltspule 30 auch andere Haltespulen 29 bestromt werden.
Die jeweilige Haltespule 29 ist somit im Sinne einer logischen Oder-Verknüpfung bestromt, nämlich wenn sie über den Haltespulenausgang 39 bestromt ist oder wenn die zugehörige Schaltspule 30 bestromt ist. Dies wird in Figur 11 anhand einer Wahrheitstabelle erläutert. Die erste Spalte der Wahrheitstabelle steht sym- bolisch für den Schaltspulenausgang 38 einer der Aktuatoren 22, während die zweite Spalte symbolisch für den Haltespulenausgang 39 der Haltespulen 29 steht. Die dritte Spalte steht für den Bestromungszustand der Schaltspule 30 des Aktuators 22 und die vierte Spalte für den Bestromungszustand der Haltespule 29 des Aktuators 22. In der obersten Zeile sind demnach links ein Symbol für den Schaltspulenausgang 38, recht darauf folgend ein Symbol für den Schaltspulen- ausgang 39, recht darauf folgend "S" für Schaltspule 30 und Ή" für Haltespule 29 eingetragen. In den drauffolgenden Zeilen bedeutet die Zahl "0" im Fall der Aus- gänge 38, 39, dass diese nicht zum Ansteuern zum Einsatz kommen, wogegen die Zahl "1 " bedeutet, dass ein Ansteuern der zugehörigen Spule 29, 30 erfolgt. Im Fall der Spulen 29, 30 bedeutet "0", dass die Spule 29, 30 nicht bestromt ist, wo gegen "1" bedeutet, dass die Spule 29, 30 bestromt ist. Beispielsweise ist in der zweiten Zeile in allen Feldern "0" eingetragen. Das bedeutet, dass weder der Schaltspulenausgang 38 die zugehörige Schaltspule 30 noch der Haltespulenaus- gang 39 die Haltespulen 29 ansteuert und somit bestromt. Folglich sind weder die Schaltspule 30 noch die Haltespule 29 bestromt. Sind nur die Haltespulen 29 über den Haltespulenausgang 39 angesteuert und bestromt, ist nur die Haltespule 29 bestromt, wie der dritten Zeile entnommen werden kann. Erfolgt demgegenüber nur eine Ansteuerung über den Schaltspulenausgang 38, führt dies, wie der vier- ten Zeile entnommen werden kann, dazu, dass die Schaltspule 30 und, über die Leitung 43, auch die Haltespule 29 dieses Aktuators 22 bestromt sind. Wenn, ent- sprechend der untersten Zeile, sowohl der Schaltspulenausgang 38 als auch der Haltespulenausgang 39 zum Ansteuern eingesetzt werden, sind die Schaltspule 30 und die Haltespulen 29 bestromt.
In den gezeigten Figuren sind alle Spulen 29, 30 elektrisch mit einer elektrisch positiven Phase verbunden. Selbstverständlich kann ein analoger Aufbau auch realisiert werden, wenn alle Spulen 29, 30 mit einer elektrisch negativen Phase elektrisch kontaktierten sind. Hierzu können beispielsweise die Dioden 44, 45 in umgekehrter Weise in der jeweils zugehörigen Leitung 43, 46 angeordnet sein.
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Claims

Ansprüche
1. Ventilantriebsvorrichtung (8) zum Betätigen von Ventilen (4) einer Brenn- kraftmaschine (2),
- mit zumindest einer Kipphebeleinrichtung (12), die mit einer Nockenwelle (9) der Ventilantriebsvorrichtung (8) zusammenwirkt, und im Betrieb zu- mindest ein Ventil (4) betätigt,
- mit einer Umschalteinrichtung (21 ) zum Umschalten der zumindest einen Kipphebeleinrichtung (12) zwischen einer ersten Position und einer zwei- ten Position, die zumindest zwei Aktuatoren (22) für die zumindest eine Kipphebeleinrichtung (12) aufweist,
- wobei der jeweilige Aktuator (22) aufweist:
• ein Schaltelement (27) zum Umschalten zumindest einer der wenigs- tens einen Kipphebeleinrichtungen (12) zwischen der ersten Position und der zweiten Position, das zwischen einer ersten Stellung (31 ) und einer zweiten Stellung (32) verstellbar ist,
• ein Rückstellmittel (28) zum Rückstellen des Schaltelements (27) mit einer Rückstellkraft in die zweite Stellung (32),
• eine Haltespule (29) zum Ausgleichen der Rückstellkraft des Rück- stellmittels (28),
• eine Schaltspule (30), die im Betrieb der Rückstellkraft entgegenwirkt, wobei Schaltspule (30) und Haltespule (29) im Betrieb das Schaltele- ment (27) in die erste Stellung (31 ) verstellen,
- wobei die Umschalteinrichtung (21 ) ein Steuergerät (37) zum Steuern der Aktuatoren (22) aufweist, das für die jeweilige Schaltspule (30) einen zu- gehörigen Schaltspulenausgang (38) zum individuellen Ansteuern der Schaltspulen (30) aufweist,
- wobei das Steuergerät (37) einen gemeinsamen Haltespulenausgang (39) für zumindest zwei der Haltespulen (29) zum gemeinsamen Ansteuern der Haltespulen (29) aufweist.
2. Ventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rückstellmittel (28) zumindest einer der Aktuatoren (22) eine auf das Schaltelement (27) wirkende Feder (34) ist.
3. Ventilantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
- dass für zumindest einen der Aktuatoren (22) eine zugehörige elektrische Leitung (43) vorgesehen ist, welche die Schaltspule (30) und die Haltespu- le (29) dieses Aktuators (22) elektrisch verbindet,
- dass in der Leitung (43) eine Diode (44) derart angeordnet ist, dass die Haltespule (29) beim Bestromen der Schaltspule (30) über die Leitung (43) bestromt und eine umgekehrte Bestromung gesperrt ist.
4. Ventilantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- dass für zumindest einen der Aktuatoren (22) ein zugehöriger elektrischer Nebenzweig (47) vorgesehen ist, der über einen Knotenpunkt (49) in ei- nen elektrisch mit dem Haltespulenausgang (39) kontaktierten Hauptzweig (46) übergeht und welcher die Haltespule (29) somit mit dem Haltespulen- ausgang (39) des Steuergeräts (37) elektrisch verbindet,
- dass im Nebenzweig (47) eine Diode (48) derart angeordnet ist, dass sie beim Bestromen der Haltespule (29) eine Bestromung des Haltespulen- ausgangs (39) über den Nebenzweig (47) sperrt.
5. Umschalteinrichtung (21 ) einer Ventilantriebsvorrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die für die zumindest eine Kipphebeleinrichtung (12) zu- mindest zwei zugehörige Aktuatoren (22) aufweist,
- wobei der jeweilige Aktuator (22) aufweist:
• ein Schaltelement (27) zum Umschalten zumindest einer der wenigs- tens einen Kipphebeleinrichtungen (12) zwischen der ersten Position und der zweiten Position, das zwischen einer ersten Stellung (31 ) und einer zweiten Stellung (32) verstellbar ist,
• ein Rückstellmittel (28) zum Rückstellen des Schaltelements (27) mit einer Rückstellkraft in die zweite Stellung (32),
• eine Haltespule (29) zum Ausgleichen der Rückstellkraft des Rück- stellmittels (28),
• eine Schaltspule (30), die im Betrieb der Rückstellkraft entgegenwirkt, wobei Schaltspule (30) und Haltespule (29) im Betrieb das Schaltele- ments (27) in die erste Stellung (31 ) verstellen,
- wobei die Umschalteinrichtung (21 ) zudem ein Steuergerät (37) zum
Steuern der Aktuatoren (22) aufweist, das für die jeweilige Schaltspule (30) einen zugehörigen Schaltspulenausgang (38) zum individuellen An- steuern der Schaltspulen (30) aufweist,
- wobei das Steuergerät (37) einen gemeinsamen Haltespulenausgang (39) für zumindest zwei der Haltespulen (29) zum gemeinsamen Ansteuern der Haltespulen (29) aufweist.
6. Verfahren zum Steuern einer Umschalteinrichtung (21 ) nach Anspruch 5, wobei die Haltespulen (29) von zumindest zwei der Aktuatoren (22) gemein- sam über den Haltespulenausgang (39) des Steuergeräts (37) und die Schaltspulen (30) separat über den jeweils zugehörigen Schaltspulenaus- gang (38) des Steuergeräts (37) bestromt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltelemente (27) sequentiell, insbesondere entlang einer Zünd- folge zugehöriger Zylinder (3) einer Brenn kraftmasch ine (2), in die erste Stel lung (31 ) und/oder in die zweite Stellung (32) verstellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum sequentiellen Verstellen der Schaltelemente (27) in die jeweilige erste Stellung (31 ):
- die Haltespulen (29) über den gemeinsamen Haltespulenausgang (39) bestromt werden,
- die Schaltspulen (30) gemäß der gewünschten Sequenz zeitversetzt bestromt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum sequentiellen Verstellen der Schaltelemente (27) in die jeweilige zweite Stellung (32):
- die Bestromung der Haltespulen (29) über den gemeinsamen Haltespu- lenausgang (39) eingestellt wird,
- die Bestromung der Schaltspulen (30) gemäß der gewünschten Sequenz zeitversetzt eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum sequentiellen Verstellen der Schaltelemente (27) in die jeweilige zweite Stellung (32): - die Haltespulen (29) über den Haltespulenausgang (39) in zeitlichen Ab- ständen bestromt werden,
- die Bestromung der Schaltspulen (30) gemäß der gewünschten Sequenz zeitversetzt eingestellt wird,
- die Bestromung der bestromten Schaltspulen (30) in den Bestromungs- phasen der Haltespulen (29) unterbrochen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Einstellen der Bestromung der jeweiligen Schaltspule (30) in einer über den Haltespulenausgang (39) bestromungsfreien Phase der Haltespu- len (29) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bestromung der Haltespulen (29) über den Haltespulenausgang (39) in zeitlichen Abständen durch eine periodische Bestromung erfolgt.
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