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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 10 2005
006 489 A1 ist eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung bekannt,
bei welcher miteinander gekoppelte Schaltvorgänge gleichzeitig
durchgeführt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebumschaltvorrichtung
so auszubilden, dass bei einer hohen Betriebssicherheit sowohl Bauvolumen
und Gewicht als auch Kosten eingespart werden können. Die
Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung
den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Die
Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit
einer Umschalteinheit.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Umschalteinheit wenigstens eine Ausführeinheit
mit zumindest zwei Schalteinheiten und wenigstens einem Schaltmittel
aufweist, welches dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus
die wenigstens zwei Schalteinheiten zumindest teilweise zeitlich versetzt zu
betätigen. Hiermit kann die Zahl der benötigten Schaltmittel
reduziert werden. Unter einer „Umschalteinheit" soll insbesondere
eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen
Umschaltvorgang wenigstens eines Ventiltriebs zu bewirken. Unter „vorgesehen"
soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden
werden. Unter einer „Ausführeinheit" soll im Besonderen eine
Einheit verstanden werden, welche aufgrund eines Signals wenigstens
einen Vorgang einmalig ausführt und welche insbesondere
aus mechanischen, quantenmechanischen, elektrischen und/oder elektromagnetischen
Bauelementen und im Besonderen auch aus elektronischen Bauelementen,
wenn diese den Vorgang zumindest unwesentlich und besonders vorteilhaft
nicht beeinflussen, gebildet sein kann. Unter einer „Schalteinheit"
soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen
ist, einen Schaltvorgang, insbesondere auch in einem Zusammenwirken
mit wenigstens einem Schaltmittel oder einer anderen Einheit, zu
bewirken. Unter einem „Schaltmittel" soll insbesondere
ein Mittel verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, einen
Schaltvorgang, insbesondere auch in einem Zusammenwirken mit wenigstens
einer Schalteinheit oder einer anderen Einheit, zu bewirken.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausführeinheit
dazu vorgesehen, zumindest in Abhängigkeit von den Positionen
der Schalteinheiten relativ zu dem Schaltmittel die Schalteinheiten
in zumindest einem Betriebsmodus unabhängig voneinander
zu betätigen. Damit kann die Zahl der benötigten
Schaltmittel weiter reduziert werden. Darunter, dass die Ausführeinheit
eine Schalteinheit „betätigt", soll insbesondere
ein Zusammenwirken und/oder Wechselwirken der Ausführeinheit
oder Teilen der Ausführeinheit mit der Schalteinheit, welches
einen Schaltvorgang bewirken kann, gemeint sein. Darunter, dass
die Ausführeinheit die Schalteinheiten „unabhängig
voneinander" betätigt, soll im Besonderen gemeint sein,
dass ein Betätigen einer Schalteinheit durch die Ausführeinheit
ein Betätigen einer anderen Schalteinheit durch die Ausführeinheit
nicht beeinflusst. Unter einem „Betriebsmodus" soll insbesondere
eine Art eines Betriebs verstanden werden.
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Die
Ausführeinheit kann eine elektronische Auswerteeinheit
umfassen und dazu vorgesehen sein, aufgrund zumindest eines Signals
einen ersten Schaltvorgang und danach abhängig von einer
elektronischen Auswertung einen zweiten Schaltvorgang auszuführen.
Besonders vorteilhaft ist die Ausführeinheit jedoch dazu
vorgesehen ist, aufgrund zumindest eines Signals einen ersten Schaltvorgang und
danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung einen
zweiten Schaltvorgang auszuführen. Unter einem „Signal"
soll dabei insbesondere ein Auslösevorgang und/oder ein
Zeichen, wie zum Beispiel ein Stromimpuls, mit festgelegter Bedeutung und/oder
ein von außerhalb der Ausführeinheit veranlasstes
Beaufschlagen und/oder Positionieren eines mechanischen Bauelements
in einer Schaltstellung und/oder mechanisches Wechselwirken verstanden
werden. Unter einem „Auslösevorgang" soll insbesondere
ein mechanischer, elektrischer, quantenmechanischer und/oder elektromechanischer
Vorgang verstanden werden, welcher im Besonderen zu einer bestimmten
Positionierung eines Schaltmittels fuhren kann. Unter einem „Schaltvorgang"
soll insbesondere eine Relativbewegung und insbesondere eine axiale
Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen verstanden werden. Damit,
dass ein Schaltvorgang „nach" einem anderen Schaltvorgang
stattfindet, soll insbesondere verstanden werden, dass die Schaltvorgänge
wenigstens teilweise zeitlich versetzt stattfinden und/oder besonders
vorteilhaft zeitlich überlappungsfrei sind. Unter einer
elektronischen „Auswertung" soll insbesondere ein elektronisches Einordnen
und/oder Beurteilen eines Zustands und/oder eines Signals und/oder
eines Vorgangs gemeint sein. Mit einem Ausführen „unabhängig"
von einer elektronischen Auswertung soll insbesondere ein auf mechanische,
quantenmechanische, elektrische und/oder elektromagnetische Weise
automatisiertes Ausführen gemeint sein. Mit einer erfindungsgemäßen
Ausgestaltung kann ein einfacher Aufbau der Umschalteinheit erreicht
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Ausführeinheit wenigstens teilweise als mechanische Einheit
ausgebildet. Hiermit können Konstruktionskosten eingespart
werden.
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Es
wird außerdem vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit
wenigstens teilweise als Getriebe ausgebildet ist. Damit kann eine
einfache Konstruktion der Ausführeinheit erreicht werden.
Das Getriebe kann insbesondere als Kurvengetriebe ausgebildet sein.
Ferner sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Getriebe denkbar, wie zum Beispiel Zahnradgetriebe, Hebelgetriebe,
hydraulische Getriebe usw.
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Mit
Vorteil ist die Ausführeinheit dazu vorgesehen, ein Umschalten
eines Ventiltriebs und/oder einen Wechsel wenigstens einer Ventilerhebungskurve und/oder
ein Abschalten wenigstens eines Ventils und/oder wenigstens einen
Wechsel von Betriebsarten einer Brennkraftmaschine zu bewirken.
Hiermit kann eine einfache und effiziente Bedienung der Ventile
eines Ventiltriebs erreicht werden. Unter einem „Ventiltrieb"
soll insbesondere eine Baueinheit verstanden werden, welche dazu
vorgesehen ist, in Verbrennungsmotoren, welche auf einer Hubkolbenmaschine
basieren, zumindest teilweise einen Gaswechsel zu erlauben. Unter
einem „Umschalten” eines Ventiltriebs soll insbesondere
ein Änderungsvorgang zur Änderung wenigstens einer
Eigenschaft und/oder wenigstens einer Funktion des Ventiltriebs und/oder
das Wechseln zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi verstanden
werden. Mit einer „Ventilerhebungskurve" soll der Graph
der Funktion gemeint sein, welche man erhält, wenn man
den Ventilhub, welcher relativ zu dem Zylinder, zu welchem das Ventil
zugeordnet ist, gemessen wird, über dem Drehwinkel der
dem Ventiltrieb zugeordneten Antriebswelle in einem kartesischen
Koordinatensystem aufträgt. Unter „unterschiedlichen
Betriebsmodi" soll insbesondere die Betätigung von Ventilen
mit unterschiedlichen Steuerzeiten und/oder Ventilerhebungskurven
verstanden werden soll. Unter einem „Wechsel der Betriebsarten"
soll hier insbesondere der Betrieb der Brennkraftmaschine mit Volllast,
mit Teillast, im Selbstzündungsbetrieb, mit Zylinderabschaltung,
mit frühem oder spätem Einlass-Schluss oder weiteren, dem
Fachmann als sinnvoll erscheinenden Betriebsarten verstanden werden.
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Außerdem
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit dazu vorgesehen
ist, in Abhängigkeit von mindestens einer Positionsänderung
wenigstens einer der Schalteinheiten relativ zu dem Schaltmittel eine
der Schalteinheiten zu betätigen. Hiermit kann die Anzahl
der benötigten Schalteinheiten und die Anzahl der notwendigen
Schaltmittel verringert werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Schaltmittel der Ausführeinheit
jeweils sich unterscheidenden Schaltrichtungen zugeordnet sind. Damit
kann ein Schaltvorgang in einer Bauteile einsparenden Weise gestaltet
werden. Unter einer „Schaltrichtung" soll insbesondere
eine Richtung verstanden werden, in welche ein Bauteil bei einem
zumindest teilweise durch das Schaltmittel bewirkten Schaltvorgang
relativ zu dem Schaltmittel bewegt wird, insbesondere translatorisch
bewegt wird. Grundsätzlich sind auch überlagerte
Bewegungen wie translatorische und rotatorische Bewegungen denkbar.
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Mit
Vorteil korrespondiert das Schaltmittel mit den Schalteinheiten
und die Schalteinheiten sind in ihrer Bewegung zumindest teilweise
entkoppelt. Damit können die Schalteinheiten relativ zu
dem Schaltmittel in verschiedene Richtungen bewegt werden. Insbesondere
kann eine Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel ruhen, während
sich eine andere Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel bewegt.
Unter einer zu dem Schaltmittel „korrespondierenden" Schalteinheit
soll im Besonderen eine Schalteinheit verstanden werden, die derart
ausgebildet ist, dass sie in einem Zusammenwirken mit dem Schaltmittel einen
Schaltvorgang ermöglicht. Unter zumindest teilweise in
ihrer Bewegung „entkoppelte" Schalteinheiten sollen insbesondere
Schalteinheiten verstanden werden, für die wenigstens eine
Bewegung einer Schalteinheit relativ zu der anderen Schalteinheit
in wenigstens einem Betriebsmodus unabhängig von dieser
verläuft.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit dazu vorgesehen
ist, in wenigstens einem Betriebsmodus die Schalteinheiten gleichzeitig
zu betätigen. Hiermit kann auf konstruktiv einfache Weise
erreicht werden, dass ein Schaltmittel zwei Schalteinheiten zumindest
teilweise entkoppelt betätigen kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die
Ausführeinheit wenigstens zwei Steuermittel auf, welche
auf einander zugewandten Enden von den wenigstens zwei Schalteinheiten
der Ausführeinheit positioniert sind. Damit kann insbesondere
die Ausdehnung der einzelnen Steuermittel reduziert werden. Unter
einem „Steuermittel" soll insbesondere ein Mittel zur Steuerung
eines Vorgangs, im Besonderen zur Steuerung eines Schaltvorgangs, verstanden
werden. Insbesondere können die Schalteinheiten unterschiedlichen
Ventilen, welche im Besonderen unterschiedlichen Zylindern zugeordnet
sein können, zugeordnet sein. Für eine besonders
flexible Schaltung können die Schalteinheiten nur einem
Ventil zugeordnet sein.
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Vorzugsweise
bilden die Steuermittel wenigstens eine Steuerkulisse. Damit kann
auf einfache Weise eine Schaltvorrichtung für Schaltvorgänge zwischen
den Schalteinheiten und dem Schaltmittel realisiert werden. Unter
einer „Steuerkulisse" soll insbesondere wenigstens eine
Ausformung oder mehrere Ausformungen zusammen mit ihren Berandungen verstanden
werden, welche dazu vorgesehen sind, ein Schaltmittel bei wenigstens
einem Schaltvorgang zu führen, und sich einzeln oder zusammen über
einen bestimmten Winkelbereich, wie bevorzugt über mehr
als 10°, vorteilhaft über mehr als 80° und
besonders bevorzugt über mehr als 180°, in Umfangsrichtung
einer Antriebswelle oder eines mit einer Antriebswelle verbundenen
Bauteils erstrecken, wobei die Ausformungen räumlich voneinander
getrennt sein können und diese räumliche Trennung
durch einen Schaltvorgang aufhebbar sein kann. Unter einer „Ausformung"
soll insbesondere eine Erhebung oder eine Ausnehmung verstanden
werden, die verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Erstreckungsformen aufweisen können, wie insbesondere eine
lang gestreckte Erstreckungsform. Eine Ausformung kann insbesondere
ein Schlitz oder eine Nut sein. Unter einem „Schlitz" soll
im Besonderen eine schmale Ausnehmung verstanden werden. Mit einer „Erhebung"
soll im Besonderen eine erhöhte Stelle im Vergleich zu
der die Stelle umgebenden Fläche und/oder eine Ausbeulung
gemeint sein.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausführeinheit
wenigstens eine Steuerkulisse auf, welche von wenigstens zwei der
Schalteinheiten gebildet ist. Damit kann auf besonders einfache Weise
eine Schaltvorrichtung für Schaltvorgänge realisiert
werden, an denen die Schalteinheiten beteiligt sind.
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Vorzugsweise
ist die Steuerkulisse derart ausgebildet, dass die Schalteinheiten
durch das Schaltmittel in einer definierten Schaltsequenz betätigbar
sind. Damit können die Steuerkulissen in einem fortlaufenden
Betrieb verwendet werden. Unter einer „definierten Schaltsequenz"
sollen insbesondere nach einem festgelegten Ablauf stattfindende
und wenigstens teilweise zeitlich versetzte und/oder getrennte Schaltvorgänge
verstanden werden, welche im Besonderen auch für einen
dauerhaften Betrieb mit wenigstens zwei auftretenden definierten Schaltsequenzen
geeignet sind.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit wenigstens
eine Steuerkulisse aufweist, welche dazu vorgesehen ist, durch ein
Wechselwirken mit dem Schaltmittel ein Umschalten eines Ventiltriebs
zu bewirken. Hiermit kann ein zuverlässiges Wechseln von
Ventilerhebungskurven erreicht werden.
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Vorzugsweise
weist die Schalteinheit zumindest ein Steuermittel auf, wobei das
Steuermittel dazu vorgesehen ist, aufgrund eines Wechselwirkens mit
dem Schaltmittel mindestens eine Funktion der Schalteinheit und/oder
des Schaltmittels zu verändern. Hiermit kann ein kompakter
Schaltaufbau erreicht werden. Unter einer „Funktion" soll
im Besonderen eine Wirkungsweise und insbesondere eine Wirkungsweise
bei einem Wechselwirken mit einer anderen Baueinheit, welche zum
Beispiel das Schaltmittel oder die Schalteinheit sein kann, verstanden werden.
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In
diesem Zusammenhang kann ein Vorteil erreicht werden, indem die
Funktion ein Eintauchen des Schaltmittels in die Schalteinheit und/oder
ein Ausschieben des Schaltmittels aus der Schalteinheit und/oder
ein Betätigen der Schalteinheit durch das Schaltmittel
und/oder ein Überwechseln des Schaltmittels von einer Schalteinheit
zu einer anderen Schalteinheit und/oder ein Beruhigen der Bewegung einer
Schalteinheit ist. Damit kann eine wirksame mechanische Schalteinrichtung
realisiert werden. Mit einem „Eintauchen" des Schaltmittels
in die Schalteinheit soll insbesondere ein Einfahren des als Erhebung
oder als Stift ausgebildeten Schaltmittels in eine Nut oder einen
Schlitz einer Schalteinheit gemeint sein. Unter einem „Ausschieben"
des Schaltmittels aus der Schalteinheit soll insbesondere das Entfernen
des als Erhebung oder als Stift ausgebildeten Schaltmittels durch
Schieben aus der Nut oder dem Schlitz der Schalteinheit verstanden
werden. Mit einem „Beruhigen" der Bewegung einer Schalteinheit soll
ferner eine Ruhigstellung der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel
nach einer Bewegung der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel
verstanden werden.
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Vorzugsweise
weist die Ausführeinheit wenigstens eine Steuerkulisse
auf, welche dazu vorgesehen ist, von dem Schaltmittel in mindestens
einer radialen Richtung beaufschlagt zu werden. Damit kann ein konstruktiv
einfaches Wechselwirken zwischen Schaltmittel und Steuerkulisse
erreicht werden. Unter einer „radialen Richtung" soll insbesondere
eine Richtung radial in Bezug auf eine Antriebswelle verstanden
werden. Mit einem „Beaufschlagen" der Steuerkulisse durch
das Schaltmittel soll im Besonderen gemeint sein, dass das Schaltmittel
dazu vorgesehen ist, bei einer Bewegung auf eine Ausformung einer
Steuerkulisse aufzutreffen und/oder mit einer Kraft zu wirken.
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Außerdem
wird vorgeschlagen, dass die Ausführeinheit eine Nockenwelle
und zumindest zu einem Großteil diejenigen Schalteinheiten,
durch welche Ventilerhebungskurven von Ventilen, welche der Nockenwelle
zugeordnet sind, änderbar sind, aufweist und dass die Schalteinheiten
dazu vorgesehen sind, von dem Schaltmittel betätigt zu
werden. Hiermit kann ein kohärentes Schalten erreicht und damit
ein Fehlschalten einzelner Nocken verhindert werden. Mit einem „Großteil"
sollen insbesondere wenigstens fünfzig Prozent, im Besonderen
zumindest siebzig Prozent und besonders vorteilhaft wenigstens neunzig
Prozent der Gesamtanzahl gemeint sein. Ein Ventil soll insbesondere
dann einer Nockenwelle „zugeordnet" sein, wenn das Ventil
mit Hilfe der Nockenwelle mittelbar oder unmittelbar geöffnet und/oder
geschlossen wird.
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Vorzugsweise
ist das Schaltmittel als Schaltpin ausgebildet. Damit ist eine kostengünstige
Ausführung des Schaltmittels möglich.
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Mit
Vorteil sind die Schalteinheit und zumindest ein Schaltmittel dazu
vorgesehen, durch ein Wechselwirken miteinander eine axiale Verschiebung
der Schalteinheit relativ zu dem Schaltmittel und dadurch ein Umschalten
eines Ventiltriebs zu bewirken. Hiermit kann der Ventiltrieb auf
konstruktiv einfache Weise umgeschaltet werden. Unter einer „axialen"
Verschiebung der Schalteinheit soll insbesondere eine Verschiebung
der Schalteinheit in eine Haupterstreckungsrichtung einer Antriebswelle,
welche eine Nockenwelle sein kann, verstanden werden.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit als axial verlagerbares
Teilstück einer Nockenwelle mit Nocken mit wenigstens teilweise
unterschiedlicher Kontur ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die
Schalteinheit unmittelbar einen Schaltvorgang an einem Nocken ausführen.
Mit einem „Nocken" soll insbesondere ein kurvenartiger
Vorsprung auf einer in einem Betriebsmodus rotierenden Welle, welche
als Nockenwelle ausgebildet sein kann, gemeint sein. Unter einer „wenigstens
teilweise unterschiedlich ausgebildeten Kontur" soll insbesondere eine
unterschiedliche Ausdehnung der Vorsprünge von unterschiedlichen
Nocken und/oder eines Nockens verstanden werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und
zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 Teile
einer Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer
Umschalteinheit,
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2 eine
Abwicklung einer Steuerkulisse,
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3 eine
Draufsicht auf Abwicklungen zweier Steuerkulissen,
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4a und 4b einen
Zwischenzustand bei einem ersten Schritt eines Schaltvorgangs nach rechts,
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5a und 5b einen
Zwischenzustand bei einem zweiten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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6a und 6b einen
Zwischenzustand bei einem dritten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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7a und 7b einen
Zwischenzustand bei einem vierten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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8a und 8b einen
Zwischenzustand bei einem fünften Schritt des Schaltvorgangs
nach rechts,
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9a und 9b einen
Zwischenzustand bei einem sechsten Schritt des Schaltvorgangs nach rechts,
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10a und 10b einen
Zwischenzustand bei einem siebten Schritt des Schaltvorgangs nach
rechts,
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11a und 11b einen
Zwischenzustand bei einem achten Schritt des Schaltvorgangs nach
rechts,
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12a und 12b einen
Zwischenzustand bei einem ersten Schritt eines Schaltvorgangs nach
links,
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13a und 13b einen
Zwischenzustand bei einem zweiten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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14a und 14b einen
Zwischenzustand bei einem dritten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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15a und 15b einen
Zwischenzustand bei einem vierten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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16a und 16b einen
Zwischenzustand bei einem fünften Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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17a und 17b einen
Zwischenzustand bei einem sechsten Schritt des Schaltvorgangs nach
links,
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18a und 18b einen
Zwischenzustand bei einem siebten Schritt des Schaltvorgangs nach
links und
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19a und 19b einen
Zwischenzustand bei einem achten Schritt des Schaltvorgangs nach
links.
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1 zeigt
eine Brennkraftmaschinenventiltriebumschaltvorrichtung mit einer
Umschalteinheit 36, die zwei Aktoren 64, 65,
eine Nockenwelle 46 und eine Ausführeinheit 38 aufweist,
welche dazu vorgesehen ist, aufgrund eines Signals einen ersten Schaltvorgang
und danach unabhängig von einer elektronischen Auswertung
einen zweiten Schaltvorgang auszuführen. Die Ausführeinheit 38 weist
ausschließlich mechanische Bauelemente auf und ist folglich
als mechanische Einheit 40 ausgebildet. Ferner umfasst
die Ausführeinheit 38 zwei von jeweils einem Schaltpin
gebildete Schaltmittel 3, 4, die von den Aktoren 64, 65 betätigbar
bzw. aus den Aktoren 64, 65 ausfahrbar sind. Außerdem
umfasst die Ausführeinheit 38 Schalteinheiten 1, 2,
welche Teile der Nockenwelle 46 sind. Die Schalteinheiten 1, 2 weisen eine
gemeinsame Haupterstreckungsrichtung auf, welche mit einer Haupterstreckungsrichtung
der Nockenwelle 46 übereinstimmt. Die Schaltmittel 3, 4 weisen
ebenfalls eine gemeinsame Haupterstreckungsrichtung auf, welche
radial zu der Nockenwelle 46 und zu den Schalteinheiten 1, 2 verläuft.
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Die
Schaltmittel 3, 4 sind jeweils dazu vorgesehen,
die beiden Schalteinheiten 1, 2 zu betätigen. Bei
dem Ausfahren eines Schaltmittels 3, 4, welches in
seine Haupterstreckungsrichtung auf die Schalteinheiten 1, 2 zu
stattfindet, findet zunächst eine Beaufschlagung einer
Schalteinheit 1, 2 und danach ein Wechselwirken
zwischen dem Schaltmittel 3, 4 und den Schalteinheiten 1, 2 statt,
welches anhand von den 4a bis 19b beschrieben
wird und aufgrund dessen ein axiales Verlagern der Schalteinheiten 1, 2 relativ
zu den Schaltmitteln 3, 4 entlang der Haupterstreckungsrichtung
der Schalteinheiten 1, 2 stattfindet. Mit dem
axialen Verlagern der Schalteinheiten 1, 2 findet
ein axiales Verlagern von zu den Schalteinheiten 1, 2 gehörigen
Nocken 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31 statt.
Die Nocken 7, 8 und 48, 50 weisen
eine unterschiedliche Kontur von der Art auf, dass sich die maximale
radiale Ausdehnung der Nocken 8, 50 von der maximalen
radialen Ausdehnung der Nocken 48, 7 unterscheidet.
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Da
die Nockenwelle 46 nur die Nocken 7, 8, 48, 50, 26, 27, 28, 29, 30, 31 umfasst,
können beide Schaltmittel 3, 4 jeweils
diejenigen Schalteinheiten 1, 2, durch welche
Ventilerhebungskurven von Ventilen, welche der Nockenwelle 46 zugeordnet
sind, änderbar sind, betätigen.
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Die
Schalteinheit 1 weist ein Steuermittel 52 auf,
welches durch Abschnitte 9, 11, 13, 16, 18 (siehe 3),
welche durch vier Nuten gebildet sind, gebildet ist. Ferner weist
die Schalteinheit 2 ein Steuermittel 54 auf, welches
durch Abschnitte 10, 12, 14, 15, 17 (siehe 3),
welche durch vier Nuten gebildet sind, gebildet ist. Die Steuermittel 52, 54 sind
in Endbereichen bzw. auf Enden 56, 58 der Schalteinheiten 1, 2 positioniert,
welche in der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 einander
zugewandt und direkt benachbart sind. Die Steuermittel 52, 54 bilden
zwei Steuerkulissen 5, 6, welche in der Haupterstreckungsrichtung
der Nockenwelle 46 hintereinander angeordnet sind. Die
Steuerkulissen 5, 6 werden also jeweils von den
beiden Schalteinheiten 1, 2 gebildet.
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Die
Schaltmittel 3, 4 sind so angeordnet, dass sie
bei einem Schaltvorgang die Steuerkulissen 5, 6 in
der radialen Richtung beaufschlagen können. Die Schaltmittel 3, 4 sind
entlang der Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 in
der gleichen Reihenfolge wie die Steuerkulissen 6, 5 hintereinander
angeordnet. Das Schaltmittel 3 kann die Steuerkulisse 6 und
das Schaltmittel 4 die Steuerkulisse 5 beaufschlagen.
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2 zeigt
eine Abwicklung einer der Steuerkulissen 5 oder 6,
welche sich über mehr als eine Nockenwellenumdrehung erstreckt,
und zwar ca. über 540°. Grundsätzlich
sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Winkelbereiche denkbar.
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Erfindungsgemäß erlaubt
jede der Steuerkulissen 5, 6 ein Wechseln der
Schaltmittel 3, 4 während eines Umschaltvorgangs
von einer Schalteinheit 2 auf eine andere Schalteinheit 1 und
zurück.
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3 zeigt
schematisch eine Draufsicht auf die Abwicklungen der Steuerkulissen 5 und 6,
welche ein Getriebe 42 bilden, das als Kurvengetriebe ausgebildet
ist. Die Abwicklung der beiden Steuerkulissen 5, 6 wird
von zwei L-förmigen Teilen einer Abwicklung der Schalteinheiten 1, 2 gebildet,
welche zwischen zwei Schaltvorgängen, an welchen unterschiedliche
Schaltmittel 3, 4 beteiligt sind, eine rechteckige
Form aufweisen. Ein L-förmiges Teil umfasst jeweils zwei
Hälften von den Steuerkulissen 5, 6,
welche zu unterschiedlichen Steuerkulissen 5, 6 gehören.
Die Steuerkulissen 5, 6 weisen die Abschnitte 9 bis 18 auf,
die in Wechselwirkung mit den Schaltmitteln 3, 4 unterschiedliche
Funktionen der Schaltmittel 3, 4 und/oder der
Schalteinheiten 1, 2 bewirken, wobei die unterschiedlichen
Abschnitte 9 bis 18 der Steuerkulissen 5, 6 in
Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Nockenwelle 46 (siehe 1)
mit den Schaltmitteln 3, 4 in Wirkverbindung kommen.
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Bei
den Abschnitten 9 bis 18 handelt es sich um Eintauchabschnitte 9 und 10,
Betätigungsabschnitte 11 und 12, Ausschiebeabschnitte 13 und 14, Überwechselabschnitte 15 und 16 und
Beruhigungsabschnitte 17 und 18. Bei den Funktionen
handelt es sich um ein Eintauchen des Schaltmittels 3, 4 in
den Eintauchabschnitt 9, 10 der Steuerkulisse 5 oder 6, ein
Ausschieben des Schaltmittels 3, 4 aus einem Ausschiebeabschnitt 13, 14 der
Steuerkulisse 5 oder 6, ein Betätigen
mindestens einer der Schalteinheiten 1 oder 2,
indem die Schalteinheit 1, 2 über das
im Betätigungsabschnitt 11, 12 befindliche
Schaltmittel 3, 4 verschoben wird, ein Überwechseln
des Schaltmittels 3, 4 von einer der Schalteinheiten 1, 2 zu
einer anderen Schalteinheit 1, 2 und einem Beruhigen
der Schaltbewegung einer der Schalteinheiten 1, 2.
Die Schaltmittel 3, 4 kommen in Abhängigkeit
von der Rotationsrichtung der Nockenwelle 46 mit den Abschnitten 9 bis 18 in
unterschiedlicher Abfolge in Wirkverbindung.
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Die 4a, 4b bis 11a, 11b sowie 12a, 12b bis 19a, 19b zeigen
anhand einzelner Zwischenzustände eine Umschaltung von
Ventiltrieben, welche durch die Nocken 7, 8, 48, 50 der
Nockenwelle 46 (siehe 1) betätigt
werden, durch axiale Verlagerung der beiden Schalteinheiten 1, 2,
wobei in den 4a, 4b bis 11a, 11b der
Schaltvorgang nach rechts und in den 12a, 12b bis 19a, 19b der Schaltvorgang nach links dargestellt ist.
Bei dem Schaltvorgang nach links bewegen sich die Schalteinheiten 1, 2 derart,
dass die Enden 56, 58 sich relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 in
Richtung der Nocken 48, 50 in eine Haupterstreckungsrichtung 62 (siehe 16a und b) der Nockenwelle 46 bewegen
(siehe 1). Bei einem Schaltvorgang nach rechts bewegen
sich die Schalteinheiten 1, 2 in eine dazu entgegengesetzte
Haupterstreckungsrichtung 60 (siehe 5a und 5b).
Die Schaltvorgänge nach rechts und nach links bestehen
jeweils aus zwei Schaltvorgängen, in welchen die einzelnen
Schalteinheiten 1, 2 relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 in
axiale Richtung bewegt werden.
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Im
Folgenden wird der Schaltvorgang nach rechts ausgeführt.
In einem ersten Schritt gemäß 4a und 4b wird
das rechte Schaltmittel 3 durch den Aktor 65 (siehe 1)
aufgrund eines von dem Aktor 65 in Form eines Magnetfelds
gegebenen Signals in den Eintauchabschnitt 9 der Steuerkulisse 6 eingefahren.
In einem zweiten Schritt gemäß 5a und 5b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Betätigungsabschnitt 12 der
Steuerkulisse 6 und beginnt die rechte Schalteinheit 2 in
die Haupterstreckungsrichtung 60 der Nockenwelle 46 (siehe 1),
welche eine axiale Richtung ist, zu verschieben. In einem dritten
Schritt gemäß 6a und 6b wird
die Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 beruhigt und
ist dann abgeschlossen. Nach dem Verschieben der Schalteinheit 2,
welche eine Positionsänderung relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 ist,
betätigt das Schaltmittel 3 die Schalteinheit 1.
In einem vierten Schritt gemäß 7a und 7b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 kurz vor dem Betätigungsabschnitt 11 der
Steuerkulisse 6 der Schalteinheit 1. In einem
fünften Schritt gemäß 8a und 8b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Betätigungsabschnitt 11 der
Steuerkulisse 6 der linken Schalteinheit 1 und
beginnt mit dessen Verschiebung in die Haupterstreckungsrichtung 60.
In einem sechsten Schritt gemäß 9a und 9b ist
die Verschiebung der linken Schalteinheit 1 abgeschlossen.
In einem siebten Schritt gemäß 10a und 10b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 in dem Ausschiebeabschnitt 14 der
Steuerkulisse 6 der rechten Schalteinheit 2 und
wird in die Ausgangsstellung in Richtung einer Hochachse 19 zurückgeschoben,
welche in radialer Richtung relativ zu der Nockenwelle 46 (siehe 1)
verläuft. In einem achten Schritt gemäß 11a und 11b befindet
sich das rechte Schaltmittel 3 wieder in der Ausgangsstellung.
Die beiden Schaltvorgänge, in denen die Schalteinheiten 1, 2 nach
rechts relativ zu den Schaltmitteln 3, 4 verschoben
werden, laufen also, nachdem der Aktor 64 oder der Aktor 65 (siehe 1)
das Signal gegeben hat, bei sich drehender Nockenwelle 46 automatisiert,
also ohne weitere, von außerhalb der Ausführeinheit 38 kommende
Signale ab. Dasselbe gilt für die Schaltvorgänge,
in denen die Schalteinheiten 1, 2 nacheinander
nach links verschoben werden. Obwohl sich während der ersten Hälfte
eines Schaltvorgangs nach links oder nach rechts, in der eine Schalteinheit 1, 2 verschoben
wird, eine Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Nockenwelle 46 dreht, ändern
kann, findet die zweite Hälfte des Schaltvorgangs, in der
die andere Schalteinheit 1, 2 in dieselbe Richtung
axial verschoben wird, automatisiert und unabhängig von
einer elektronischen Messung der Winkelgeschwindigkeit oder einer
anderen elektronischen Auswertung statt.
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Im
Folgenden wird der Schaltvorgang nach links beschrieben. In einem
ersten Schritt gemäß 12a und 12b wird das linke Schaltmittel 4 durch
den Aktor 64 (siehe 1) aufgrund
eines von dem Aktor 64 gegebenen Signals in den Eintauchabschnitt 10 der
Steuerkulisse 5 eingefahren. In einem zweiten Schritt gemäß 13a und 13b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 kurz vor dem Beginn des Betätigungsabschnitts 11 der
Steuerkulisse 5 in der linken Schalteinheit 1.
In einem dritten Schritt gemäß 14a und 14b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 in dem Betätigungsabschnitt 11 der Steuerkulisse 5 der
linken Schalteinheit 1 und beginnt die linke Schalteinheit 1 in
die Haupterstreckungsrichtung 62, welche auch eine axiale
Richtung ist, zu verschieben. In einem vierten Schritt gemäß 15a und 15b ist
die Verschiebung der linken Schalteinheit 1 nach links
abgeschlossen. In einem fünften Schritt gemäß 16a und 16b beginnt die
Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 in die Haupterstreckungsrichtung 62 nach
links. Um die Schalteinheiten 1, 2 nach links
zu verschieben, muss das Schaltmittel 4 die Schalteinheiten 1, 2 also
unabhängig voneinander betätigen. In einem sechsten Schritt
gemäß 17a und 17b wird die Verschiebung der rechten Schalteinheit 2 beruhigt
und ist dann abgeschlossen. In einem siebten Schritt gemäß 18a und 18b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 in dem Ausschiebeabschnitt 13 der Steuerkulisse 5 der
linken Schalteinheit 1 und wird in die Ausgangsstellung
in Richtung einer Hochachse 20 zurückgeschoben.
In einem achten Schritt gemäß 19a und 19b befindet
sich das linke Schaltmittel 4 wieder in der Ausgangsstellung.
Bei einem Überwechseln des Schaltmittels 4 von
einer Schalteinheit 1, 2 zu einer anderen Schalteinheit 1, 2 werden
zeitweise beide Schalteinheiten 1, 2 gleichzeitig betätigt.
Analoges gilt für den Schaltvorgang nach rechts. Bei allen
beschriebenen Schaltvorgängen korrespondieren die Schaltmittel 3, 4 mit
den Schalteinheiten 1, 2.
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Aufgrund
der Beschaffenheit der Steuerkulissen 5, 6 sind
die zwei Schalteinheiten 1, 2 durch die Schaltmittel 3, 4 in
einer definierten Schaltsequenz betätigbar. Die Schaltvorgänge
nach links und nach rechts sind deshalb in abwechselnder Reihenfolge
prinzipiell beliebig oft wiederholbar. Die Schalteinheiten 1, 2 werden
dabei durch die Steuerkulissen 5, 6 zu dem Eintauchen,
Betätigen, Überwechseln und Beruhigen immer wieder
in unterschiedliche Schaltzustände gebracht.
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Bei
den Schaltvorgängen nach links bzw. nach rechts werden
die Schalteinheiten 1, 2 einzeln und nacheinander
in dieselbe Richtung nach links bzw. nach rechts verschoben. Die
Schalteinheiten 1, 2 sind in ihrer Bewegung in
die Haupterstreckungsrichtung der Nockenwelle 46 (siehe 1)
also teilweise entkoppelt.
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Anhand
der beschriebenen Schaltvorgänge ist ersichtlich, dass
mittels des linken Schaltmittels 4 Schaltvorgänge
nach links und mittels des rechten Schaltmittels 3 Schaltvorgänge
nach rechts ausgeführt werden. Somit ist jedem Schaltmittel 3, 4 jeweils eine
Schaltrichtung zugeordnet.
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Bei
der beschriebenen Umschaltung der Ventiltriebe werden die Ventilerhebungskurven
von Ventilen, welche aufgrund der Drehung der Nockenwelle 46 in
einem Betriebsmodus geöffnet und geschlossen werden, gewechselt.
Ferner können durch die Umschaltung Ventile abgeschaltet
werden und damit geschlossen bleiben. Mit einem Wechsel der Ventilerhebungskurven
kann ein Wechsel der Betriebsarten der Brennkraftmaschine einhergehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005006489
A1 [0002]