WO2018068874A1

WO2018068874A1 - Valve train device

Info

Publication number: WO2018068874A1
Application number: PCT/EP2017/001012
Authority: WO
Inventors: Alexander Gaisberg-Helfenberg; Dietmar Schroeer; Thomas Stolk
Original assignee: Daimler Ag
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2018-04-19
Also published as: DE102016012193A1

Abstract

The invention relates to a valve train device, in particular for an internal combustion engine, having at least one camshaft (10) and at least two cam elements (12, 13) slidable on the camshaft (10), which cam elements are provided for actuating at least two valves (14, 15) of a cylinder and each have at least two different cam tracks (16, 17, 18, 19, 20), the cam elements (12, 13) being provided for sliding on the camshaft (10) independently of each other. The invention further relates to a method for operating the valve train device.

Description

Ventiltriebvorrichtung Valve drive device

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Ventiltriebvorrichtung. The invention relates to a valve drive device and a method for operating a valve drive device.

Aus der DE 10 2015 012 044 ist bereits eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Nockenwelle und zumindest zwei axial auf der Nockenwelle verschiebbaren Nockenelementen, die zur Betätigung von zwei Ventilen eines Zylinders vorgesehen sind, und zumindest zwei unterschiedliche Nockenbahnen aufweisen, bekannt. From DE 10 2015 012 044 already a valve drive device, in particular for an internal combustion engine, with at least one camshaft and at least two axially displaceable on the camshaft cam elements, which are provided for actuating two valves of a cylinder, and at least two different cam tracks have known ,

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders vorteilhaft variable Ventiltriebvorrichtung bereitzustellen, wodurch insbesondere thermodynamische Vorteile für eine Brennkraftmaschine erreicht werden können. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 und ein The invention is in particular the object of providing a particularly advantageous variable valve drive device, which in particular thermodynamic advantages can be achieved for an internal combustion engine. It is characterized by an inventive embodiment according to claim 1 and a

erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. inventive method according to claim 6 solved. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine The invention is based on a valve drive device, in particular for a

Brennkraftmaschine, mit zumindest einer Nockenwelle und zumindest zwei axial auf der Nockenwelle verschiebbaren Nockenelementen, die zur Betätigung von zumindest zwei Ventilen eines Zylinders vorgesehen sind, und jeweils zumindest zwei unterschiedliche Nockenbahnen aufweisen. Internal combustion engine, with at least one camshaft and at least two axially displaceable on the camshaft cam elements, which are provided for actuating at least two valves of a cylinder, and each having at least two different cam tracks.

Es wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Nockenelemente dazu vorgesehen sind, unabhängig voneinander auf der Nockenwelle verschoben zu werden. Dadurch können die Ventile eines Zylinders vorteilhaft unabhängig voneinander zwischen It is proposed that the at least two cam elements are intended to be displaced independently of one another on the camshaft. This allows the valves of a cylinder advantageously independently of each other

unterschiedlichen Ventilhüben umgeschaltet werden, wodurch insbesondere Steuerzeiten der Ventile mit größerer Freiheit gewählt werden können. Dadurch kann insbesondere eine besonders variable Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt werden. Unter einer „Brennkraftmaschine" soll dabei insbesondere eine Antriebsmaschine eines Kraft- und/oder Nutzfahrzeugs verstanden werden, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs, wie beispielsweise Benzin oder Diesel, eine Antriebsenergie zum Antrieb des entsprechenden Kraft- und/oder Nutzfahrzeugs bereitstellt. Unter einer„Nockenwelle" soll dabei insbesondere eine Welle verstanden werden, die zur Betätigung mehrerer Ventile der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und zur Betätigung eines Ventils jeweils zumindest eine Nockenbahn aufweist. Dabei ist es sowohl denkbar, dass die Nockenwelle als Einlassnockenwelle ausgebildet und dazu vorgesehen ist, Einlassventile zu betätigen, als auch, dass die Nockenwelle als Auslassnockenwelle ausgebildet und dazu vorgesehen ist, Auslassventile zu betätigen. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass die be switched to different valve strokes, which in particular control times of the valves can be selected with greater freedom. This can in particular a particularly variable valve drive device can be provided. An "internal combustion engine" is to be understood in particular as meaning an engine of a motor vehicle and / or utility vehicle which, by combustion of a fuel, such as, for example, gasoline or diesel, provides a drive energy for driving the corresponding motor vehicle and / or utility vehicle In particular, a shaft should be understood which is provided for actuating a plurality of valves of the internal combustion engine and has at least one cam track for actuating a valve. It is also conceivable that the camshaft is formed as an intake camshaft and is provided to actuate intake valves, as well as that the camshaft is formed as an exhaust camshaft and is provided to actuate exhaust valves. In principle, it would also be conceivable that the

Nockenwelle zur Betätigung von Einlassventilen und zur Betätigung von Auslassventilen vorgesehen ist. Unter einer„Nockenbahn" soll insbesondere ein auf einem Umfang der Nockenwelle, vorzugsweise auf einem Umfang eines Nockenelements, verlaufender Bereich verstanden werden, der eine Ventilbetätigungskurve zur Ventilbetätigung ausbildet und/oder der die Ventilbetätigung definiert. Unter einem„Nockenelement" soll insbesondere ein Element verstanden werden, das drehfest und vorzugsweise axial verschiebbar auf einer Nockenwelle angeordnet und zur Betätigung eines Ventils dazu vorgesehen ist, das entsprechende Ventil direkt oder indirekt mit zumindest einem Ventilhub zu beaufschlagen. Unter einem„verschiebbar gelagerten Nockenelement" soll dabei insbesondere ein Nockenelement verstanden werden, das radial auf der Camshaft for actuating intake valves and for actuating exhaust valves is provided. A "cam track" is to be understood in particular as meaning an area running on a circumference of the camshaft, preferably on a circumference of a cam element, which forms a valve actuation curve for valve actuation and / or which defines the valve actuation be disposed rotatably and preferably axially displaceable on a camshaft and is provided for actuating a valve to act on the corresponding valve directly or indirectly with at least one valve lift. A "displaceably mounted cam element" should be understood to mean, in particular, a cam element which acts radially on the camshaft

Nockenwelle und/oder im Zylinderkopf gelagert ist und zumindest zwei verschiedene Nockenbahnen für ein zu betätigendes Ventil aufweist, die vorzugsweise unterschiedliche Nockenkonturen aufweisen. Unter„unabhängig voneinander" soll dabei insbesondere unabhängig von einer Schaltstellung und/oder einen Schaltvorgang des anderen Camshaft and / or is mounted in the cylinder head and has at least two different cam tracks for a valve to be operated, which preferably have different cam contours. In this case, "independent of one another" is intended in particular to be independent of a switching position and / or a switching operation of the other

Nockenelements verstanden werden. Dabei kann ein Nockenelement insbesondere unabhängig von einer Schaltstellung des anderen Nockenelements und/oder unabhängig davon, ob das andere Nockenelement ebenfalls verstellt wird, von einer Schaltstellung in eine andere Schaltstellung umgeschaltet werden. Cam element can be understood. In this case, a cam element, in particular independently of a switching position of the other cam element and / or regardless of whether the other cam element is also adjusted, be switched from one switching position to another switching position.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest zwei It is further proposed that the valve drive device at least two

Schalteinheiten aufweist, die dazu vorgesehen sind, die zumindest zwei Nockenelemente jeweils unabhängig voneinander zu betätigen. Dadurch können die Nockenelemente der Ventiltriebvorrichtung besonders einfach betätigt werden. Unter einer„Schalteinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, ein Having switching units, which are intended to actuate the at least two cam elements each independently. As a result, the cam elements of the valve drive device can be actuated particularly easily. A "switching unit" is to be understood in particular as meaning a unit which is intended to be

Nockenelement axial auf der Nockenwelle zu verschieben, um unterschiedliche Cam element to move axially on the camshaft to different

Nockenbahnen des Nockenelements mit dem entsprechenden Ventil in Eingriff zu bringen. Die Schalteinheit weist dabei vorzugsweise einen Aktuator und ein mit dem Aktuator und dem zu verstellenden Nockenelement verbundenes Koppelelement auf. Unter einem„Aktuator" soll insbesondere ein mechatronisches Bauteil verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, elektrische und/oder elektronische Signale in eine Bewegung, insbesondere in eine Dreh- und/oder Linearbewegung, umzusetzen. Dabei ist ein Aktuator dabei vorzugsweise als ein Spindelantrieb, ein Pneumatikkolben, ein Cam tracks of the cam member with the corresponding valve to engage bring. The switching unit preferably has an actuator and a coupling element connected to the actuator and the cam element to be adjusted. An "actuator" is to be understood in particular as a mechatronic component which is intended to convert electrical and / or electronic signals into a movement, in particular into a rotary and / or linear movement. a pneumatic piston, a

Hydraulikkolben oder als ein anderer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender Aktuator ausgebildet. Unter„betätigen" soll dabei insbesondere von einer Schaltstellung in eine weitere Schaltstellung bewegen verstanden werden. Hydraulic piston or as another, the skilled person appears reasonable sense actuator. By "actuate" should be understood in particular to move from a switching position to another switching position.

Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Nockenelement eine Breite aufweist, die maximal 35% eines Zylinderabstands beträgt. Dadurch kann eine besonders kompakte und leichte Ventiltriebvornchtung bereitgestellt werden. Unter einer„Breite" soll dabei insbesondere eine axiale Erstreckung des Nockenelements verstanden werden, die das Nockenelement in der Achse aufweist, in der das Nockenelement auf der Nockenwelle verschiebbar ist. Unter einem„Zylinderabstand" soll dabei insbesondere ein Abstand zwischen zwei Lagerböcken für die Nockenwelle verstanden werden, zwischen denen ein Teilabschnitt der Nockenwelle angeordnet ist, der für einen Zylinder vorgesehen ist. It is also proposed that a cam element has a width that is at most 35% of a cylinder spacing. Thereby, a particularly compact and lightweight Ventiltriebvornchtung be provided. A "width" is to be understood here as meaning, in particular, an axial extent of the cam element which has the cam element in the axis in which the cam element is displaceable on the camshaft be understood, between which a portion of the camshaft is arranged, which is provided for a cylinder.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass zumindest eines der Nockenelemente zumindest drei unterschiedliche Nockenbahnen aufweisen. Dadurch kann ein Ventil auf besonders vorteilhaft viele unterschiedliche Weisen betätigt werden. It is further proposed that at least one of the cam elements have at least three different cam tracks. As a result, a valve can be actuated in many advantageous ways in many different ways.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Nockenstücke eine unterschiedliche Anzahl an Nockenbahnen aufweisen. Dadurch kann eine Ventiltriebvorrichtung besonders vorteilhaft variabel ausgebildet werden. Unter einer„unterschiedlichen Anzahl an In addition, it is proposed that the at least two cam pieces have a different number of cam tracks. As a result, a valve drive device can be designed to be particularly variable. Under a "different number of

Nockenbahnen" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass ein erstes unabhängig schaltbares Nockenelement eine andere Anzahl an Nockenbahnen aufweist als ein weiteres unabhängig schaltbares Nockenelement aufweist, das auf der selben Cam lanes "should be understood in particular that a first independently switchable cam member has a different number of cam tracks than another independently switchable cam member having on the same

Nockenwelle angeordnet ist und Ventilen des gleichen Zylinders zugeordnet ist wie das erste Nockenelement. Camshaft is arranged and valves of the same cylinder is assigned as the first cam element.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Dabei zeigen: Further advantages will become apparent from the following description of the figures. In the figures, an embodiment of the invention is shown. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations. Showing:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fig. 1 is a schematic representation of an inventive

Ventiltriebvorrichtung in einem ersten Zustand, Valve train device in a first state,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ventiltriebvorrichtung in einem zweiten Fig. 2 is a schematic representation of the valve drive device in a second

Zustand, Status,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ventiltriebvorrichtung in einem dritten Fig. 3 is a schematic representation of the valve drive device in a third

Zustand und State and

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ventiltriebvorrichtung in einem vierten Fig. 4 is a schematic representation of the valve drive device in a fourth

Zustand. Status.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Ventiltriebvorrichtung. Die FIGS. 1 to 4 show a valve drive device according to the invention. The

Ventiltriebvorrichtung ist Teil einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine ist als eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, eine chemische Energie in eine Bewegungsenergie umzuwandeln, die insbesondere zum Vortrieb eines Kraftfahrzeugs dient. Die Brennkraftmaschine weist dabei mehrere Zylinder mit jeweils mehreren Ventilen 14, 15 auf. Die Brennkraftmaschine weist zwei als Einlassventile ausgebildete Ventile 14, 15 und zwei als Auslassventile ausgebildete Ventile auf. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Brennkraftmaschine eine andere Anzahl an Ventilen 14, 15 aufweist. Die Ventile 14, 15 sind dabei Valve train device is part of an internal combustion engine, not shown. The internal combustion engine is designed as a motor vehicle internal combustion engine, which is intended to convert a chemical energy into a kinetic energy, which is used in particular for propulsion of a motor vehicle. The internal combustion engine has several cylinders, each with a plurality of valves 14, 15. The internal combustion engine has two valves 14, 15 designed as inlet valves and two valves designed as outlet valves. In principle, it is also conceivable that the internal combustion engine has a different number of valves 14, 15. The valves 14, 15 are there

schematisch durch ihre Betätigungsebenen in den Figuren dargestellt. schematically represented by their operating levels in the figures.

Die Ventiltriebvorrichtung ist zur Betätigung der Ventile 14, 15 der Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Ventiltriebvorrichtung weist zur Betätigung der Ventile 14, 15 eine Nockenwelle 10 auf. In den Figuren ist dabei lediglich ein Teil der Nockenwelle 10, der einem Zylinder zugeordnet ist, dargestellt. Des Weiteren weist die Ventiltriebvorrichtung eine weitere, nicht näher dargestellte Nockenwelle auf. Die dargestellte Nockenwelle 10 ist dabei beispielhaft als Einlassnockenwelle ausgebildet und die nicht näher dargestellte Nockenwelle als Auslassnockenwelle. Im Folgenden wird lediglich der in den Figuren gezeigte Teil der Nockenwelle 10 näher beschrieben. Die Beschreibung lässt sich auf den nicht näher dargestellten Teil der Nockenwelle 10 sowie die nicht näher dargestellte Nockenwelle übertragen. The valve drive device is provided for actuating the valves 14, 15 of the internal combustion engine. The valve drive device has a camshaft 10 for actuating the valves 14, 15. In the figures, only a part of the camshaft 10, which is associated with a cylinder, is shown. Furthermore, the valve drive device has a further, not shown camshaft. The illustrated camshaft 10 is formed by way of example as an intake camshaft and the camshaft, not shown, as an exhaust camshaft. In the following, only the part of the camshaft 10 shown in the figures will be described in more detail. The description can be transferred to the non-illustrated part of the camshaft 10 and the camshaft, not shown.

Die Nockenwelle 10 ist in einem nicht näher dargestellten Ventiltriebgehäuse drehbar gelagert. Die Nockenwelle 10 ist dabei drehbar um eine Rotationsachse 1 1 gelagert. Die Rotationsachse 11 der Nockenwelle 10 ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer Rotationsachse einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ausgerichtet. Die Nockenwelle 10 wird über eine nicht näher dargestellte Kopplung von der Kurbelwelle angetrieben. Die Ventiltriebvorrichtung umfasst je Ventil 14, 15 des Zylinders der Brennkraftmaschine ein axial auf der Nockenwelle verschiebbares Nockenelement 12, 13. Zur Betätigung der zwei Ventile 14, 15 des einen Zylinders der Brennkraftmaschine weist die The camshaft 10 is rotatably mounted in a valve drive housing, not shown. The camshaft 10 is rotatably mounted about a rotation axis 1 1. The axis of rotation 11 of the camshaft 10 is substantially parallel to a Orientation axis of a crankshaft of the internal combustion engine. The camshaft 10 is driven by a coupling, not shown, of the crankshaft. The valve drive device comprises per valve 14, 15 of the cylinder of the internal combustion engine, an axially displaceable on the camshaft cam member 12, 13. For actuating the two valves 14, 15 of the one cylinder of the internal combustion engine, the

Ventiltriebvorrichtung die zwei axial verschiebbaren Nockenelemente 12, 13 auf. Das erste Nockenelement 12 ist dabei zur Betätigung des einen Ventils 14 vorgesehen. Das zweite Nockenelement 13 ist zur Betätigung des einen Ventils 15 vorgesehen. Die Nockenelemente 12, 13 sind zwischen unterschiedlichen Schaltstellungen axial auf der Nockenwelle verschiebbar angeordnet. Die Nockenelemente 12, 13 sind drehfest mit der Nockenwelle 10 gekoppelt. Die Nockenelemente 12, 13 sind dabei jeweils über eine nicht näher dargestellte Verzahnung mit der Nockenwelle 10 verbunden. Je Ventil 14, 15 weist die Ventiltriebvorrichtung ein einzelnes, separates Nockenelement 12, 13 auf. Die Valve drive device, the two axially displaceable cam elements 12, 13. The first cam element 12 is provided for actuating the one valve 14. The second cam element 13 is provided for actuating the one valve 15. The cam elements 12, 13 are arranged axially displaceable between different switching positions on the camshaft. The cam elements 12, 13 are rotatably coupled to the camshaft 10. The cam elements 12, 13 are in each case connected via a not-shown toothing with the camshaft 10. For each valve 14, 15, the valve drive device has a single, separate cam element 12, 13. The

Nockenelemente 12, 13 zur Betätigung der Ventile 14, 15 sind dabei getrennt Cam elements 12, 13 for actuating the valves 14, 15 are separated

voneinander ausgebildet. Die Nockenelemente 12, 13 sind dabei lediglich über die Nockenwelle 10, auf der sie beide gelagert sind, miteinander gekoppelt. Im Unterschied zum Stand der Technik, in der lediglich ein Nockenelement zur Betätigung der Ventile eines Zylinders vorgesehen ist, sind bei der erfindungsgemäßen Ventiltriebvorrichtung die zwei separaten, getrennt voneinander ausgebildeten Nockenelemente 12, 13 zur formed from each other. The cam elements 12, 13 are coupled to each other only via the camshaft 10, on which they are both stored. In contrast to the prior art, in which only one cam element is provided for actuating the valves of a cylinder, in the valve drive device according to the invention, the two separate, separately formed cam elements 12, 13 for

Betätigung der beiden Ventile 14, 15 vorgesehen. Actuation of the two valves 14, 15 is provided.

Zur Betätigung des jeweiligen Ventils 14, 15 weisen die beiden Nockenelemente 12, 13 jeweils unterschiedliche Nockenbahnen 16, 17, 18, 19, 20 auf. Das Betätigen eines Ventils 14, 15 durch eine Nockenbahn 16, 17, 18, 19, 20 erfolgt auf eine dem Fachmann bekannte Weise. Die beiden Nockenelemente 12, 13 weisen dabei eine unterschiedliche Anzahl an Nockenbahnen 16, 17, 18, 19, 20 auf. Dadurch sind über die beiden For actuating the respective valve 14, 15, the two cam elements 12, 13 each have different cam tracks 16, 17, 18, 19, 20. The actuation of a valve 14, 15 by a cam track 16, 17, 18, 19, 20 takes place in a manner known to those skilled in the art. The two cam elements 12, 13 in this case have a different number of cam tracks 16, 17, 18, 19, 20. This is about the two

Nockenelemente 12, 13 die beiden Ventile 14, 15 jeweils mit einer unterschiedlichen Anzahl an unterschiedlichen Ventilhüben betätigbar. Das erste Nockenelement 12 weist zur Betätigung des Ventils 14 drei unterschiedliche Nockenbahnen 16, 17, 18 auf. Cam elements 12, 13, the two valves 14, 15 each operable with a different number of different valve lifts. The first cam element 12 has three different cam tracks 16, 17, 18 for actuating the valve 14.

Dadurch kann das Ventil 14 mit drei unterschiedlichen Ventilhüben betätigt werden. In einer ersten Schaltstellung des Nockenelements 12 betätigt die erste Nockenbahnen 18 das Ventil 14. In einer zweiten Schaltstellung des Nockenelements 12 betätigt die zweite Nockenbahn 17 das Ventil 14. In einer dritten Schaltstellung des Nockenelements 12 betätigt die dritte Nockenbahn 16 das Ventil 14. Das zweite Nockenelement 13 weist zur Betätigung des Ventils 15 zwei unterschiedliche Nockenbahnen 19, 20 auf. Dadurch kann das Ventil 15 mit zwei unterschiedlichen Ventilhüben betätigt werden. In einer ersten Schaltstellung des Nockenelements 13 betätigt die erste Nockenbahnen 20 das Ventil 15. In einer zweiten Schaltstellung des Nockenelements 13 betätigt die zweite Nockenbahn 19 das Ventil 15. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass beide Nockenelemente 12, 13 eine andere Anzahl an Nockenbahnen 16, 7, 18, 19, 20 und/oder jeweils eine gleiche Anzahl an Nockenbahnen 16, 17, 18, 19, 20 aufweisen. As a result, the valve 14 can be actuated with three different valve strokes. In a first switching position of the cam member 12, the first cam tracks 18 actuates the valve 14. In a second switching position of the cam member 12, the second cam 17 actuates the valve 14. In a third switching position of the cam member 12, the third cam 16 actuates the valve 14. The second Cam element 13 has two different cam tracks 19, 20 for actuating the valve 15. As a result, the valve 15 can be actuated with two different valve strokes. In a first switching position of the cam member 13, the first cam tracks 20 actuate the valve 15. In a second switching position of the cam member 13, the second cam 19 actuates the valve 15. In principle, it would also be conceivable that both cam elements 12, 13 a different number of cam tracks 16, 7, 18, 19, 20 and / or in each case an equal number Cam tracks 16, 17, 18, 19, 20 have.

Die beiden Nockenelemente 12, 13 sind dazu vorgesehen, unabhängig voneinander auf der Nockenwelle 10 verschoben zu werden. Dadurch können die Ventile 14, 15 unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Ventilhüben beaufschlagt werden. The two cam elements 12, 13 are intended to be displaced independently of one another on the camshaft 10. This allows the valves 14, 15 are acted upon independently of each other with different valve strokes.

Insbesondere kann eines der Nockenelemente 12, 13 von einer seiner Schaltstellungen in eine andere Schaltstellung verstellt werden, während das andere der Nockenelemente 12, 13 nicht verstellt wird und in seiner aktuellen Schaltstellung verbleibt. Dadurch kann insbesondere eine Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt werden, die besonders variabel ist und die einzelnen Ventile 14, 15 einzeln ansteuern kann und sollte eine der In particular, one of the cam elements 12, 13 can be adjusted from one of its switching positions to another switching position, while the other of the cam elements 12, 13 is not adjusted and remains in its current switching position. As a result, in particular a valve drive device can be provided, which is particularly variable and can control the individual valves 14, 15 individually and should be one of the

Nockenbahnen 16, 17, 18, 19, 20 einen Nullhub des Ventils darstellen, den Zylinder über die Nockenwelle 10 und die beiden Nockenelemente 12, 13 lediglich mit einem der beiden Ventile 14, 15 betreiben. Grundsätzlich ist es natürlich möglich beide Cam tracks 16, 17, 18, 19, 20 represent a zero stroke of the valve, the cylinder via the camshaft 10 and the two cam elements 12, 13 operate only with one of the two valves 14, 15. Basically, it is of course possible both

Nockenelemente 12, 13 synchron zwischen den unterschiedlichen Schaltstellungen umzuschalten. Cam elements 12, 13 switch synchronously between the different switching positions.

Zur Verstellung der Nockenelemente 2, 13 weist die Ventiltriebvorrichtung je For adjusting the cam elements 2, 13, the valve drive device each

verschiebbarem Nockenelement 12, 13 eine Schalteinheit 21 , 22 auf. Die Schalteinheiten 21 , 22 sind dabei jeweils dazu vorgesehen, ein zugeordnetes Nockenelement 12, 13 zwischen seinen Schaltstellungen zu verschieben. Dabei sind die beiden Schalteinheiten unabhängig voneinander betätigbar. Die Schalteinheiten 21 , 22 sind dabei als separate Einheiten ausgebildet. displaceable cam member 12, 13, a switching unit 21, 22 on. The switching units 21, 22 are each provided to move an associated cam member 12, 13 between its switching positions. The two switching units are independently operable. The switching units 21, 22 are formed as separate units.

Zur Verstellung des Nockenelements 12 auf der Nockenwelle 10 zwischen den drei Schaltstellungen weist die Ventiltriebvorrichtung die Schalteinheit 21 auf. Die For adjusting the cam member 12 on the camshaft 10 between the three switching positions, the valve drive device on the switching unit 21. The

Schalteinheit 21 ist dazu vorgesehen, das Nockenelement 12 axial auf der Nockenwelle 10 zu verschieben, um die unterschiedlichen Nockenbahnen 16, 17, 18 in Eingriff mit dem Ventil 14 zu bringen. Die Schalteinheit 21 ist dabei als eine elektronisch gesteuerte Einheit ausgebildet. Die Schalteinheit 21 umfasst einen Aktuator 23 und eine Spindel 24, die von dem Aktuator 23 in beide Rotationsrichtungen antreibbar ist. Der Aktuator 23 ist dabei als ein Elektromotor ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Aktuator auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Weise ausgebildet ist, wie beispielsweise als ein pneumatischer oder hydraulischer Aktuator. Zur Shift unit 21 is provided to displace the cam member 12 axially on the camshaft 10 to bring the different cam tracks 16, 17, 18 into engagement with the valve 14. The switching unit 21 is designed as an electronically controlled unit. The switching unit 21 comprises an actuator 23 and a spindle 24, which can be driven by the actuator 23 in both directions of rotation. The actuator 23 is designed as an electric motor. In principle, it is also conceivable that the actuator is designed in a different way that appears appropriate to a person skilled in the art, for example as a pneumatic or hydraulic actuator. to

Übersetzung der Rotation der Spindel 24 in eine Linearbewegung weist die Schalteinheit 21 ein Schaltelement 25 auf. Das Schaltelement 25 ist als eine Gewindemutter ausgebildet. Das Schaltelement 25 weist ein nicht näher dargestelltes Innengewinde auf, über das das Schaltelement 25 auf der Spindel 24 gelagert ist. Durch Rotation der Spindel 24 mittels des Aktuators 23 kann das Schaltelement 25 in Axialrichtung der Spindel 24 verschoben werden. Das Nockenelement 12 weist ein Betätigungselement 26 auf, über das das Nockenelement 12 mit der Schalteinheit 21 gekoppelt ist. Das Translation of the rotation of the spindle 24 in a linear movement, the switching unit 21, a switching element 25 on. The switching element 25 is formed as a threaded nut. The switching element 25 has an unspecified internal thread, via which the switching element 25 is mounted on the spindle 24. By rotation of the spindle 24 by means of the actuator 23, the switching element 25 can be moved in the axial direction of the spindle 24. The cam element 12 has an actuating element 26, via which the cam element 12 is coupled to the switching unit 21. The

Betätigungselement 26 ist als eine Rippe ausgebildet. Das Schaltelement 25 ist formschlüssig mit dem Betätigungselement 26 verbunden. Dazu weist das Schaltelement 25 eine Ausnehmung auf, in der das als eine umlaufende Rippe ausgebildete Actuator 26 is formed as a rib. The switching element 25 is positively connected to the actuating element 26. For this purpose, the switching element 25 has a recess in which the formed as a circumferential rib

Betätigungselement 26 angeordnet ist. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Betätigungselement 26 auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Weise ausgebildet ist, beispielsweise als eine Nut. Das Schaltelement 25 der Schalteinheit 21 wäre dabei entsprechend äquivalent ausgebildet. Wird das Schaltelement 25 der Schalteinheit 21 durch Rotation der Spindel 24 axial verschoben, wird das Actuator 26 is arranged. In principle, it is also conceivable for the actuating element 26 to be designed in a different manner that appears appropriate to a person skilled in the art, for example as a groove. The switching element 25 of the switching unit 21 would be formed equivalent equivalent. If the switching element 25 of the switching unit 21 axially displaced by rotation of the spindle 24, the

Nockenelement 12 durch die Kopplung mit der Schalteinheit 21 über das Cam member 12 through the coupling with the switching unit 21 via the

Betätigungselement 26 ebenfalls in die entsprechende Axialrichtung verschoben. Da die Schalteinheit 21 gehäusefest angeordnet ist, wird bei einer Verstellung des Actuator 26 also moved in the corresponding axial direction. Since the switching unit 21 is arranged fixed to the housing, is in an adjustment of the

Schaltelements 25 auf der Spindel 24 das Nockenelement 12 zu der gehäusefest gelagerten Nockenwelle 10 axial verschoben. Durch Rotation der Spindel 24 in eine erste Richtung wird das Nockenelement 12 in einer ersten Schaltrichtung auf der Nockenwelle 10 verschoben. Durch Rotation der Spindel 24 in eine der ersten Richtung Switching element 25 on the spindle 24, the cam member 12 axially displaced axially of the housing fixedly mounted camshaft 10. By rotation of the spindle 24 in a first direction, the cam member 12 is displaced in a first switching direction on the camshaft 10. By rotation of the spindle 24 in one of the first direction

entgegengesetzte zweite Richtung wird das Nockenelement 12 in einer zweiten opposite second direction, the cam member 12 in a second

Schaltrichtung, die der ersten Axialrichtung entgegengesetzt ist, auf der Nockenwelle 10 verschoben. Dadurch kann über die Schalteinheit 21 zwischen den Nockenbahnen 16, 17, 18, die im Eingriff mit dem Ventil 14 stehen, hin- und hergeschaltet werden. Shifting direction, which is opposite to the first axial direction, displaced on the camshaft 10. Thereby can be switched back and forth via the switching unit 21 between the cam tracks 16, 17, 18 which are in engagement with the valve 14.

Zur Verstellung des zweiten Nockenelements 13 zwischen seinen zwei Schaltstellungen weist die Ventiltriebvorrichtung die Schalteinheit 22 auf. Die Schalteinheit 22 ist dazu vorgesehen, das Nockenelement 13 axial auf der Nockenwelle 10 zu verschieben, um die unterschiedlichen Nockenbahnen 19, 20 in Eingriff mit dem Ventil 15 zu bringen. Die Schalteinheit 22 ist ebenfalls gehäusefest in der Ventiltriebvorrichtung angeordnet. Die Schalteinheit 22 ist dabei als eine elektronisch gesteuerte Einheit ausgebildet. Dabei ist die Schalteinheit 22 im Wesentlichen gleich ausgebildet wie die erste Schalteinheit 21 , weswegen die zweite Schalteinheit hier nicht näher beschrieben werden soll. Eine Erläuterung der zweiten Schalteinheit 22 kann der Beschreibung der ersten Schalteinheit 21 entnommen werden. Das Nockenelement 13 weist ein Betätigungselement 27 auf, über das das Nockenelement 13 mit der Schalteinheit 22 gekoppelt ist. Das Betätigungselement 27 ist als eine Rippe ausgebildet. Das als Rippe ausgebildete For adjusting the second cam element 13 between its two switching positions, the valve drive device has the switching unit 22. The switching unit 22 is provided to displace the cam member 13 axially on the camshaft 10 to bring the different cam tracks 19, 20 into engagement with the valve 15. The switching unit 22 is also fixed to the housing in the valve drive device. The switching unit 22 is designed as an electronically controlled unit. In this case, the switching unit 22 is formed substantially the same as the first switching unit 21, which is why the second switching unit will not be described in detail here. An explanation of the second switching unit 22 can be found in the description of the first switching unit 21. The cam element 13 has an actuating element 27, via which the cam element 13 is coupled to the switching unit 22. The Actuator 27 is formed as a rib. The trained as a rib

Betätigungselement 27 ist formschlüssig mit einem Schaltelement der Schalteinheit 22 gekoppelt. Actuator 27 is positively coupled to a switching element of the switching unit 22.

Zur Ansteuerung der Schalteinheiten 21 , 22 weist die Ventiltriebvorrichtung eine Steuer- und Regeleinheit 28 auf. Die Steuer- und Regeleinheit 28 ist dazu vorgesehen, die Aktuatoren 23 der Schalteinheiten 21 , 22 anzusteuern und dadurch die Schalteinheiten 21 , 22 zu betätigen. Die Steuer- und Regeleinheit 28 ist dabei dazu vorgesehen, die Schalteinheiten 21 , 22 einzeln anzusteuern. Dazu sind die Schalteinheiten 21 , 22 einzeln über eine Verkabelung mit der Steuer- und Regeleinheit 28 verbunden. Die Steuer- und Regeleinheit 28 ist als Teil einer Motorsteuerung ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Steuer- und Regeleinheit 28 als eine separate Steuereinheit For controlling the switching units 21, 22, the valve drive device has a control and regulation unit 28. The control and regulation unit 28 is provided to control the actuators 23 of the switching units 21, 22 and thereby actuate the switching units 21, 22. The control and regulating unit 28 is provided to individually control the switching units 21, 22. For this purpose, the switching units 21, 22 are individually connected via a wiring to the control unit 28. The control unit 28 is formed as part of a motor control. In principle, it is also conceivable that the control and regulation unit 28 as a separate control unit

ausgebildet ist. Durch Ansteuerung der Steuer- und Regeleinheit 28 lassen sich die Schalteinheiten 21, 22 unabhängig voneinander in beide Axialrichtungen bewegen. is trained. By controlling the control and regulating unit 28, the switching units 21, 22 can move independently in both axial directions.

Grundsätzlich wäre es ebenso denkbar, dass die Ventiltriebvorrichtung lediglich eine Schalteinheit aufweist, die zwei unabhängig voneinander verstellbare Schaltelemente aufweist, um die beiden Nockenelemente 12, 13 unabhängig voneinander zu verstellen. Dabei würde die Steuer- und Regeleinheit lediglich diese eine Schalteinheit ansteuern. In principle, it would also be conceivable that the valve drive device has only one switching unit, which has two independently adjustable switching elements in order to adjust the two cam elements 12, 13 independently of each other. The control unit would only control this one switching unit.

In der Figur 1 ist dabei ein Zustand der Ventiltriebvorrichtung dargestellt, in dem das erste Nockenelement 12 über die Schalteinheit 21 in seine erste Schaltstellung und das zweite Nockenelement 13 über seine Schalteinheit 22 in seine erste Schaltstellung geschaltet ist. Dadurch wird das Ventil 14 durch die erste Nockenbahn 16 des Nockenelements 12 und das Ventil 15 durch die erste Nockenbahn 20 des zweiten Nockenelements 13 betätigt. In the figure 1 while a state of the valve drive device is shown, in which the first cam member 12 is connected via the switching unit 21 in its first switching position and the second cam member 13 via its switching unit 22 in its first switching position. Thereby, the valve 14 is actuated by the first cam track 16 of the cam member 12 and the valve 15 by the first cam track 20 of the second cam member 13.

In der Figur 2 ist ein Zustand der Ventiltriebvorrichtung dargestellt, in dem das erste Nockenelement 12 über die Schalteinheit 21 in seine zweite Schaltstellung und das zweite Nockenelement 13 über seine Schalteinheit 22 in seine zweite Schaltstellung geschaltet ist. Dadurch wird das Ventil 14 durch die zweite Nockenbahn 17 des 2 shows a state of the valve drive device is shown, in which the first cam member 12 is connected via the switching unit 21 in its second switching position and the second cam member 13 via its switching unit 22 in its second switching position. Thereby, the valve 14 through the second cam 17 of the

Nockenelements 12 und das Ventil 15 durch die zweite Nockenbahn 19 des zweiten Nockenelements 13 betätigt. Ein Schaltvorgang zwischen dem in Figur 1 dargestellten Zustand und dem in Figur 2 dargestellten Zustand kann zeitgleich durch die beiden Schalteinheiten 21 , 22 erfolgen, sodass die beiden Nockenelemente 12, 13 zeitgleich verschoben werden. Alternativ könnte zunächst eines der beiden Nockenelemente 12, 13 mittels der entsprechenden Schalteinheit 21 , 22 in seine zweite Schaltstellung geschaltet werden und das andere der Nockenelemente 12, 13 mittels der entsprechenden Schalteinheit 21 , 22 zu einem späteren Zeitpunkt. Dadurch könnten bei der Cam member 12 and the valve 15 is actuated by the second cam track 19 of the second cam member 13. A switching operation between the state shown in Figure 1 and the state shown in Figure 2 can be carried out simultaneously by the two switching units 21, 22, so that the two cam elements 12, 13 are moved simultaneously. Alternatively, one of the two cam elements 12, 13 could initially be switched by means of the corresponding switching unit 21, 22 in its second switching position and the other of the cam elements 12, 13 by means of the corresponding Switching unit 21, 22 at a later time. This could be at the

Ventilhubumschaltung besonders vorteilhafte thermodynamische Effekte erzielt werden. Valve lift switching particularly advantageous thermodynamic effects can be achieved.

In der Figur 3 ist ein Zustand der Ventiltriebvorrichtung dargestellt, in dem das erste Nockenelement 12 über die Schalteinheit 21 in seine dritte Schaltstellung und das zweite Nockenelement 13 über seine Schalteinheit 22 in seine zweite Schaltstellung geschaltet ist. Dadurch wird das Ventil 14 durch die dritte Nockenbahn 16 des Nockenelements 12 und das Ventil 15 durch die zweite Nockenbahn 19 des zweiten Nockenelements 13 betätigt. Für einen Schaltvorgang zwischen dem in der Figur 2 gezeigten Zustand der Ventiltriebvorrichtung und dem in der Figur 3 gezeigten Zustand der Ventiltriebvorrichtung muss lediglich das erste Nockenelement 12 mittels seiner Schalteinheit 21 von seiner zweiten in seine dritte Schaltstellung umgeschaltet werden. Das zweite Nockenelement 13 bleibt unverändert in der zweiten Schaltstellung. Dabei wird bei dem Schaltvorgang zwischen dem in der Figur 2 gezeigten Zustand der Ventiltriebvorrichtung und dem in der Figur 3 gezeigten Zustand der Ventiltriebvorrichtung das erste Nockenelement 12 unabhängig von dem zweiten Nockenelement 13 geschaltet. FIG. 3 shows a state of the valve drive device in which the first cam element 12 is switched into its third switching position via the switching unit 21 and the second cam element 13 is switched into its second switching position via its switching unit 22. Thereby, the valve 14 is actuated by the third cam track 16 of the cam member 12 and the valve 15 by the second cam track 19 of the second cam member 13. For a switching operation between the state of the valve drive device shown in FIG. 2 and the state of the valve drive device shown in FIG. 3, only the first cam element 12 has to be switched from its second to its third switching position by means of its switching unit 21. The second cam element 13 remains unchanged in the second switching position. In this case, during the switching operation between the state of the valve drive device shown in FIG. 2 and the state of the valve drive device shown in FIG. 3, the first cam element 12 is switched independently of the second cam element 13.

In der Figur 4 ist ein Zustand der Ventiltriebvorrichtung dargestellt, in dem das erste Nockenelement 12 über die Schalteinheit 21 in seine dritte Schaltstellung und das zweite Nockenelement 13 über seine Schalteinheit 22 in seine erste Schaltstellung geschaltet ist. Dadurch wird das Ventil 14 durch die dritte Nockenbahn 6 des Nockenelements 12 und das Ventil 15 durch die erste Nockenbahn 20 des zweiten Nockenelements 13 betätigt. Für einen Schaltvorgang zwischen dem in der Figur 3 gezeigten Zustand der 4 shows a state of the valve drive device is shown, in which the first cam member 12 is connected via the switching unit 21 in its third switching position and the second cam member 13 via its switching unit 22 in its first switching position. Thereby, the valve 14 is actuated by the third cam track 6 of the cam member 12 and the valve 15 by the first cam track 20 of the second cam member 13. For a switching operation between the state shown in FIG

Ventiltriebvorrichtung und dem in der Figur 4 gezeigten Zustand der Ventiltriebvorrichtung muss lediglich das zweite Nockenelement 13 mittels seiner Schalteinheit 22 von seiner zweiten in seine erste Schaltstellung umgeschaltet werden. Das erste Nockenelement 12 bleibt unverändert in der dritten Schaltstellung. Dabei wird bei dem Schaltvorgang zwischen dem in der Figur 3 gezeigten Zustand der Ventiltriebvorrichtung und dem in der Figur 4 gezeigten Zustand der Ventiltriebvorrichtung das zweite Nockenelement 13 unabhängig von dem ersten Nockenelement 12 geschaltet. Valve train device and the state of the valve drive device shown in Figure 4, only the second cam member 13 must be switched by means of its switching unit 22 from its second to its first switching position. The first cam element 12 remains unchanged in the third switching position. In this case, in the switching operation between the state of the valve drive device shown in FIG. 3 and the state of the valve drive device shown in FIG. 4, the second cam element 13 is switched independently of the first cam element 12.

Die Nockenelemente 12, 13 weisen eine Breite (X) 29 auf, die maximal 35% eines Zylinderabstands (Zy) 30 beträgt. Die Breite (X) 29 des Nockenelements beträgt dabei insbesondere 28% des Zylinderabstands (Zy) 30. Dadurch kann eine besonders kompakte Ventiltriebvorrichtung bereitgestellt werden. Durch die kompakte Ausgestaltung der Nockenelemente 12, 13 kann die Ventiltriebvorrichtung auch mit zwei Schalteinheiten 21 , 22 zur Schaltung der Nockenelementen 12, 13 in Axialrichtung kompakt ausgebildet werden. The cam elements 12, 13 have a width (X) 29 which is at most 35% of a cylinder spacing (Zy) 30. The width (X) 29 of the cam element is in particular 28% of the cylinder spacing (Zy) 30. As a result, a particularly compact valve drive device can be provided. Due to the compact design of the cam elements 12, 13, the valve drive device with two switching units 21, 22 for switching the cam elements 12, 13 are formed compact in the axial direction.

Claims

Daimler AG Patentansprüche Daimler AG claims

1. Ventiltriebvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einer Nockenwelle (10) und zumindest zwei axial auf der Nockenwelle (10) verschiebbaren Nockenelementen (12, 13), die zur Betätigung von zumindest zwei Ventilen (14, 15) eines Zylinders vorgesehen sind, und jeweils zumindest zwei unterschiedliche Nockenbahnen (16, 17, 18, 19, 20) aufweisen, 1. Valve drive device, in particular for an internal combustion engine with at least one camshaft (10) and at least two axially on the camshaft (10) displaceable cam elements (12, 13) which are provided for actuating at least two valves (14, 15) of a cylinder and each have at least two different cam tracks (16, 17, 18, 19, 20),

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die Nockenelemente (12, 13) dazu vorgesehen sind, unabhängig voneinander auf der Nockenwelle (10) verschoben zu werden. the cam elements (12, 13) are provided to be displaced independently of each other on the camshaft (10).

2. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 , 2. Valve drive device according to claim 1,

gekennzeichnet durch marked by

zumindest zwei Schalteinheiten (21 , 22), die dazu vorgesehen sind, die zumindest zwei Nockenelemente (12, 13) jeweils unabhängig voneinander zu betätigen. at least two switching units (21, 22), which are provided to actuate the at least two cam elements (12, 13) in each case independently of each other.

3. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Valve drive device according to claim 1 or 2,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

ein Nockenelement (12, 13) eine Breite (29) aufweist, die maximal 35% eines Zylinderabstands (30) beträgt. a cam member (12, 13) has a width (29) which is at most 35% of a cylinder pitch (30).

4. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Valve drive device according to one of the preceding claims,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

zumindest eines der Nockenelemente (12) zumindest drei unterschiedliche at least one of the cam elements (12) at least three different ones

Nockenbahnen (16, 17, 18) aufweisen. Cam tracks (16, 17, 18).

5. Ventiltriebvorrichtung, mindestens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5. Valve drive device, at least according to one of claims 1 to 3,

dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that

die zumindest zwei Nockenelemente (12, 13) eine unterschiedliche Anzahl an Nockenbahnen (16, 17, 18, 19, 20) aufweisen. the at least two cam elements (12, 13) have a different number of cam tracks (16, 17, 18, 19, 20).

6. Verfahren zum Betrieb einen Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 6. A method of operating a valve drive device according to one of the preceding claims.