DE102007042932A1

DE102007042932A1 - Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102007042932A1
Application number: DE102007042932A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr.-Ing. Meintschel; Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander Von Dipl.-Ing. Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-09-08
Filing date: 2007-09-08
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-09-09
Also published as: WO2009030434A1; CN101796269A; CN101796269B; US8307795B2; EP2183470A1; JP5250628B2; DE102007042932B4; JP2010538211A; US20100199945A1

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung mit wenigstens einer Sicherungseinheit (10, 12), die dazu vorgesehen ist, ein unplanmäßiges Schalten zumindest einer Ventiltriebschalteinheit (14, 16) zu verhindern.

Description

Aus der DE 10 2004 021 375 A1 ist eine Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung bekannt, bei welcher zwei Schaltmittel prinzipiell zu jeder Betriebszeit jeweils eine Ventiltriebschalteinheit beaufschlagen können, wobei die Ventiltriebschalteinheit jeweils einer Schaltrichtung zugeordnet ist.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung so auszubilden, dass bei einer einfachen und kostengünstigen Konstruktion eine sichere Benutzbarkeit erreicht wird. Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorgeschlagen wird eine Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung mit wenigstens einer Sicherungseinheit, die dazu vorgesehen ist, ein unplanmäßiges Schalten zumindest einer Ventiltriebschalteinheit zu verhindern. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden. Unter einer „Sicherungseinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche in wenigstens einer Zeitspanne eines Betriebs ein Wechselwirken und insbesondere ein mechanisches und/oder elektrisches Wechselwirken zwischen wenigstens zwei Baueinhei ten, welche insbesondere als wenigstens ein Schaltmittel und zumindest eine Ventiltriebschalteinheit ausgebildet sein können, insbesondere dadurch verhindert, dass in der Zeitspanne wenigstens eine der Baueinheiten durch die Einheit derart abgedeckt und/oder abgeschirmt und/oder deaktiviert und/oder in ihrer Wirkungsweise eingeschränkt wird, dass ein mechanisches und/oder elektrisches und/oder hydraulisches und/oder pneumatisches Wechselwirken zwischen den Baueinheiten verhindert wird. Darunter, dass die Sicherungseinheit eine der Baueinheiten „abschirmt", soll insbesondere verstanden werden, dass die Sicherungseinheit zwischen der Baueinheit und einer weiteren Baueinheit angeordnet ist. Unter einem „Schaltmittel" soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, einen Schaltvorgang, insbesondere auch in einem Zusammenwirken mit wenigstens einer Schalteinheit und/oder Ventiltriebschalteinheit oder einer anderen Einheit, zu bewirken. Unter einem „Schalten" soll insbesondere eine Relativbewegung und insbesondere eine axiale Relativbewegung zwischen zwei Baueinheiten und/oder Bauteilen verstanden werden. Unter einem „unplanmäßigen" Schalten soll insbesondere ein Schalten verstanden werden, welches in einem vorgesehenen und/oder programmierten Betriebsablauf und/oder in einem Betriebsmodus unvorgesehen und/oder unprogrammiert und/oder uneingeplant ist. Unter einer „Ventiltriebschalteinheit" 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, und im Besonderen einen Umschaltvorgang wenigstens eines Ventiltriebs zu bewirken. Unter einem „Schaltvorgang" soll insbesondere eine Relativbewegung und insbesondere eine axiale Relativbewegung zwischen zwei Baueinheiten und/oder Bauteilen verstanden werden. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann insbesondere eine sichere Benutzbarkeit erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sicherungseinheit dazu vorgesehen ist, ein unplanmäßiges Wechselwirken wenigstens eines Schaltmittels mit der Ventiltriebschalteinheit zu unterbinden. Unter einem „Wechselwirken" soll insbesondere ein mechanisches und/oder elektrisches Wechselwirken verstanden werden. Hiermit kann eine einfache Konstruktion der Sicherungseinheit erreicht werden.
Mit Vorteil ist die Sicherungseinheit dazu vorgesehen, ein unplanmäßiges Schalten zumindest einer der Ventiltriebschalteinheiten auf rein mechanische Weise zu verhindern. Damit kann eine kostengünstige, zuverlässige Sicherung erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Sicherungseinheit dazu vorgesehen, aufgrund eines Wechselwirkens wenigstens eines Schaltmittels mit der Ventiltriebschalteinheit ein Wechselwirken zwischen einem der Schaltmittel und einer weiteren der Ventiltriebschalteinheit zu verhindern. Hiermit kann ein einfaches und zeitlich planmäßiges Bereitstellen einer Sicherung erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Sicherungseinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von wenigstens einem Schaltzustand der Ventiltriebschalteinheit wenigstens ein Wechselwirken zwischen der Ventiltriebschalteinheit und wenigstens einem Schaltmittel zu unterbinden. Unter einem „Schaltzustand" soll insbesondere eine Position wenigstens einer der Ventiltriebschalteinheiten relativ zu wenigstens einem Schaltmittel und/oder zu wenigstens einem Zylinder verstanden werden. Hiermit kann insbesondere entsprechend vorherrschender Sicherungsanforderungen eine differenzierte Sicherung erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Sicherungseinheit dazu vorgesehen, ein Schalten der Ventiltriebschalteinheit in Abhängigkeit von einem Drehwinkel zu verhindern. Unter einem „Drehwinkel" soll insbesondere ein Winkel einer Welle bei einer Drehung und speziell ein Winkel einer Nockenwelle bei einer Drehung, welcher einen Drehungsstatus und/oder Drehungszustand beschreibt, verstanden werden. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine einfache Steuerung der Sicherungseinheit erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Sicherungseinheit dazu vorgesehen ist, aufgrund eines Wechselwirkens wenigstens eines Schaltmittels mit der Ventiltriebschalteinheit ein Wechselwirken zwischen einem der Schaltmittel und einer weiteren Ventiltriebschalteinheit zu ermöglichen. Hiermit kann die Sicherungseinheit auf konstruktiv einfache Weise deaktiviert werden.
Mit Vorteil ist die Sicherungseinheit mit einer Abdeckeinheit identisch. Unter einer „Abdeckeinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche in wenigstens einem Betriebsmodus zwischen zwei Baueinheiten, welche insbesondere als Schaltmittel und als Ventiltriebschalteinheit ausgebildet sein können, liegt und im Besonderen damit ein Wechselwirken verhindert. Darunter, dass eine Einheit „zwischen" zwei Baueinheiten liegt, soll insbesondere verstanden werden, dass es wenigstens einen Punkt einer Baueinheit und zumindest einen Punkt der anderen Baueinheit gibt, so dass die Strecke, welche die beiden Punkte als Anfangs- und Endpunkte hat, die Einheit schneidet und/oder durchsetzt. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann insbesondere eine kostengünstige und zuverlässige Sicherung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sicherungseinheit einstückig mit einer der Ventiltriebschalteinheiten ausgebildet ist. Hiermit kann eine Kopplung mit einem Schaltzustand der Ventiltriebschalteinheiten und insbesondere eine einfache Steuerung der Sicherungseinheit erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele 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.
Dabei zeigen:
1 eine Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung,
2 eine Abwicklung zweier Ventiltriebschalteinheiten und zweier Sicherungseinheiten,
3 eine Draufsicht auf die Abwicklung und
4 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3.
1 zeigt eine Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung mit zwei Sicherungseinheiten 10, 12, die dazu vorgesehen sind, ein unplanmäßiges Schalten zumindest zweier Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 zu verhindern. Bei einem Betrieb der Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung werden bei einem Schalten der Ventiltriebschalteinheit 14 Nocken 24, 26 entlang einer Nockenwelle 34 relativ zu Ventilen, welche die Nocken 24, 26 in einem Betriebsmodus bei einer Drehung der Nockenwelle betätigen, verlagert. Dies bewirkt eine Änderung der Ventilerhebungskurven der Ventile. Analog werden bei einem Betrieb der Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung bei einem Schalten der Ventiltriebschalt einheit 14 Nocken 28, 30, 32 entlang der Nockenwelle 34 relativ zu Ventilen, welche die Nocken 28, 30, 32 in dem Betriebsmodus bei einer Drehung der Nockenwelle 34 betätigen, verlagert. Die Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 werden in dem Betriebsmodus in zwei Richtungen 40, 42 entlang der Nockenwelle 34 geschaltet, indem sie nacheinander in jeweils eine der Richtungen 40, 42 geschaltet werden, wobei bei der Drehung der Nockenwelle 34 aufgrund eines Beaufschlagens durch ein Schaltmittel 36, 38 nacheinander ein mechanisches Wechselwirken zwischen einem der Schaltmittel 36, 38 und den beiden Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 stattfindet. Die Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 werden aufgrund eines mechanischen Wechselwirkens mit dem Schaltmittel 36 in die Richtung 40 verlagert. Aufgrund eines mechanischen Wechselwirkens mit dem Schaltmittel 38 werden die Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 in dem Betriebsmodus in die Richtung 42 verlagert. Die Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 bilden zusammen Steuerkulissen 44, 46, welche in dem Betriebsmodus mit den Schaltmitteln 36, 38 Wechselwirken. In Bezug auf einen Nockenwellendrehwinkel bilden die Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 jeweils einen Winkelbereich von mehr als 180° jeweils einer der Steuerkulissen 44, 46.
Während und nach einem Schaltvorgang der Ventiltriebschalteinheit 14 in die Richtung 40 deckt die Sicherungseinheit 12 einen Teil der Steuerkulisse 46 ab, um ein unplanmäßiges Wechselwirken des Schaltmittels 38 mit der Steuerkulisse 46 und damit ein unplanmäßiges Schalten der Ventiltriebschalteinheit 16 durch das Schaltmittel 38 zu verhindern. Analog deckt während und nach einem Schaltvorgang der Ventiltriebschalteinheit 16 in die Richtung 42 die Sicherungseinheit 10 einen Teil der Steuerkulisse 44 ab, um ein unplanmäßiges Wechselwirken des Schaltmittels 36 mit der Steuerkulisse 44 und damit ein unplanmäßiges Schalten der Ventiltriebschalt einheit 14 durch das Schaltmittel 36 zu verhindern. Folglich verhindern die Sicherungseinheiten 10, 12 auf rein mechanische Weise das unplanmäßige Schalten der Ventiltriebschalteinheit 14, 16. Außerdem sind die Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 aufgrund des teilweisen Abdeckens der Steuerkulissen 44, 46 mit Abdeckeinheiten 22, 23 identisch.
2 und 3 zeigen eine Abwicklung der Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 und der Sicherungseinheiten 10, 12 in einer Ebene, welche in montiertem Zustand die Nockenwelle 34 umschließen. Die in dieser Darstellung L-förmig ausgebildete Sicherungseinheit 10 ist einstückig mit der Ventiltriebschalteinheit 14 ausgebildet und deckt einen Teil der Ventiltriebschalteinheit 16 ab. Ferner ist die L-förmig ausgebildete Sicherungseinheit 12 einstückig mit der Ventiltriebschalteinheit 16 ausgebildet und deckt einen Teil der Ventiltriebschalteinheit 14 ab. Die Ventiltriebschalteinheit 14 weist Teilbereiche 48, 50, 52, 64, 70, 72 von Nuten auf. Ferner weist die Ventiltriebschalteinheit 16 Teilbereiche 54, 56, 58, 60, 62, 68 von Nuten auf. Außerdem weist die Sicherungseinheit 10 einen abgeschrägten Teilbereich 57 auf, welcher an den Teilbereich 56 angrenzt. Ferner umfasst die Sicherungseinheit 12 einen abgeschrägten Teilbereich 66, welcher an den Teilbereich 64 angrenzt (siehe auch 4). Die Teilbereiche 48, 50, 52, 54, 56, 57, 58 bilden eine Steuerkulisse 44. Die Teilbereiche 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72 bilden eine Steuerkulisse 46.
Im Folgenden wird ein Schaltvorgang der Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 in die Richtung 40 beschrieben. Zu Beginn des Schaltvorgangs ist in einem Schaltzustand der Ventiltriebschalteinheit 14 bei einem bestimmten Drehwinkel der Nockenwelle 34 ein Teil des Teilbereichs 58 von der Sicherungseinheit 10 abgedeckt, so dass die Sicherungseinheit 10 ein un planmäßiges Wechselwirken des Schaltmittels 36 mit der Ventiltriebschalteinheit 16 und damit ein unplanmäßiges Schalten der Ventiltriebschalteinheit 16 verhindert. Die Sicherungseinheiten 10, 12 sind also dazu vorgesehen, ein Schalten der Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel zu verhindern. Der Schaltvorgang beginnt damit, dass das Schaltmittel 36 in den Teilbereich 57 einfährt, welcher in den Teilbereich 56 mündet. Über den Teilbereich 56 fährt das Schaltmittel 36 in den Teilbereich 50 ein. Da die Teilbereiche 56, 57, 50 orthogonal zu der Richtung 40 verlaufen, bleiben die Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 bei einem Durchlaufen der Teilbereiche 56, 57, 50 durch das Schaltmittel 36 in die Richtungen 40, 42 unbewegt. Über den Teilbereich 50 spurt das Schaltmittel 36 in den Teilbereich 52 ein. Da der Teilbereich 52 eine Krümmung aufweist, findet ein mechanisches Wechselwirken zwischen dem Schaltmittel 36 und dem Teilbereich 52 und damit der Ventiltriebschalteinheit 14 statt, welches zu einer Verlagerung der Ventiltriebschalteinheit 14 entlang der Nockenwelle 34 in die Richtung 40 relativ zu den Schaltmitteln 36, 38 führt. Aufgrund der Tatsache, dass die Sicherungseinheit 10 einstückig mit der Ventiltriebschalteinheit 14 ausgebildet ist, wird bei der Verlagerung der Ventiltriebschalteinheit 14 entlang der Nockenwelle 34 in die Richtung 40 relativ zu den Schaltmitteln 36, 38 eine Verlagerung der Sicherungseinheit 10 in die Richtung 40 relativ zu der Ventiltriebschalteinheit 16 bewirkt, was eine Abdeckung eines Teils des Teilbereichs 58 aufhebt und aufgrund der Drehung der Nockenwelle 34 zu einem Einfahren des Schaltmittels 36 in den Teilbereich 58 der Ventiltriebschalteinheit 16 fährt. Die Sicherungseinheit 10 ist also dazu vorgesehen, aufgrund eines Wechselwirkens wenigstens eines der Schaltmittel 36, 38 mit der Ventiltriebschalteinheit 14 ein Wechselwirken zwischen einem der Schaltmittel 36, 38 und einer der Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 zu ermöglichen. Nach dem Einspuren des Schaltmittels 36 in den Teilbereich 58 findet aufgrund der Nockenwellendrehung und einer Krümmung des Teilbereichs 58 eine Verlagerung der Ventiltriebschalteinheit 16 in die Richtung 40 relativ den Schaltmitteln 36, 38 statt. Da die Sicherungseinheit 12 einstückig mit der Ventiltriebschalteinheit 16 ausgebildet ist, findet bei der Verlagerung der Ventiltriebschalteinheit 16 ebenfalls eine Verlagerung der Sicherungseinheit 12 in die Richtung 40 statt. Hierdurch wird ein zuvor für das Schaltmittel 38 prinzipiell beaufschlagbarer Teil des Teilbereichs 70 abgedeckt. Die Sicherungseinheit 12 ist also dazu vorgesehen, aufgrund eines Wechselwirkens des Schaltmittels 36 mit der Ventiltriebschalteinheit 16 ein Wechselwirken zwischen dem Schaltmittel 38 und der Ventiltriebschalteinheit 14 zu verhindern. Nach einem Durchlaufen des Teilbereichs 58 fährt das Schaltmittel in den Teilbereich 48, wo es durch ein Ansteigen der Nut aus dem Teilbereich 48 in eine Ausgangsstellung zurückbewegt wird.
Analog verläuft ein Schalten der beiden Ventiltriebschalteinheiten 14, 16 in die Richtung 42. Das Schaltmittel fährt in den Teilbereich 66 und danach in den Teilbereich 64 ein (4), verlagert in dem Teilbereich 60 die Ventiltriebschalteinheit 16 in die Richtung 42, spurt in den freigegebenen Teilbereich 70 ein und verlagert die Ventiltriebschalteinheit 14 in die Richtung 42. Danach wird das Schaltmittel 38 in dem Teilbereich 68 in eine Ausgangsstellung zurückgeschoben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004021375 A1 [0001]

Claims

Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung mit wenigstens einer Sicherungseinheit (10, 12), die dazu vorgesehen ist, ein unplanmäßiges Schalten zumindest einer Ventiltriebschalteinheit (14, 16) zu verhindern.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) dazu vorgesehen ist, ein unplanmäßiges Wechselwirken wenigstens eines Schaltmittels (36, 38) mit der Ventiltriebschalteinheit (14, 16) zu unterbinden.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) dazu vorgesehen ist, ein unplanmäßiges Schalten zumindest einer der Ventiltriebschalteinheiten (14, 16) auf rein mechanische Weise zu verhindern.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) dazu vorgesehen ist, aufgrund eines Wechselwirkens wenigstens eines der Schaltmittel (36, 38) mit der Ventiltriebschalteinheit (14, 16) ein Wechselwirken zwischen einem der Schaltmittel (36, 38) und einer weiteren der Ventiltriebschalteinheiten (14, 16) zu verhindern.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von wenigstens einem Schaltzustand der Ventiltriebschalteinheit (14, 16) wenigstens ein Wechselwirken zwischen der Ventiltriebschalteinheit (14, 16) und wenigstens einem der Schaltmittel (36, 38) zu unterbinden.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) dazu vorgesehen ist, ein Schalten der Ventiltriebschalteinheit (14, 16) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel zu verhindern.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) dazu vorgesehen ist, aufgrund eines Wechselwirkens wenigstens eines Schaltmittels (36, 38) mit der Ventiltriebschalteinheit (14, 16) ein Wechselwirken zwischen einem der Schaltmittel (36, 38) und einer weiteren Ventiltriebschalteinheit (14, 16) zu ermöglichen.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) mit einer Abdeckeinheit (22, 23) identisch ist.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungseinheit (10, 12) einstückig mit der Ventiltriebschalteinheit (14, 16) ausgebildet ist.
Brennkraftmotorenventiltriebumschaltsicherungsverfahren, insbesondere mit einer Brennkraftmotorenventiltriebumschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein unplanmäßiges Schalten zumindest einer Ventiltriebschalteinheit (14, 16) verhindert wird.