Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebbetätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a valve train actuating device according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 10 2009 016 445 A1 ist bereits eine Ventiltriebbetätigungsvorrichtung, insbesondere eine Kraftfahrzeugventiltriebbetätigungsvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit, die zumindest ein Schaltelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, zu einer axialen Verschiebung eines Nockenelements mit einer Schaltkulisse zumindest teilweise in Eingriff gebracht zu werden, und mit einer Sensoreinheit, die für eine Überwachung der axialen Verschiebung vorgesehen ist, bekannt.From the DE 10 2009 016 445 A1 is already a Ventiltriebbetätigungsvorrichtung, in particular a Kraftfahrzeugventiltriebbetätigungsvorrichtung, with at least one switching unit having at least one switching element which is intended to be brought to an axial displacement of a cam member with a shift gate at least partially engaged, and with a sensor unit, which for a Monitoring the axial displacement is known.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Zuverlässigkeit der Überwachung der axialen Verschiebung zu erhöhen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention is in particular the object to increase a reliability of the monitoring of the axial displacement. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the subclaims.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebbetätigungsvorrichtung, insbesondere einer Kraftfahrzeugventiltriebbetätigungsvorrichtung, mit zumindest einer Schalteinheit, die zumindest ein Schaltelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, zu einer axialen Verschiebung zumindest eines Nockenelements mit einer Schaltkulisse zumindest teilweise in Eingriff gebracht zu werden, und mit einer Sensoreinheit, die für eine Überwachung der axialen Verschiebung vorgesehen ist.The invention relates to a valve train operating device, in particular a motor vehicle valve drive actuating device, having at least one switching unit which has at least one switching element which is intended to be at least partially engaged with an axial displacement of at least one cam element with a shift gate, and with a sensor unit , which is intended for monitoring the axial displacement.
Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein Sensorelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Parameter zu erfassen, der von einer auf das zumindest eine Schaltelement wirkenden Kraft zumindest abhängig ist. Dadurch kann ein Verlauf der axialen Verschiebung direkt erkannt werden, wodurch eine Schaltstellung des Schaltelements und des zumindest einen Nockenelements direkt erkannt bzw. diagnostiziert werden kann. Dadurch können eine erfolgreiche und eine misslungene axiale Verschiebung direkt erkannt bzw. diagnostiziert werden, wodurch eine Zuverlässigkeit der Überwachung der axialen Verschiebung erhöht und somit die Überwachung der axialen Verschiebung verbessert werden kann. Vorzugsweise erfolgt durch eine axiale Verschiebung des zumindest einen Nockenelements eine Ventilhubumschaltung. Unter „axial” soll insbesondere axial in Bezug auf eine Rotationsachse, vorteilhaft in Bezug auf eine Rotationsachse des Nockenelements, verstanden werden. Unter einer „Schaltkulisse” soll dabei insbesondere eine Schalteinheit, insbesondere eine mechanische Schalteinheit, zum axialen Verstellen eines Elements verstanden werden, die wenigstens eine Kulissenbahn aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung in eine axiale Verstellkraft umzusetzen. Unter einer „Kulissenbahn” soll insbesondere eine Bahn zur beidseitigen Zwangsführung eines Schaltelements verstanden werden. Die Kulissenbahn ist vorzugsweise in Form eines Stegs, in Form eines Schlitzes und/oder in Form einer Nut ausgebildet. Das Schaltelement ist vorzugsweise in Form eines den Steg umgreifenden Schaltschuhs, in Form eines in den Schlitz eingreifenden Pins und/oder in Form eines in der Nut geführten Pins ausgebildet. Unter „Überwachen einer axialen Verschiebung” soll insbesondere verstanden werden, dass eine vorgesehene axiale Verschiebung des zumindest einen Nockenelements, insbesondere eine vorgesehene Ventilhubumschaltung, auf ihre fehlerfreie Ausführung hin überwacht wird. Unter einem „Parameter” soll insbesondere eine Größe verstanden werden, aus der direkt und/oder indirekt eine Kraft bestimmt werden kann. Unter einem „Parameter, der von einer Kraft zumindest abhängig ist” soll insbesondere auch ein als Kraft ausgebildeter Parameter verstanden werden. Unter „erfassen” soll insbesondere messtechnisch bestimmen verstanden werden. Vorzugsweise ist die Schalteinheit dazu vorgesehen, eine Kraft entlang zumindest eines Kraftflusswegs von dem zumindest einen Schaltelement auf ein Statorgehäuse und von dem Statorgehäuse auf eine Schalteinheitbefestigung weiterzuleiten. Vorteilhafterweise ist die Schalteinheit auf der Schalteinheitbefestigung fest angeordnet und/oder befestigt. Die Schalteinheitbefestigung ist vorteilhaft als ein Motorblock und besonders vorteilhaft als eine Zylinderkopfhaube einer die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung aufweisenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.It is proposed that the sensor unit has at least one sensor element which is provided to detect at least one parameter which is at least dependent on a force acting on the at least one switching element. As a result, a course of the axial displacement can be recognized directly, as a result of which a switching position of the switching element and of the at least one cam element can be directly recognized or diagnosed. Thereby, a successful and a failed axial displacement can be directly recognized or diagnosed, whereby a reliability of the monitoring of the axial displacement can be increased and thus the monitoring of the axial displacement can be improved. Preferably, an axial displacement of the at least one cam element is followed by valve lift switching. By "axial" is meant in particular axially with respect to a rotation axis, advantageously with respect to a rotation axis of the cam element. A "shift gate" should be understood in particular a switching unit, in particular a mechanical switching unit, for the axial displacement of an element having at least one slide track, which is intended to implement a rotational movement in an axial adjustment. A "slide track" is to be understood in particular a track for double-sided positive guidance of a switching element. The slide track is preferably in the form of a web, in the form of a slot and / or in the form of a groove. The switching element is preferably designed in the form of a bridge shoe engaging around the bridge, in the form of a pin engaging in the slot and / or in the form of a pin guided in the slot. By "monitoring an axial displacement" is to be understood, in particular, that an intended axial displacement of the at least one cam element, in particular an intended valve lift changeover, is monitored for its correct execution. A "parameter" is to be understood in particular a size from which a force can be determined directly and / or indirectly. Under a "parameter that is at least dependent on a force" should be understood in particular a trained as a force parameter. By "capture" is meant in particular to determine metrologically. Preferably, the switching unit is provided to forward a force along at least one power flow path from the at least one switching element to a stator housing and from the stator housing to a switching unit mounting. Advantageously, the switching unit is fixedly arranged and / or fixed on the switching unit mounting. The switching unit mounting is advantageously designed as an engine block and particularly advantageously as a cylinder head cover of an internal combustion engine of a motor vehicle having the valve train actuating device. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Sensorelement eine parametersensitive Richtung aufweist, die zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Schaltachse des zumindest einen Schaltelements verläuft. Dadurch kann ein vorteilhaftes Sensorelement bereitgestellt werden. Unter einer „parametersensitiven Richtung” soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, in die das Sensorelement, insbesondere bezüglich des Parameters, sensibel ist und/oder in der das Sensorelement den Parameter erfasst. Vorzugsweise verläuft die parametersensitive Richtung parallel zu der Rotationsachse, insbesondere zu der Rotationsachse des zumindest einen Nockenelements.It is further proposed that the at least one sensor element has a parameter-sensitive direction which extends at least substantially perpendicular to a switching axis of the at least one switching element. As a result, an advantageous sensor element can be provided. A "parameter-sensitive direction" should in particular be understood to mean a direction in which the sensor element, in particular with regard to the parameter, is sensitive and / or in which the sensor element detects the parameter. The parameter-sensitive direction preferably runs parallel to the axis of rotation, in particular to the axis of rotation of the at least one cam element.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zumindest eine Sensorelement richtungssensitiv. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Sensorelement bereitgestellt werden. Unter „richtungssensitiv” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Sensorelement zwischen unterschiedlichen Wirkrichtungen des Parameters und/oder zwischen unterschiedlichen Vorzeichen des Parameters unterscheiden kann.In an advantageous embodiment, the at least one sensor element is directionally sensitive. As a result, a particularly advantageous sensor element can be provided. In this context, "direction-sensitive" should be understood in particular to mean that the sensor element is located between different directions of action of the sensor Parameters and / or distinguish between different signs of the parameter.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit zumindest ein weiteres Schaltelement aufweist und das zumindest eine Sensorelement zumindest teilweise zwischen den beiden Schaltelementen der Schalteinheit angeordnet ist. Dadurch kann die Erfassung des Parameters zwischen zwei Schaltelementen besonders einfach und durch ein einziges Sensorelement realisiert werden, wodurch Kosten, Gewicht, Platz und/oder eine Komplexität reduziert werden können. Unter „zwischen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere bezüglich eines senkrechten Abstands zwischen den zumindest zwei Schaltelementen verstanden werden. Vorzugsweise kann das Sensorelement an einer beliebigen Stelle entlang des Kraftflusswegs zwischen dem zumindest einen Schaltelement und der Schalteinheitbefestigung angeordnet werden.It is further proposed that the switching unit has at least one further switching element and that at least one sensor element is arranged at least partially between the two switching elements of the switching unit. Thereby, the detection of the parameter between two switching elements can be realized particularly easily and by a single sensor element, whereby cost, weight, space and / or complexity can be reduced. In this context, "between" should be understood in particular with regard to a vertical distance between the at least two switching elements. Preferably, the sensor element can be arranged at any point along the power flow path between the at least one switching element and the switching unit mounting.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, mittels des zumindest einen Sensorelements eine fehlerfreie und/oder eine fehlerhafte axiale Verschiebung des zumindest einen Nockenelements zu erkennen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ventiltriebbetätigungsvorrichtung bereitgestellt werden. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit” soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Steuergerät verstanden werden. Unter einem „Steuergerät” soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Grundsätzlich kann die Steuer- und/oder Regeleinheit mehrere untereinander verbundene Steuergeräte aufweisen, die vorzugsweise dazu vorgesehen sind, über ein Bus-System, wie insbesondere ein CAN-Bus-System, miteinander zu kommunizieren. Vorzugsweise bestimmt die Steuer- und/oder Regeleinheit mittels des von dem zumindest einen Sensorelement erfassten Parameters die Schaltstellung des zumindest einen Schaltelements und/oder die Schaltstellung, insbesondere eine axiale Schaltstellung, des zumindest einen Nockenelements. Unter „bestimmen” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Sensoreinheit, insbesondere das zumindest eine Sensorelement, ein von der Steuer- und/oder Regeleinheit auswertbares Signal bereitstellt, mittels dessen die Steuer- und/oder Regeleinheit die Schaltstellung definieren kann.It is also proposed that the valve train actuation device has a control and / or regulating unit which is provided to detect an error-free and / or a faulty axial displacement of the at least one cam element by means of the at least one sensor element. As a result, a particularly advantageous valve train operating device can be provided. A "control and / or regulating unit" is to be understood in particular as a unit having at least one control unit. A "control unit" is to be understood in particular as meaning a unit having a processor unit and a memory unit as well as an operating program stored in the memory unit. In principle, the control and / or regulating unit can have a plurality of interconnected control units, which are preferably provided to communicate with one another via a bus system, in particular a CAN bus system. The control and / or regulating unit preferably determines the switching position of the at least one switching element and / or the switching position, in particular an axial switching position, of the at least one cam element by means of the parameter detected by the at least one sensor element. In this context, "determine" should be understood in particular to mean that the sensor unit, in particular the at least one sensor element, provides a signal that can be evaluated by the control and / or regulating unit, by means of which the control and / or regulating unit can define the switching position.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Diagnosefunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Istverlauf des erfassten Parameters mit wenigstens einem Sollverlauf zu vergleichen. Dadurch kann eine erfolgreiche und eine misslungene bzw. eine fehlerfreie und eine fehlerhafte axiale Verschiebung besonders einfach direkt erkannt werden. Unter einem „Sollverlauf” soll insbesondere ein in der Steuer- und/oder Regeleinheit hinterlegter Wertesatz verstanden werden, der einem zeitlichen Ablauf von Werten des Parameters bei einer fehlerfrei durchgeführten Ventilhubumschaltung entspricht. Vorzugsweise ist der Sollverlauf empirisch ermittelt. Der Sollverlauf kann dabei eine Abhängigkeit von einer Drehzahl der Nockenelemente aufweisen.In particular, it is advantageous if the control and / or regulating unit has a diagnostic function which is provided to compare at least one actual course of the detected parameter with at least one desired course. As a result, a successful and a failed or a fault-free and a faulty axial displacement can be detected particularly easily directly. A "desired course" is to be understood in particular as meaning a value set stored in the control and / or regulating unit, which corresponds to a chronological sequence of values of the parameter in the case of a valve lift changeover performed without errors. Preferably, the desired course is determined empirically. The desired course can have a dependence on a rotational speed of the cam elements.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Verschleißerfassungsfunktion aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine erhöhte Abnutzung zumindest des Schaltelements zu erkennen. Dadurch kann ein erhöhter Verschleiß der Ventiltriebbetätigungsvorrichtung frühzeitig erkannt werden.Furthermore, it is advantageous if the control and / or regulating unit has a wear detection function which is provided to detect at least an increased wear of at least the switching element. As a result, increased wear of the valve train actuating device can be detected early.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Sensorelement als ein kapazitiver Sensor, ein induktiver Sensor, ein Dehnungssensor und/oder ein Beschleunigungssensor ausgebildet ist. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Sensorelement gefunden werden.It is also proposed that the at least one sensor element is designed as a capacitive sensor, an inductive sensor, a strain sensor and / or an acceleration sensor. As a result, a particularly advantageous sensor element can be found.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, 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.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Dabei zeigen:Showing:
1 eine Ventiltriebvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Ventiltriebbetätigungsvorrichtung mit einer Sensoreinheit, 1 a valve drive device with a valve train operating device according to the invention with a sensor unit,
2 die Ventiltriebvorrichtung in einem Schnitt entlang einer Schnittlinie II-II gemäß 1, 2 the valve drive device in a section along a section line II-II according to 1 .
3 schematisch eine Abhängigkeit einer Drehzahl eines durch die Sensoreinheit erfassten Parameters, 3 schematically a dependence of a rotational speed of a parameter detected by the sensor unit,
4 schematisch eine fehlerfreie axiale Verschiebung und 4 schematically an error-free axial displacement and
5 schematisch eine fehlerhafte axiale Verschiebung. 5 schematically a faulty axial displacement.
Die 1 bis 5 zeigen eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Ventiltriebvorrichtung ist als eine Kraftfahrzeugventiltriebvorrichtung ausgebildet. In der 2 ist ein Schnitt entlang einer Schnittlinie II-II gemäß der 1 dargestellt. Die Ventiltriebvorrichtung weist einen schaltbaren Ventilhub auf. Die Ventiltriebvorrichtung weist eine Nockengrundwelle 24 und zwei zur Nockengrundwelle 24 koaxial angeordnete Nockenelemente 15, 16 auf. Die Nockengrundwelle 24 weist eine Rotationsachse 25 auf, die einer Rotationsachse des Nockenelements 15 und einer Rotationsachse des Nockenelements 16 entspricht. Die Nockenelemente 15, 16 sind zur Betätigung von Ventilen der Brennkraftmaschine vorgesehen. Die Nockenelemente 15, 16 bilden jeweils einen Nockenträger aus. Auf den Nockenelementen 15, 16 ist jeweils wenigstens ein Nocken angeordnet, der zumindest zwei Teilnocken mit unterschiedlichen Ventilbetätigungskurven aufweist. Die Nockenelemente 15, 16 sind drehfest und axial verschiebbar auf der Nockengrundwelle 24 angeordnet. Durch eine axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 wird zwischen zwei unterschiedlichen diskreten Ventilhüben, wie beispielsweise zwischen Vollhub und Teilhub, umgeschaltet. In einem Schaltvorgang werden die Nockenelemente 15, 16 sequentiell nacheinander axial verschoben.The 1 to 5 show a valve drive device for an internal combustion engine of a motor vehicle. The valve drive device is designed as a motor vehicle valve drive device. In the 2 is a section along a section line II-II according to the 1 shown. The Valve train device has a switchable valve lift. The valve drive device has a cam base shaft 24 and two to the camshaft 24 coaxially arranged cam elements 15 . 16 on. The cam base shaft 24 has an axis of rotation 25 on, which is an axis of rotation of the cam member 15 and a rotation axis of the cam member 16 equivalent. The cam elements 15 . 16 are provided for actuating valves of the internal combustion engine. The cam elements 15 . 16 each form a cam carrier. On the cam elements 15 . 16 in each case at least one cam is arranged, which has at least two partial cams with different valve actuation curves. The cam elements 15 . 16 are non-rotatable and axially displaceable on the cam base shaft 24 arranged. By an axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 is switched between two different discrete valve strokes, such as between full stroke and partial stroke. In a switching operation, the cam elements 15 . 16 sequentially shifted axially one after the other.
Zur Ventilhubumschaltung weist die Ventiltriebvorrichtung eine Ventiltriebbetätigungsvorrichtung 10 auf. Die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung 10 stellt eine Schaltkraft zur axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 bereit. Die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung 10 ist als eine Kraftfahrzeugventiltriebbetätigungsvorrichtung ausgebildet.For valve lift switching, the valve drive device has a valve train actuating device 10 on. The valve train actuating device 10 provides a switching force for axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 ready. The valve train actuating device 10 is designed as a motor vehicle valve drive actuating device.
Zur axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 weist die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung 10 eine Schalteinheit 11 und eine Schaltkulisse 17 auf. Die Schaltkulisse 17 ist einstückig mit dem Nockenelement 15 und mit dem Nockenwellenelement 16 ausgebildet. Die Schaltkulisse 17 weist zwei Kulissenbahnen auf. Die zwei Kulissenbahnen sind dazu vorgesehen, die Nockenelemente 15, 16 in zwei entgegengesetzte axiale Richtungen zu verschieben. Die Kulissenbahnen weisen zur Bereitstellung der Schaltkraft jeweils eine axiale und eine radiale Richtungskomponente auf. Die Kulissenbahnen sind jeweils als eine Nut ausgebildet.For axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 has the valve train operating device 10 a switching unit 11 and a shift gate 17 on. The shift gate 17 is integral with the cam member 15 and with the camshaft element 16 educated. The shift gate 17 has two slide tracks. The two slide tracks are provided to the cam elements 15 . 16 to move in two opposite axial directions. The slide tracks each have an axial and a radial direction component to provide the switching force. The slide tracks are each formed as a groove.
Zur Bereitstellung der Schaltkraft weist die Schalteinheit 11 zwei Betätigungsaktuatoren 26, 27 auf. Die Betätigungsaktuatoren 26, 27 weisen jeweils eine Schaltstellung und eine Neutralstellung auf. In den 1 und 2 ist der Betätigungsaktuator 26 in der Neutralstellung und der Betätigungsaktuator 27 in der Schaltstellung geschaltet.To provide the switching force, the switching unit 11 two actuation actuators 26 . 27 on. The actuation actuators 26 . 27 each have a switching position and a neutral position. In the 1 and 2 is the actuation actuator 26 in the neutral position and the Betätigungsaktuator 27 switched in the switching position.
Die Schalteinheit 11 weist weiter ein Statorgehäuse 28 mit zwei Gehäuseelementen 29, 30 auf. Die zwei Betätigungsaktuatoren 26, 27 sind in dem Statorgehäuse 28 integriert. Das Statorgehäuse 28 ist fest mit einem nicht näher dargestellten Motorblock der Brennkraftmaschine, insbesondere fest mit einer Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine, verbunden. In der 2 ist die Schalteinheit 11 in einem Längsschnitt durch den Betätigungsaktuator 26 entlang der Schnittlinie II-II dargestellt. Grundsätzlich kann die Schalteinheit 11 auch zwei Statorgehäuse aufweisen, in denen jeweils ein Betätigungsaktuator 26, 27 integriert ist.The switching unit 11 further includes a stator housing 28 with two housing elements 29 . 30 on. The two actuation actuators 26 . 27 are in the stator housing 28 integrated. The stator housing 28 is firmly connected to an engine block of the internal combustion engine, not shown in detail, in particular fixed to a cylinder head cover of the internal combustion engine. In the 2 is the switching unit 11 in a longitudinal section through the Betätigungsaktuator 26 shown along the section line II-II. Basically, the switching unit 11 also have two stator housing, in each of which a Betätigungsaktuator 26 . 27 is integrated.
Die Betätigungsaktuatoren 26, 27 sind zur Verschiebung der Nockenelemente 15, 16 in zwei entgegengesetzte axiale Richtungen vorgesehen. Zur axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 wird, je nachdem in welche Richtung verschoben werden soll, der Betätigungsaktuator 26 oder der Betätigungsaktuator 27 in die Schaltstellung geschaltet.The actuation actuators 26 . 27 are for shifting the cam elements 15 . 16 provided in two opposite axial directions. For axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 is, depending on which direction to move, the Betätigungsaktuator 26 or the Betätigungsaktuator 27 switched to the switching position.
Die zwei Betätigungsaktuatoren 26, 27 sind analog ausgebildet, weswegen lediglich der Betätigungsaktuator 26 näher erläutert wird. Der Betätigungsaktuator 26 ist bistabil. Der Betätigungsaktuator 26 weist ein Schaltelement 12 auf. Das Schaltelement 12 weist eine Schaltachse 22 auf. Das Schaltelement 12 ist entlang seiner Schaltachse 22 verschiebbar in dem Statorgehäuse 28 angeordnet. Durch eine Verschiebung des Schaltelements 12 entlang der Schaltachse 22 wird das Schaltelement 12 mit der Schaltkulisse 17 in Eingriff gebracht oder aus der Schaltkulisse 17 zurückgezogen. Die Schaltachse 22 des Schaltelements 12 des Betätigungsaktuators 26 ist parallel zu einer Schaltachse eines Schaltelements 13 des Betätigungsaktuators 27 angeordnet. Die Schaltachse 22 des Schaltelements 12 ist parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Schalteinheit 11 angeordnet. Die Haupterstreckungsrichtung der Schalteinheit 11 und die Haupterstreckungsrichtung des Betätigungsaktuators 26 sind parallel zueinander. Die Schaltachse 22 des Schaltelements 12 ist senkrecht zu der Rotationsachse 25 der Nockengrundwelle 24 angeordnet und damit insbesondere auch senkrecht zu der axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 angeordnet.The two actuation actuators 26 . 27 are formed analogously, so only the Betätigungsaktuator 26 is explained in more detail. The actuation actuator 26 is bistable. The actuation actuator 26 has a switching element 12 on. The switching element 12 has a switching axis 22 on. The switching element 12 is along its switching axis 22 slidable in the stator housing 28 arranged. By a shift of the switching element 12 along the switching axis 22 becomes the switching element 12 with the shift gate 17 engaged or from the shift gate 17 withdrawn. The switching axis 22 of the switching element 12 the Betätigungsaktuators 26 is parallel to a switching axis of a switching element 13 the Betätigungsaktuators 27 arranged. The switching axis 22 of the switching element 12 is parallel to a main extension direction of the switching unit 11 arranged. The main extension direction of the switching unit 11 and the main extension direction of the actuating actuator 26 are parallel to each other. The switching axis 22 of the switching element 12 is perpendicular to the axis of rotation 25 the cam base shaft 24 arranged and thus in particular also perpendicular to the axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 arranged.
In der Schaltstellung des Betätigungsaktuators 26 greift das Schaltelement 12 in die entsprechende Kulissenbahn der Schaltkulisse 17 ein, wodurch eine Drehbewegung der Nockenelemente 15, 16 in eine axiale Bewegung der Nockenelemente 15, 16 umgewandelt wird. Die Nockenelemente 15, 16 werden dadurch axial entlang der Rotationsachse 25 verschoben. In der Schaltstellung des Betätigungsaktuators 26 ist das Schaltelement 12 ausgefahren. Das in die Kulissenbahn eingreifende Schaltelement 12 wird beidseitig von der Kulissenbahn der Schaltkulisse 17 zwangsgeführt. In der Neutralstellung des Betätigungsaktuators 26 ist das Schaltelement 12 aus der Schaltkulisse 17 zurückgezogen. Das Schaltelement 12 ist als ein Schaltpin ausgebildet.In the switching position of Betätigungsaktuators 26 engages the switching element 12 in the appropriate slide track of the shift gate 17 a, whereby a rotational movement of the cam elements 15 . 16 in an axial movement of the cam elements 15 . 16 is converted. The cam elements 15 . 16 thereby become axially along the axis of rotation 25 postponed. In the switching position of Betätigungsaktuators 26 is the switching element 12 extended. The engaging in the slide track switching element 12 is on both sides of the slide track of the shift gate 17 forced out. In the neutral position of the actuating actuator 26 is the switching element 12 from the shift gate 17 withdrawn. The switching element 12 is designed as a switching pin.
Der Betätigungsaktuator 26 weist eine Elektromagneteinheit 31 und eine Ankereinheit 32 auf. Die Elektromagneteinheit 31 umfasst eine Spule 33 und einen Spulenkern 34, mittels dessen ein durch die Spule 33 erzeugbares Spulenmagnetfeld verstärkt wird. Der Spulenkern 34 besteht aus einem magnetisierbaren Material. Er ist einstückig mit dem ersten Gehäuseelement 29 des Statorgehäuses 28 ausgebildet. Die Spule 33 der Elektromagneteinheit 31 ist als eine Schaltspule ausgebildet. Die Spule 33 ist zur Schaltung bzw. zur Einstellung der Ventilhübe vorgesehen. Sie ist zur Bereitstellung einer Kraft zur Verschiebung des Schaltelements 12 entlang der Schaltachse 22 vorgesehen. Die Elektromagneteinheit 31 ist fest mit dem Statorgehäuse 28 verbunden.The actuation actuator 26 has a solenoid unit 31 and an anchor unit 32 on. The electromagnet unit 31 includes a coil 33 and a coil core 34 , by means of which one through the coil 33 producible coil magnetic field is amplified. The coil core 34 consists of a magnetizable material. It is integral with the first housing element 29 of the stator housing 28 educated. The sink 33 the electromagnet unit 31 is designed as a switching coil. The sink 33 is intended for switching or for adjusting the valve strokes. It is for providing a force for shifting the switching element 12 along the switching axis 22 intended. The electromagnet unit 31 is fixed to the stator housing 28 connected.
Die Ankereinheit 32 weist einen Permanentmagneten 35 auf. Der Permanentmagnet 35 stellt ein Permanentmagnetfeld bereit. Der Permanentmagnet 35 ist fest mit dem Schaltelement 12 verbunden. Der Permanentmagnet 35 ist entlang der Schaltachse 22 des Schaltelements 12 verschiebbar in dem Statorgehäuse 28 angeordnet.The anchor unit 32 has a permanent magnet 35 on. The permanent magnet 35 provides a permanent magnetic field. The permanent magnet 35 is fixed to the switching element 12 connected. The permanent magnet 35 is along the switching axis 22 of the switching element 12 slidable in the stator housing 28 arranged.
Ist die Spule 33 unbestromt, wechselwirkt der Permanentmagnet 35 mit einem umgebenden Material des Statorgehäuses 28. In der Neutralstellung des Betätigungsaktuators 26 wechselwirkt der Permanentmagnet 35 insbesondere mit dem Spulenkern 34 der Elektromagneteinheit 31. In der Schaltstellung des Betätigungsaktuators 26 wechselwirkt der Permanentmagnet 35 insbesondere mit dem Statorgehäuse 28. Der Permanentmagnet 35 wechselwirkt in der Schaltstellung des Betätigungsaktuators 26 insbesondere mit dem Gehäuseelement 30 des Statorgehäuses 28. In einem unbestromten Betriebszustand der Spule 33 stabilisiert der Permanentmagnet 35 das Schaltelement 12 in der Schaltstellung des Betätigungsaktuators 26 bzw. in der Neutralstellung des Betätigungsaktuators 26. Der Betätigungsaktuator 26 ist als ein bistabiles System ausgeführt, das in einem unbestromten Zustand der Schaltstellung oder der Neutralstellung zustrebt.Is the coil 33 de-energized, the permanent magnet interacts 35 with a surrounding material of the stator housing 28 , In the neutral position of the actuating actuator 26 the permanent magnet interacts 35 especially with the coil core 34 the electromagnet unit 31 , In the switching position of Betätigungsaktuators 26 the permanent magnet interacts 35 in particular with the stator housing 28 , The permanent magnet 35 interacts in the switching position of Betätigungsaktuators 26 in particular with the housing element 30 of the stator housing 28 , In a de-energized operating state of the coil 33 stabilizes the permanent magnet 35 the switching element 12 in the switching position of Betätigungsaktuators 26 or in the neutral position of Betätigungsaktuators 26 , The actuation actuator 26 is designed as a bistable system, which strives in a de-energized state of the switching position or the neutral position.
In einem Betriebszustand, in dem die Elektromagneteinheit 31 bestromt ist, wechselwirkt das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten 35 mit dem Spulenmagnetfeld der Spule 33. Abhängig von einer Polarisierung des Permanentmagneten 35 und der Elektromagneteinheit 31 kann dabei eine anziehende Kraft und eine abstoßende Kraft realisiert werden. Eine Polarisierung der Elektromagneteinheit 31 lässt sich mittels einer Stromrichtung, mit der die Spule 33 bestromt wird, einstellen. Um den Betätigungsaktuator 26 von der Neutralstellung in die Schaltstellung zu schalten und damit das Schalelement 12 von seiner Neutralstellung in die Schaltstellung auszufahren, wird die Spule 33 in der Stromrichtung bestromt, für die zwischen der Elektromagneteinheit 31 und dem Permanentmagneten 35 eine abstoßende Kraft wirkt.In an operating condition in which the solenoid unit 31 is energized, the permanent magnetic field of the permanent magnet interacts 35 with the coil magnetic field of the coil 33 , Dependent on a polarization of the permanent magnet 35 and the solenoid unit 31 It can be realized an attractive force and a repulsive force. A polarization of the solenoid unit 31 can be achieved by means of a current direction with which the coil 33 energized, adjust. To the Betätigungsaktuator 26 to switch from the neutral position to the switching position and thus the formwork element 12 From his neutral position in the switching position extend, the coil 33 energized in the current direction, for the between the solenoid unit 31 and the permanent magnet 35 a repulsive force works.
Befindet sich der Betätigungsaktuator 26 und damit das Schaltelement 12 in der Schaltstellung, wirkt durch die axiale Richtungskomponente die Drehbewegung der Nockenelemente 15, 16 als eine axial wirkende Kraft, mittels der die Nockenelemente 15, 16 axial verschoben werden und somit die axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 stattfindet. Um nach einem Verschieben der Nockenelemente 15, 16 den Betätigungsaktuator 26 in die Neutralstellung zu schalten und damit das Schaltelement 12 in seine Neutralstellung zu bewegen, weisen die Kulissenbahnen der Schaltkulisse 17 jeweils ein Ausspursegment auf, in dem ein Nutgrund 36 bis auf ein Grundkreisniveau 23 ansteigt (vgl. 2). Durch das Ausspursegment wirkt auf das Schaltelement 12 eine Kraft, die den Betätigungsaktuator 26 in die Neutralstellung schaltet und somit das Schaltelement 12 in seine Neutralstellung zurückbewegt.Is the Betätigungsaktuator 26 and thus the switching element 12 in the switching position, the rotational movement of the cam elements acts through the axial direction component 15 . 16 as an axially acting force, by means of which the cam elements 15 . 16 be moved axially and thus the axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 takes place. To after a displacement of the cam elements 15 . 16 the Betätigungsaktuator 26 to switch to the neutral position and thus the switching element 12 move to its neutral position, have the slide tracks of the shift gate 17 each a Ausspursegment in which a groove bottom 36 down to a base circle level 23 rises (cf. 2 ). Through the Ausspursegment acts on the switching element 12 a force that drives the actuator 26 switches to the neutral position and thus the switching element 12 moved back to its neutral position.
Der Betätigungsaktuator 26 weist weiter eine Federeinheit 37 auf. Die Federeinheit 37 ist ebenfalls zur Bereitstellung einer Kraft zur Verschiebung des Schaltelements 12 entlang der Schaltachse 22 vorgesehen. Die Federeinheit 37 ist wirkungsmäßig zwischen der Elektromagneteinheit 31 und der Ankereinheit 32 angeordnet. Die Federeinheit 37 ist wirkungsmäßig zwischen den Gehäuseelementen 29, 30 angeordnet. Die Kraft der Federeinheit 37 ist in eine Richtung gerichtet, die einer Richtung der abstoßenden Kraft zwischen der Elektromagneteinheit 31 und der Ankereinheit 32 entspricht. Die Richtung der Kraft der Federeinheit 37 ist parallel zu der Schaltachse 22 angeordnet. Mittels der Federeinheit 37 wird das Bewegen des Schaltelements 12 in die Schaltstellung beschleunigt. Die Federeinheit 37 umfasst ein als Spiralfeder ausgebildetes Federelement 38.The actuation actuator 26 further has a spring unit 37 on. The spring unit 37 is also for providing a force for displacement of the switching element 12 along the switching axis 22 intended. The spring unit 37 is effective between the solenoid unit 31 and the anchor unit 32 arranged. The spring unit 37 is effective between the housing elements 29 . 30 arranged. The power of the spring unit 37 is directed in one direction, the one direction of the repulsive force between the solenoid unit 31 and the anchor unit 32 equivalent. The direction of the force of the spring unit 37 is parallel to the switching axis 22 arranged. By means of the spring unit 37 will move the switching element 12 accelerated to the switching position. The spring unit 37 comprises a spring element designed as a spiral spring 38 ,
Zur Überwachung der axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 weist die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung 10 eine Sensoreinheit 18 auf. Die Sensoreinheit 18 umfasst ein Sensorelement 19. Das Sensorelement 19 erfasst einen Parameter 20, der von einer auf das Schaltelement 12 und das Schaltelement 13 wirkenden Kraft abhängig ist. Der Parameter 20 hängt dabei insbesondere von einer Kraft ab, die in einer Richtung senkrecht zu den Schaltachsen 22 der Schaltelemente 12, 13 wirkt. Der Parameter 20 ist als eine axiale Bewegung des Schaltelements 12 und des Schaltelements 13 ausgebildet. Über den Parameter wird die axiale Bewegung der Schaltelemente 12, 13 und damit eine parallel zu der Rotationsachse 25 wirkende Kraft erfasst. Bei einer axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 verändert sich der Parameter 20. Der Parameter 20 gibt damit eine Kraft, die bei der axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 entsteht, wieder.For monitoring the axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 has the valve train operating device 10 a sensor unit 18 on. The sensor unit 18 includes a sensor element 19 , The sensor element 19 captures a parameter 20 from one to the switching element 12 and the switching element 13 acting force is dependent. The parameter 20 depends in particular on a force that is in a direction perpendicular to the switching axes 22 the switching elements 12 . 13 acts. The parameter 20 is as an axial movement of the switching element 12 and the switching element 13 educated. The parameter determines the axial movement of the switching elements 12 . 13 and thus one parallel to the axis of rotation 25 detected acting force. With an axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 the parameter changes 20 , The parameter 20 thus gives a force in the axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 arises, again.
Der Parameter 20 weist eine Abhängigkeit von einer Drehzahl auf. Je höher die Drehzahl ist, desto höher sind Parameterpeaks des Parameters 20. Die Drehzahl ist als eine Nockenwellendrehzahl ausgebildet. Die Abhängigkeit des Parameters 20 von der Drehzahl ist in der 3 dargestellt. In der 3 ist der erfasste Parameter 20 für vier verschiedene Drehzahlen gegen eine Nockenwellenposition bzw. einen Nockenwellenwinkel aufgezeigt. Eine Höhe bzw. ein Wert des Parameters 20 ist auf einer Ordinatenachse 39 und die Nockenwellenposition bzw. der Nockenwellenwinkel auf einer Abszissenachse 40 dargestellt.The parameter 20 has a dependence on a speed. The higher the speed, the higher are parameter peaks of the parameter 20 , The speed is designed as a camshaft speed. The dependence of the parameter 20 from the speed is in the 3 shown. In the 3 is the detected parameter 20 for four different speeds against a camshaft position or a camshaft angle shown. A height or value of the parameter 20 is on an ordinate axis 39 and the camshaft position or the camshaft angle on an abscissa axis 40 shown.
Während einer Ventilhubumschaltung weist der Parameter 20 einen zeitlichen Verlauf auf. In 3 ist ein schematischer Istverlauf 41 des Parameters 20 während einer Ventilhubumschaltung bei einer ersten Drehzahl, ein schematischer Istverlauf 42 des Parameters 20 bei einer zweiten Drehzahl, ein schematischer Istverlauf 43 des Parameters 20 bei einer dritten Drehzahl und ein schematischer Istverlauf 44 des Parameters 20 bei einer vierten Drehzahl dargestellt. Beim Vergleich der vier Drehzahlen ist die erste Drehzahl am kleinsten und die vierte Drehzahl am größten ausgebildet. Der Parameterpeak des Istverlaufs 41 weist somit den kleinsten Wert und der Parameterpeak des Istverlaufs 44 den größten Wert auf. Beim Vergleich der vier Drehzahlen ist die zweite Drehzahl größer als die erste Drehzahl und kleiner als die dritte Drehzahl. Der Parameterpeak des Istverlaufs 42 weist somit einen größeren Wert als der Parameterpeak des Istverlaufs 41 und einen kleineren Wert als der Parameterpeak des Istverlaufs 43 auf.During valve lift switching, the parameter indicates 20 a time course. In 3 is a schematic actual course 41 of the parameter 20 during a valve lift at a first speed, a schematic actual course 42 of the parameter 20 at a second speed, a schematic actual course 43 of the parameter 20 at a third speed and a schematic actual course 44 of the parameter 20 shown at a fourth speed. When comparing the four speeds, the first speed is the smallest and the fourth speed is the largest. The parameter peak of the actual course 41 thus has the smallest value and the parameter peak of the actual course 44 the greatest value. When comparing the four speeds, the second speed is greater than the first speed and less than the third speed. The parameter peak of the actual course 42 thus has a greater value than the parameter peak of the actual course 41 and a smaller value than the parameter peak of the actual course 43 on.
Das Sensorelement 19 ist fest mit dem Statorgehäuse 28 verbunden. Das Sensorelement 19 ist als ein Kraftmesselement ausgebildet. Das Sensorelement 19 ist zur Messung eines Kraftimpulses vorgesehen. Mittels des Sensorelements 19 kann ein auf das Schaltelement 12 und ein auf das Schaltelement 13 wirkender Kraftimpuls gemessen werden. Das Sensorelement 19 ist als ein kapazitiver Sensor ausgebildet. Grundsätzlich kann das Sensorelement 19 auch als ein anderes, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Kraftmesselement ausgebildet werden, wie beispielsweise als ein induktiver Sensor, als ein Dehnungssensor oder als ein Beschleunigungssensor.The sensor element 19 is fixed to the stator housing 28 connected. The sensor element 19 is designed as a force measuring element. The sensor element 19 is intended to measure a force pulse. By means of the sensor element 19 can one on the switching element 12 and one on the switching element 13 acting force pulse can be measured. The sensor element 19 is designed as a capacitive sensor. In principle, the sensor element 19 also as another force measuring element which appears expedient to the person skilled in the art, for example as an inductive sensor, as a strain sensor or as an acceleration sensor.
Das Sensorelement 19 weist eine parametersensitive Richtung 21 auf. Die parametersensitive Richtung 21 verläuft senkrecht zu der Schaltachse 22 des Schaltelements 12 und der Schaltachse des Schaltelements 13. Sie verläuft parallel zu der Rotationsachse 25 der Nockengrundwelle 24. Die parametersensitive Richtung 21 verläuft damit parallel zu der axialen Verschiebung 14.The sensor element 19 has a parameter-sensitive direction 21 on. The parameter-sensitive direction 21 runs perpendicular to the switching axis 22 of the switching element 12 and the switching axis of the switching element 13 , It runs parallel to the axis of rotation 25 the cam base shaft 24 , The parameter-sensitive direction 21 runs parallel to the axial displacement 14 ,
Das Sensorelement 19 ist richtungssensitiv, wodurch das Sensorelement 19 unterschiedliche Vorzeichen des erfassten Parameters 20 entlang der parametersensitiven Richtung 21 erkennt. Das Sensorelement 19 erfasst den Parameter 20 in zwei zueinander entgegengesetzte Wirkrichtungen des Parameters 20.The sensor element 19 is directionally sensitive, reducing the sensor element 19 different signs of the detected parameter 20 along the parameter sensitive direction 21 recognizes. The sensor element 19 captures the parameter 20 in two mutually opposite effective directions of the parameter 20 ,
Über das Sensorelement 19 wird damit die Kraft, die entlang der parametersensitiven Richtung 21 auf die Schaltelemente 12, 13 wirkt, erfasst. Mittels des Sensorelements 19 ist während der Ventilhubumschaltung die von den Nockenelementen 15, 16 auf die Schaltelemente 12, 13 ausgeübte axiale Kraft erfassbar. Die axiale Kraft verläuft dabei parallel zur Rotationsachse 25.About the sensor element 19 it will force along the parameter sensitive direction 21 on the switching elements 12 . 13 acts, recorded. By means of the sensor element 19 is during the valve lift switching that of the cam elements 15 . 16 on the switching elements 12 . 13 exerted axial force detectable. The axial force runs parallel to the axis of rotation 25 ,
Das Sensorelement 19 ist entlang der Rotationsachse 25 zwischen dem Schaltelement 12 des Betätigungsaktuators 26 und dem Schaltelement 13 des Betätigungsaktuators 27 angeordnet. Es ist damit entlang einer Richtung, die von der Schaltachse 22 des Schaltelements 12 senkrecht zu der Schaltachse des Schaltelements 13 verläuft, räumlich zwischen den Schaltelementen 12, 13 angeordnet. Das Sensorelement 19 ist zwischen einem das Schaltelement 12 umgebenden Material des Gehäuseelements 30 und einem das Schaltelement 13 umgebenden Material des Gehäuseelements 30 angeordnet.The sensor element 19 is along the axis of rotation 25 between the switching element 12 the Betätigungsaktuators 26 and the switching element 13 the Betätigungsaktuators 27 arranged. It is thus along a direction, that of the switching axis 22 of the switching element 12 perpendicular to the switching axis of the switching element 13 runs, spatially between the switching elements 12 . 13 arranged. The sensor element 19 is between a the switching element 12 surrounding material of the housing element 30 and one the switching element 13 surrounding material of the housing element 30 arranged.
Grundsätzlich kann die Schalteinheit 11 auch mehrere Sensorelemente aufweisen, die jeweils eine parametersensitive Richtung umfassen. Beispielsweise kann die Schalteinheit 11 zwei Sensorelemente aufweisen, die jeweils einem der Schaltelemente 12, 13 zugeordnet sind. Vorteilhafterweise ist dabei ein Sensorelement zwischen dem Schaltelement 12 und dem Statorgehäuse 28, insbesondere dem Gehäuseelement 30 des Statorgehäuses 28, und ein Sensorelement zwischen dem Schaltelement 13 und dem Statorgehäuse 28, insbesondere dem Gehäuseelement 30 des Statorgehäuses 28 angeordnet. Weiter ist auch eine Ausgestaltung mit einem Schaltelement und einem Sensorelement denkbar. Das zumindest eine Sensorelement kann grundsätzlich überall im Kraftfluss zwischen dem Schaltelement 12 und/oder dem Schaltelement 13 und dem Statorgehäuse 28 angeordnet werden. Insbesondere ist auch eine Anordnung des zumindest einen Sensorelements zwischen dem Statorgehäuse 28 und dem Motorblock, insbesondere zwischen dem Statorgehäuse 28 und der Zylinderkopfhaube, denkbar.Basically, the switching unit 11 also have a plurality of sensor elements, each comprising a parameter-sensitive direction. For example, the switching unit 11 have two sensor elements, each one of the switching elements 12 . 13 assigned. Advantageously, a sensor element between the switching element 12 and the stator housing 28 , in particular the housing element 30 of the stator housing 28 , and a sensor element between the switching element 13 and the stator housing 28 , in particular the housing element 30 of the stator housing 28 arranged. Furthermore, an embodiment with a switching element and a sensor element is also conceivable. The at least one sensor element can basically everywhere in the power flow between the switching element 12 and / or the switching element 13 and the stator housing 28 to be ordered. In particular, an arrangement of the at least one sensor element between the stator housing 28 and the engine block, especially between the stator housing 28 and the cylinder head cover, conceivable.
Zur Überwachung bzw. zur Diagnose der Ventilhubumschaltung weist die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung 10 eine nicht näher dargestellte Steuer- und Regeleinheit auf. Die Steuer- und Regeleinheit erkennt mittels des Sensorelements 19 eine fehlerfreie und eine fehlerhafte axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 und damit eine fehlerfreie und eine fehlerhafte Ventilhubumschaltung. Die Steuer- und Regeleinheit ist mittels einer Kommunikationsleitung mit dem Sensorelement 19 der Sensoreinheit 18 verbunden.For monitoring or for the diagnosis of the valve lift switching, the valve train actuating device 10 a non-illustrated control unit. The control unit detects by means of the sensor element 19 an error-free and a faulty axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 and thus a faultless and a faulty valve lift. The control unit is by means of a Communication line with the sensor element 19 the sensor unit 18 connected.
Zur Erkennung einer fehlerfreien und einer fehlerhaften axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 vergleicht die Steuer- und Regeleinheit einen Sollverlauf 46, 48 des Parameters 20 mit einem Istverlauf 45, 47 des durch das Sensorelement 19 erfassten Parameters 20. Der Sollverlauf 46, 48 ist parametrisiert mit einer Abhängigkeit von der Drehzahl in der Steuer- und Regeleinheit hinterlegt. Zum Vergleichen des Sollverlaufs 46, 48 des Parameters 20 mit dem Istverlauf 45, 47 des Parameters 20 weist die Steuer- und Regeleinheit eine Diagnosefunktion auf. Die Diagnosefunktion der Steuer- und Regeleinheit vergleicht dabei den Istverlauf 45, 47 des erfassten Parameters 20 mit dem Sollverlauf 46, 48, der an die Drehzahl angepasst wurde, bei der der Parameter 20 von dem Sensorelement 19 erfasst wurde.To detect a faultless and a faulty axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 the control unit compares a desired course 46 . 48 of the parameter 20 with an actual course 45 . 47 of the sensor element 19 recorded parameter 20 , The target course 46 . 48 is parameterized with a dependency on the speed stored in the control unit. For comparing the desired course 46 . 48 of the parameter 20 with the actual course 45 . 47 of the parameter 20 the control unit has a diagnostic function. The diagnostic function of the control unit compares the actual course 45 . 47 of the detected parameter 20 with the target course 46 . 48 , which was adapted to the speed at which the parameter 20 from the sensor element 19 was recorded.
Da ein Zeitpunkt eines Auftretens des Parameters 20 durch die Schaltkulisse 17 und durch eine Anordnung der Nockenwellenelemente 15, 16 geometrisch eindeutig definiert ist und somit bei fehlerfreier axialer Verschiebung 14 immer zur gleichen Nockenwellenposition bzw. zu gleichen Nockenwellenwinkeln erfolgt, erkennt die Steuer- und Regeleinheit mittels der Diagnosefunktion eine fehlerhafte axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 durch eine Abweichung des Istverlaufs 45, 47 des Parameters 20 von einem Sollverlauf 46, 48 des Parameters 20.Since a time of occurrence of the parameter 20 through the shift gate 17 and by an arrangement of the camshaft elements 15 . 16 geometrically uniquely defined and thus with error-free axial displacement 14 always takes place at the same camshaft position or at the same camshaft angles, recognizes the control unit by means of the diagnostic function a faulty axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 by a deviation of the actual course 45 . 47 of the parameter 20 from a target course 46 . 48 of the parameter 20 ,
In der Steuer- und Regeleinheit ist dabei ein Toleranzbereich hinterlegt, innerhalb dessen der Istverlauf 45, 47 dem Sollverlauf 46, 48 entsprechen muss, um einen Schaltvorgang und somit die axiale Verschiebung 14 als fehlerfrei zu definieren. Erkennt die Steuer- und Regeleinheit eine Abweichung zwischen dem Istverlauf 45, 47 und dem Sollverlauf 46, 48, der außerhalb des Toleranzbereichs liegt, wird der Schaltvorgang und somit die axiale Verschiebung 14 als fehlerhaft deklariert. Der Toleranzbereich erlaubt eine Abweichung des Istverlaufs 45, 47 des erfassten Parameters 20 von dem Sollverlauf 46, 48 von maximal 21 Prozent, vorteilhaft von maximal 10 Prozent und besonders vorteilhaft von maximal 5 Prozent. Befindet sich der Istverlauf 45, 47 des erfassten Parameters 20 innerhalb des Toleranzbereichs, erkennt die Steuer- und Regeleinheit eine fehlerfreie axiale Verschiebung 14.In the control unit, a tolerance range is stored, within which the actual course 45 . 47 the target course 46 . 48 must correspond to a switching operation and thus the axial displacement 14 to be defined as error-free. Detects the control unit a deviation between the actual course 45 . 47 and the target course 46 . 48 , which is outside the tolerance range, the switching operation and thus the axial displacement 14 declared as incorrect. The tolerance range allows a deviation of the actual course 45 . 47 of the detected parameter 20 from the target course 46 . 48 of a maximum of 21 percent, advantageously of a maximum of 10 percent and most advantageously of a maximum of 5 percent. Is the actual course 45 . 47 of the detected parameter 20 within the tolerance range, the control unit detects an error-free axial displacement 14 ,
Zur Erkennung einer erhöhten Abnutzung der Schaltelemente 12, 13 der Betätigungsaktuatoren 26, 27 und einer erhöhten Abnutzung der Schaltkulisse 17 weist die Steuer- und Regeleinheit eine Verschleißerfassungsfunktion auf. Die Verschleißerfassungsfunktion vergleicht die Parameterpeaks des Istverlaufs 45, 47 des erfassten Parameters 20 mit Parameterpeaks des Sollverlaufs 46, 48 des Parameters 20. Die Verschleißerfassungsfunktion vergleicht die Parameterpeaks des Istverlaufs 45, 47 des erfassten Parameters 20 mit den Parameterpeaks des Sollverlaufs 46, 48 des Parameters 20, die bei einer Drehzahl ermittelt wurde bzw. die einer Drehzahl zugeordnet wurde, die der Drehzahl entspricht, bei der der Parameter 20 durch das Sensorelement 19 erfasst wurde. Die Steuer- und Regeleinheit vergleicht die Parameterpeaks und somit die Werte des erfassten Istverlaufs 45, 47 mit den Parameterpeaks und somit den Werten des Sollverlaufs 46, 48. Ist ein Parameterpeak des Istverlaufs 45, 47 größer als der zugehörige Parameterpeak des Sollverlaufs 46, 48, erkennt die Steuer- und Regeleinheit mittels der Verschleißerfassungsfunktion eine erhöhte Abnutzung. Ein erhöhter Verschleiß der Schaltelemente 12, 13 und der Schaltkulisse 17 wird dabei ebenfalls als eine fehlerhafte axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 deklariert.To detect increased wear of the switching elements 12 . 13 the actuation actuators 26 . 27 and increased wear of the shift gate 17 the control unit has a wear detection function. The wear detection function compares the parameter peaks of the actual course 45 . 47 of the detected parameter 20 with parameter peaks of the nominal curve 46 . 48 of the parameter 20 , The wear detection function compares the parameter peaks of the actual course 45 . 47 of the detected parameter 20 with the parameter peaks of the nominal curve 46 . 48 of the parameter 20 , which was determined at a speed or was assigned to a speed corresponding to the speed at which the parameter 20 through the sensor element 19 was recorded. The control unit compares the parameter peaks and thus the values of the detected actual course 45 . 47 with the parameter peaks and thus the values of the desired course 46 . 48 , Is a parameter peak of the actual course 45 . 47 greater than the associated parameter peak of the target profile 46 . 48 , the control unit recognizes increased wear by means of the wear detection function. An increased wear of the switching elements 12 . 13 and the shift gate 17 is also considered as a faulty axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 declared.
Zur Reduzierung einer erhöhten Abnutzung der Schaltelemente 12, 13 und der Schaltkulisse 17 weist die Steuer- und Regeleinheit eine Verschleißminderungsfunktion auf. Die Verschleißminderungsfunktion leitet bei einer durch die Verschleißerfassungsfunktion erkannten erhöhten Abnutzung Maßnahmen ein, die den erhöhten Verschleiß reduzieren. Die Maßnahmen sind beispielsweise als eine Reduzierung einer Häufigkeit der axialen Verschiebung 14 und damit als eine Reduzierung einer Häufigkeit der Ventilhubumschaltung und/oder als eine Reduzierung einer maximalen Drehzahl, bei der eine axiale Verschiebung 14 durchgeführt wird, und/oder als Ähnliches ausgebildet. Zudem wird in einem Fehlerspeicher der Steuer- und Regeleinheit ein entsprechender Fehlercode hinterlegt.To reduce increased wear of the switching elements 12 . 13 and the shift gate 17 The control unit has a wear-reducing function. The wear reduction function introduces measures to reduce the increased wear when the wear detected by the wear detection function increases. The measures are, for example, as a reduction of a frequency of axial displacement 14 and thus as a reduction of a frequency of valve lift switching and / or as a reduction of a maximum speed at which an axial displacement 14 is performed, and / or designed as a similar. In addition, a corresponding error code is stored in a fault memory of the control unit.
Die Steuer- und Regeleinheit ist weiter zur Schaltung der Betätigungsaktuatoren 26, 27 vorgesehen. Die Steuer- und Regeleinheit stellt einen Schaltstrom und eine Schaltspannung für die Betätigungsaktuatoren 26, 27 und damit zur Ventilhubumschaltung bereit.The control unit is further to the circuit of Betätigungsaktuatoren 26 . 27 intended. The control unit provides a switching current and a switching voltage for the Betätigungsaktuatoren 26 . 27 and thus ready for valve lift switching.
Zur Erfassung der Drehzahl weist die Ventiltriebbetätigungsvorrichtung 10 eine nicht näher dargestellte Sensoreinheit auf. Die nicht näher dargestellte Sensoreinheit ist mittels einer Kommunikationsleitung mit der Steuer- und Regeleinheit verbunden. Die nicht näher dargestellte Sensoreinheit ist zur Erfassung der Nockenwellendrehzahl vorgesehen. Grundsätzlich kann die nicht dargestellte Sensoreinheit auch zur Erfassung einer Brennkraftmaschinendrehzahl vorgesehen werden.For detecting the rotational speed, the valve train operating device 10 a sensor unit, not shown. The sensor unit not shown is connected by means of a communication line with the control unit. The sensor unit, not shown, is provided for detecting the camshaft speed. In principle, the sensor unit, not shown, can also be provided for detecting an engine speed.
In der 4 ist eine fehlerfreie axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 dargestellt. Die Steuer- und Regeleinheit vergleicht mittels der Diagnosefunktion und mittels der Verschleißerfassungsfunktion einen Istverlauf 45 des erfassten Parameters 20 (gestrichelte Linie) mit einem Sollverlauf 46 des Parameters 20 (durchgezogene Linie) bei einer vorliegenden Drehzahl und erkennt eine fehlerfreie axiale Verschiebung 14, da kein Abweichen des Istverlaufs 45 von dem Sollverlauf des Parameters 20 vorliegt. In der 4 sind die Höhe bzw. der Wert des Parameters 20 auf einer Ordinatenachse 49 und die Nockenwellenposition bzw. der Nockenwellenwinkel auf einer Abszissenachse 50 dargestellt.In the 4 is a faultless axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 shown. The control unit compares an actual course by means of the diagnostic function and by means of the wear detection function 45 of the recorded parameter 20 (dashed line) with a desired course 46 of the parameter 20 (solid line) at a given speed and detects an error-free axial displacement 14 because there is no deviation of the actual course 45 from the nominal course of the parameter 20 is present. In the 4 are the height or value of the parameter 20 on an ordinate axis 49 and the camshaft position or the camshaft angle on an abscissa axis 50 shown.
In der 5 ist eine fehlerhafte axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 dargestellt. Die Steuer- und Regeleinheit vergleicht mittels der Diagnosefunktion und mittels der Verschleißerfassungsfunktion einen Istverlauf 47 des erfassten Parameters 20 (gestrichelte Linie) mit einem Sollverlauf 48 des Parameters 20 (durchgezogene Linie) und erkennt eine erhöhte Abnutzung der Schaltelemente 12, 13 und der Schaltkulisse 17 bei der axialen Verschiebung 14, da ein Parameterpeak des Istverlaufs 47 höher ist als ein Parameterpeak des Sollverlaufs 48 des Parameters 20. Durch den erhöhten Verschleiß weicht der Istverlauf 47 des Parameters 20 von dem Sollverlauf 48 des Parameters 20 ab, weswegen die Steuer- und Regeleinheit Maßnahmen zur Verringerung der Abnutzung einleitet. In der 5 sind die Höhe bzw. der Wert des Parameters 20 auf einer Ordinatenachse 51 und die Nockenwellenposition bzw. der Nockenwellenwinkel auf einer Abszissenachse 52 dargestellt.In the 5 is a faulty axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 shown. The control unit compares an actual course by means of the diagnostic function and by means of the wear detection function 47 of the detected parameter 20 (dashed line) with a desired course 48 of the parameter 20 (solid line) and detects increased wear of the switching elements 12 . 13 and the shift gate 17 at the axial displacement 14 , as a parameter peak of the actual course 47 is higher than a parameter peak of the desired course 48 of the parameter 20 , Due to the increased wear gives way to the actual course 47 of the parameter 20 from the target course 48 of the parameter 20 Therefore, the control unit initiates measures to reduce wear. In the 5 are the height or value of the parameter 20 on an ordinate axis 51 and the camshaft position or the camshaft angle on an abscissa axis 52 shown.
In einem Betriebszustand, in dem die Nockenelemente 15, 16 zur Ventilhubumschaltung axial verschoben werden sollen, stellt die Steuer- und Regeleinheit einen Schaltstrom und eine Schaltspannung für die Spule 33 der Elektromagneteinheit 31 ein. Dadurch erzeugt die Elektromagneteinheit 31 ein Spulenmagnetfeld, wodurch das entsprechende Schaltelement 12, 13 des entsprechenden Betätigungsaktuators 26, 27 in die Schaltstellung bewegt wird und in die Schaltkulisse 17 eingreift. Durch das entsprechende, in die Schaltkulisse 17 eingreifende Schaltelement 12, 13 und durch eine Drehbewegung der Nockenelemente 15, 16 wirken die Nockenelemente 15, 16 nacheinander mit einer Kraft auf das in die Schaltkulisse 17 eingreifende Schaltelement 12, 13, wodurch die Drehbewegung der Nockenelemente 15, 16 in eine axiale Bewegung umgewandelt wird und die Nockenelemente 15, 16 axial nacheinander verschoben werden. Eine komplette axiale Verschiebung 14, d. h. eine axiale Verschiebung beider Nockenelemente 15, 16 und damit eine Ventilhubumschaltung, besteht aus zwei aufeinanderfolgenden axialen Verschiebungen 14 der Nockenelemente 15, 16. Zunächst wird das, je nachdem in welche Richtung verschoben wird, erste Nockenelement 15, 16 durch das Eingreifen des entsprechenden Schaltelements 12, 13 in die Schaltkulisse 17 des entsprechenden ersten Nockenelements 15, 16 axial beschleunigt und kurz darauf wieder axial abgebremst. Dadurch entsteht zunächst ein positiver Verlaufsabschnitt 53 des Parameters 20 aufgrund einer Beschleunigung und anschließend ein negativer Verlaufsabschnitt 54 aufgrund einer Verzögerung des entsprechenden Nockenelements 15, 16. Daraufhin erfolgt mit demselben Schaltelement 12, 13 eine gleiche axiale Verschiebung für das bezüglich der Richtung, in die verschoben wird, zweite Nockenelement 15, 16. Eine komplette axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16 in die entgegengesetzte Richtung erfolgt analog, wobei sich Vorzeichen des Parameters 20 für die Beschleunigung und die Verzögerung umkehren.In an operating condition in which the cam elements 15 . 16 are to be moved axially to the valve lift, the control unit provides a switching current and a switching voltage for the coil 33 the electromagnet unit 31 one. As a result, the solenoid unit generates 31 a coil magnetic field, whereby the corresponding switching element 12 . 13 the corresponding Betätigungsaktuators 26 . 27 is moved into the switching position and in the shift gate 17 intervenes. Through the corresponding, in the shift gate 17 engaging switching element 12 . 13 and by a rotational movement of the cam elements 15 . 16 the cam elements act 15 . 16 successively with a force on the in the shift gate 17 engaging switching element 12 . 13 , whereby the rotational movement of the cam elements 15 . 16 is converted into an axial movement and the cam elements 15 . 16 be moved axially one after the other. A complete axial displacement 14 ie an axial displacement of both cam elements 15 . 16 and thus a valve lift, consists of two consecutive axial displacements 14 the cam elements 15 . 16 , First, depending on which direction is shifted, first cam element 15 . 16 by the engagement of the corresponding switching element 12 . 13 into the shift gate 17 the corresponding first cam element 15 . 16 axially accelerated and then slowed down again axially. This initially creates a positive course section 53 of the parameter 20 due to an acceleration and then a negative course section 54 due to a delay of the corresponding cam element 15 . 16 , This is done with the same switching element 12 . 13 an equal axial displacement for the second cam element with respect to the direction in which is displaced 15 . 16 , A complete axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 in the opposite direction is analog, wherein sign of the parameter 20 for the acceleration and the delay reverse.
Die Sensoreinheit 18 überwacht die komplette axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16, indem das Sensorelement 19 der Sensoreinheit 18 den auf das entsprechende Schaltelement 12, 13 wirkenden Parameter 20, der von der auf das entsprechende Schaltelement 12, 13 wirkenden Kraft abhängig ist, erfasst. Das Sensorelement 18 erfasst die auf das entsprechende Schaltelement 12, 13 wirkende Kraft bei der kompletten axialen Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16. Die mit dem Sensorelement 19 kommunizierende Steuer- und Regeleinheit vergleicht zur Erkennung einer fehlerfreien oder fehlerhaften kompletten axialen Verschiebung 14 den erfassten Parameter 20 und somit den Istverlauf 45, 47 des Parameters 20 mit dem Sollverlauf 46, 48 des Parameters 20. Ermittelt die Steuer- und Regeleinheit eine Abweichung des Verlaufs des erfassten Parameters 20 von dem Sollverlauf 46, 48 des Parameters 20, erkennt die Steuer- und Regeleinheit eine fehlerhafte axiale Verschiebung 14 der Nockenelemente 15, 16. Ermittelt die Steuer- und Regeleinheit einen Parameterpeak des erfassten Parameters 20, der größer ist als ein Parameterpeak des Sollverlaufs 46, 48 des Parameters 20, erkennt die Steuer- und Regeleinheit einen erhöhten Verschleiß des entsprechenden Schaltelements 12, 13 und leitet Maßnahmen zur Reduzierung der erhöhten Abnutzung ein.The sensor unit 18 monitors the complete axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 by the sensor element 19 the sensor unit 18 the on the corresponding switching element 12 . 13 acting parameters 20 that of the on the appropriate switching element 12 . 13 is dependent on the acting force. The sensor element 18 detects the on the corresponding switching element 12 . 13 acting force during the complete axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 , The with the sensor element 19 communicating control unit compares to detect a faultless or faulty complete axial displacement 14 the recorded parameter 20 and thus the actual course 45 . 47 of the parameter 20 with the target course 46 . 48 of the parameter 20 , If the control unit determines a deviation of the course of the detected parameter 20 from the target course 46 . 48 of the parameter 20 , the control unit detects a faulty axial displacement 14 the cam elements 15 . 16 , If the control unit determines a parameter peak of the detected parameter 20 , which is greater than a parameter peak of the desired course 46 . 48 of the parameter 20 , the control unit recognizes increased wear of the corresponding switching element 12 . 13 and introduces measures to reduce increased wear.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 102009016445 A1 [0002] DE 102009016445 A1 [0002]