WO2009056221A1 - Ventiltriebvorrichtung - Google Patents

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drive device
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Jens Meintschel
Thomas Stolk
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    • H01F7/1646—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet

Definitions

  • the invention relates to a valve drive device, in particular an internal combustion engine, according to the preamble of An ⁇ claim 1.
  • valve train devices in particular an internal combustion engine, with an actuating device having at least two actuator-driven switching elements, which are intended to intervene in a shift gate of a cam element, known.
  • the invention relates to a valve drive device, in particular an internal combustion engine, with an actuating device which has at least two actuating elements driven by actuators, which are intended to engage in a shift gate of a cam element.
  • valve drive device has a safety device which is provided to prevent a simultaneous extension of both switching elements.
  • the actuating device is robust against mistaken functions in which both switching elements would extend simultaneously. In particular, this can reduce a risk of damage to the actuator by such a malfunction.
  • a “mechanical safety device” is to be understood as meaning, in particular, a locking device in which mechanical forces acting in particular by contact of rigid bodies are used to lock the shifting elements, such as compressive forces or frictional forces will be realized.
  • the safety device comprises an actuator which is at least partially embodied in one piece with an actuator of the switching device.
  • the actuating force can be used for adjusting the switching elements for switching the safety device.
  • the safety device has a blocking pin, it is particularly easy to implement a safety device.
  • a recess is introduced in at least one switching element.
  • a mechanical counter-element to the blocking pin can easily be created, in which the blocking pin engages and thus locks the actuating device.
  • the safety device is designed to be electrically and / or magnetically.
  • An "electrical and / or magnetic safety device” is intended in particular to mean a Safety device can be understood in which forces are used to lock the switching elements, which act on electrical, electromagnetic and / or magnetic fields. This makes it particularly easy to realize a switchable safety device.
  • the safety device has at least two electrical coils which are intended to generate a magnetic field. As a result, it is easy to generate a locking force for locking an actuating element.
  • the safety device has at least one electrical safety circuit which connects the two coils with each other.
  • a polarity of one coil has a defined direction with respect to a polarity of the other coils, as a result of which a defined interaction with a corresponding component, for example with a permanent magnet, can easily be achieved.
  • the coils are connected in parallel or in series, whereby a rectified polarity or an oppositely directed polarity can be achieved easily.
  • the circuit can also be optimized by means of electrical components, such as diodes.
  • the actuating device and the safety device are at least partially made in one piece.
  • the safety device can be made particularly compact.
  • FIG. 1 is a perspective view of a Betschistsvor ⁇ direction with a mechanical safety device
  • FIG. 2 is a sectional view of the safety device with an extended actuating tappet
  • FIG. 4 shows an electrical safety cut of the safety device from FIG. 3,
  • FIG. 8 shows an embodiment of a safety circuit of the electrical safety device from FIG. 7,
  • Fig. 9 shows an alternative embodiment of an electrical safety circuit
  • FIG. 10 shows a further embodiment of an electrical safety circuit.
  • FIG. 1 shows a valve drive device with an actuating device 10a.
  • the actuating device 10a has two switching elements 13a, 14a, which are moved via actuators IIa, 12a.
  • the switching elements 13a, 14a are provided to engage in a shift gate with slide tracks of a cam element, not shown, to move the cam member axially on a camshaft, not shown.
  • the first actuator IIa, the be moved ⁇ the first switching element 13a comprises a solenoid unit 15a.
  • the electric ⁇ magnet unit 15a comprises a coil 26a, which is arranged in a stator 28a of the solenoid unit 15a.
  • a magnetic field can be generated, which interacts with a permanent magnet 30a, which is arranged in the Heidelbergele ⁇ ment 13a.
  • the switching element 13a which has an actuating tappet 32a, can be extended (FIG. 2).
  • a core 34a amplifies the magnetic field generated by the solenoid unit 15a.
  • the permanent magnet 30a interacts in an end position with a base housing part 38a of the actuator IIa, which consists of a magnetizable material, and a second end position with the stator 28a of the actuator IIa. In such an operating state, the permanent magnet 30a stabilizes the switching element 13a in one of the two end positions, wherein the switching element 13a strives from a position between the end positions of the energetically favorable end position.
  • the permanent magnet 30a interacts with the field of the solenoid unit 15a.
  • the permanent magnet 30a interacts with the field of the solenoid unit 15a.
  • a polarization of the solenoid unit 15a can be changed by means of a current direction, with which the solenoid unit 15a is energized.
  • a spring unit 36a is arranged, which also exerts a force on the switching element 13a. The force of the spring unit 36a is directed in a direction corresponding to a direction of the repulsive force the solenoid unit 15a and the permanent magnet 30a, whereby an extension operation of the switching element 13a can be accelerated.
  • the second actuator 12a is constructed analogously to the first actuator IIa. It comprises a solenoid unit 16 having a arranged in a stator 29a coil 27a with a magnetizable core 35a, which interacts with a cylinder disposed in the scarf Tele ⁇ element 14a permanent magnets 31a and 33a may extend an actuating plunger. An extension operation is also accelerated in the actuator 12a by a spring unit 37a.
  • the two actuators IIa, 12a are arranged in the common base housing part 38a.
  • the coils 26a, 27a of the actuators IIa, 12a are wound around housing parts 39a, 40a, which are the actuators IIa, 12a individually assignable, and which are integral with the cores 34a, 35a of the solenoid units 15a, 16a executed.
  • the valve drive device comprises a safety device 17a.
  • the safety device 17a is mechanical and has a blocking pin 20a.
  • the blocking pin 20a is disposed between the actuating tappets 32a, 33a of the switching elements 13a, 14a. It is movable in an axial direction relative to the blocking pin 20a and is guided through a recess 41a in the base housing part 38a.
  • the actuating tappets 32a, 33a of the switching elements each have a recess 21a, 22a into which the blocking pin 20a can dip.
  • the recesses 21a, 22a are formed as a circumferential groove and have a slope towards the edge. If one of the actuating tappets 32a, 33a is extended, the blocking pin 20a is completely moved by the bevel of the recess 21a, 22a and a corresponding slope on the extending actuating plunger 32a, 33a in the same Brass ⁇ ⁇ taltet recess 22a, 21a of the other actuating plunger 33a, 32a, whereby it is blocked against extension.
  • actuators 18a, 19a by which the blocking pin is axially displaced, are made integral with the actuators IIa, 12a of the actuator, which move the switching elements 13a, 14a.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a valve actuating device which has an actuating device 10b with two actuators IIb, 12b and an electrical safety device 17b.
  • the letter a in the reference numerals of the embodiment in Figures 1 and 2 is replaced by the letters b to g in the reference numerals of the embodiments in Figures 3 to 10.
  • the following description is limited essentially to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, wherein reference can be made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2 with regard to components, features and functions remaining the same.
  • the safety device 17b which is shown in FIG. 3, has an electrical safety circuit 25b, by means of which two coils 23b, 24b of the safety device 17b are connected to one another.
  • the coils 23b, 24b form electromagnetic units 42b, 43b of the safety device 17b, which serve as actuators 18b, 19b of the safety device 17b for blocking switching elements 13b, 14b of the Betutzistsvor ⁇ direction 10b.
  • the actuators 18b, 19b are integral with the actuators IIb, 12b of the actuator 10b run, in particular coils 26b, 27b and electric ⁇ magnet units 15b, 16b of the actuator with which the safety device 17b are carried out in one piece.
  • the electric coils 23b, 26b, 24b, 27b which are each paired in one piece for the safety device 17b and the actuator 10b, energized the same.
  • the coils 23b, 26b, 24b, 27b are connected in series.
  • Permanent magnets 30b, 31b disposed in the switching elements 13b, 14b are oppositely poled.
  • the permanent magnet 30b of the first actuator 18b, IIb which is designed in one piece for the safety device 17b and the actuator 10b, has a north pole on a side facing the electromagnet unit 42b, 15b.
  • the permanent magnet 31b of the second actuator 19b, 12b has a south pole on a side facing the electromagnet unit 43b, 16b.
  • the arrangement can in principle be reversed.
  • a force acts in the direction of the solenoid unit 42b, 15b on the switching element 13b of the first actuator 18b, 11b, while a repulsive force acts on the switching element 14b of the second actuator 19b, 12b.
  • the second switching element 14b is extended while the first switching element 13b is blocked. If a direction of the electrical current is reversed, the first switching element ment 13b extended and the second switching element 14b blo ⁇ ckiert.
  • Figure 5 shows an alternative embodiment of an electrical ⁇ 's safety circuit 25c for aforementionedvorrich ⁇ tung 17c with oppositely poled permanent magnets 30c, 31c.
  • this circuit two coils 23c, 26c, 24c, 27c, which are paired in one piece for the safety device 17c and an actuator 10c, are connected in parallel.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of an electrical safety circuit 25d for a safety device 17d with oppositely poled permanent magnets 30d, 31d.
  • this safety circuit 25d coils 23d, 26d, 24d, 27d, which are embodied in pairs in one piece for the safety device 17d and an actuation device 10d, also connected in parallel.
  • Diodes 44d, 45d are connected in series with the coils 23d, 26d, 24d, 27d, whereby only one of the coils 23d, 26d, 24d, 27d, which are made in pairs in one piece, is energized depending on the current direction.
  • a state circuit which is not shown here in detail, it can be ensured in all design variants that switching elements 13d, 14d are alternately extended.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a valve drive device with an actuating device 10e and an electrical safety device 17e.
  • permanent magnets 3Oe, 31e in switching elements 13e, 14d have the same polarization.
  • One of two electric coils 23e, 2 ⁇ e, 24e, 27e, which are paired in one piece for the safety device 17d and the actuating device 10d. are guided, has a modified winding, whereby at ⁇ de coils 23e, 26e, 24e, 27e generate an oppositely directed field (Figure 8).
  • FIG. 9 shows an alternative embodiment of an electrical safety circuit 25f for a safety device 27f with identically poled permanent magnets 3Of, 31f.
  • this safety circuit 25f two pairs of integral coils 23f, 26f, 24f, 27f are connected in parallel.
  • FIG. 10 A further embodiment of an electrical safety circuit 25g for a safety device 17g with identically poled permanent magnets 30g, 31g is shown in FIG. 10.
  • this safety circuit 25g the coils 23g, 26g, 24g, 27g, which are made in one piece in pairs, are also connected in parallel.
  • diodes 44g, 45g are connected, whereby, depending on the current direction, only one of the two coils 23g, 26g, 24g, 27g is energized.
  • a state circuit which is not shown here in detail, it can be ensured in all design variants that switching elements 13g, 14g are alternately extended.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung (10a-g), die zumindest zwei über Aktuatoren (11a-g, 12a-g) angetriebene Schaltelemente (13a-g, 14a-g) aufweist, die dazu vorgesehen sind, in eine Schaltkulisse eines Nockenelements einzugreifen. Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Sicherheitsvorrichtung (17a-g) aufweist, die dazu vorgesehen ist, ein gleichzeitiges Ausfahren beider Schaltelemente (13a-g, 14a-g) zu verhindern.

Description

Ventiltriebvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des An¬ spruchs 1.
Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung, die zumindest zwei über Aktuatoren angetriebene Schaltelemente aufweist, die dazu vorgesehen sind, in eine Schaltkulisse eines Nockenelements einzugreifen, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Risiko einer Beschädigung durch eine Fehlfunktion gesenkt ist. Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung, die zumindest zwei über Aktuatoren angetriebene Schaltelemente aufweist, die dazu vorgesehen sind, in eine Schaltkulisse eines Nockenelements einzugreifen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Sicherheitsvorrichtung aufweist, die dazu vorgesehen ist, ein gleichzeitiges Ausfahren beider Schaltelemente zu verhindern. Dadurch wird die Betätigungsvorrichtung robust gegen Fehl- funktionen, bei denen beide Schaltelemente gleichzeitig ausfahren würden. Insbesondere kann dadurch ein Risiko einer Beschädigung der Betätigungsvorrichtung durch eine solche Fehlfunktion gesenkt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Sicherheitsvorrichtung mechanisch ausgeführt ist. Unter einer „mechanischen Sicherheitsvorrichtung" soll insbesondere eine Sperrvorrichtung verstanden werden, bei der mechanische Kräfte, die insbesondere durch einen Kontakt starrer Körper wirken, zum Sperren der Schaltelemente verwendet werden, wie beispielsweise Druckkräfte oder Reibungskräfte. Durch eine mechanische Sicherheitsvorrichtung kann eine besonders einfach konstruierte Sicherheitsvorrichtung realisiert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sicherheitsvorrichtung einen Aktuator aufweist, der zumindest teilweise einstückig mit einem Aktuator der Schaltvorrichtung ausgeführt ist. Dadurch kann die Stellkraft zum Verstellen der Schaltelemente für ein Schalten der Sicherheitsvorrichtung genutzt werden.
Weist die Sicherheitsvorrichtung einen Blockierstift auf, kann besonders einfach eine Sicherheitsvorrichtung realisiert werden.
Vorzugsweise ist in zumindest einem Schaltelement eine Äus- nehmung eingebracht. Dadurch kann einfach ein mechanisches Gegenelement zu dem Blockierstift geschaffen werden, in das der Blockierstift eingreift und somit die Betätigungsvorrichtung sperrt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Sicherheitsvorrichtung elektrisch und/oder magnetisch ausgeführt ist. Unter einer „elektrischen und/oder magnetischen Sicherheitsvorrichtung" soll insbesondere eine Sicherheitsvorrichtung verstanden werden, bei der Kräfte zum Sperren der Schaltelemente verwendet werden, die über elektrische, elektromagnetische und/oder magnetische Felder wirken. Dadurch kann besonders einfach eine schaltbare Sicherheitsvorrichtung realisiert werden.
Vorzugsweise weist die Sicherheitsvorrichtung zumindest zwei elektrische Spulen auf, die dazu vorgesehen sind, ein magnetisches Feld zu erzeugen. Dadurch kann einfach eine Sperrkraft zum Sperren eines Betätigungselements erzeugt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Sicherheitsvorrichtung zumindest eine elektrische Sicherheitsschaltung aufweist, die die beiden Spulen miteinander verbindet. Dadurch weist eine Polung der einen Spule eine definierte Richtung in Bezug auf eine Polung der anderen Spulen auf, wodurch einfach eine definierte Wechselwirkung mit einem korrespondierendem Bauteil, wie beispielsweise mit einen Permanentmagneten, erreicht werden kann. Vorteilhafterweise sind die Spulen parallel oder in Reihe geschaltet, wodurch sich eine gleichgerichtete Polung oder eine entgegengesetzt gerichtete Polung einfach erreichen lässt. Vorteilhafterweise kann die Schaltung auch mittels elektrischer Bauelemente, wie beispielsweise Dioden, optimiert werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Betätigungsvorrichtung und die Sicherheitsvorrichtung zumindest teilweise einstückig ausgeführt sind. Dadurch kann die Sicherheitsvorrichtung besonders kompakt ausgestaltet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung 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:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Betätigungsvor¬ richtung mit einer mechanischen Sicherheitsvorrichtung,
Fig. 2 eine Schnittansicht der Sicherheitsvorrichtung mit einem ausgefahrenen Betätigungsstößel,
Fig. 3 eine Betätigungsvorrichtung mit einer elektrischen SicherheitsVorrichtung,
Fig. 4 eine elektrische Sicherheitsschaitung der Sicherheitsvorrichtung aus Figur 3,
Fig. 5 eine alternative Ausgestaltung einer elektrischen SicherheitsSchaltung,
Fig. 6 eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen SicherheitsVorrichtung,
Fig. 7 eine weitere Betätigungsvorrichtung mit einer e- lektrisehen SicherheitsVorrichtung,
Fig. 8 eine Ausgestaltung einer Sicherheitsschaltung der elektrischen Sicherheitsvorrichtung aus Figur 7,
Fig. 9 eine alternative Ausgestaltung einer elektrischen Sicherheitsschaltung und
Fig. 10 eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen Si- cherheitsschaltung.
Figur 1 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung mit einer Betätigungsvorrichtung 10a. Die Betätigungsvorrichtung 10a weist zwei Schaltelemente 13a, 14a auf, die über Aktuatoren IIa, 12a bewegt werden. Die Schaltelemente 13a, 14a sind dazu vorgesehen, in eine Schaltkulisse mit Kulissenbahnen eines nicht näher dargestellten Nockenelements einzugreifen, um das Nockenelement axial auf einer nicht näher dargestellten Nockenwelle zu verschieben. Der erste Aktuator IIa, der das erste Schaltelement 13a be¬ wegt, weist eine Elektromagneteinheit 15a auf. Die Elektro¬ magneteinheit 15a umfasst eine Spule 26a, die in einem Stator 28a der Elektromagneteinheit 15a angeordnet ist. Mittels der Spule 26a kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, das mit einem Permanentmagnet 30a wechselwirkt, der in dem Schaltele¬ ment 13a angeordnet ist. Dadurch kann das Schaltelement 13a, das einen Betätigungsstößel 32a aufweist, ausgefahren werden (Figur 2) . Ein Kern 34a verstärkt das durch die Elektromagneteinheit 15a erzeugte magnetische Feld.
Ist die Spule 26a unbestromt, wechselwirkt der Permanentmagnet 30a in einer Endstellung mit einem Grundgehäuseteil 38a des Aktuators IIa, das aus einem magnetisierbaren Material besteht, und einer zweiten Endstellung mit dem Stator 28a des Aktuators IIa. In einem solchen Betriebszustand stabilisiert der Permanentmagnet 30a das Schaltelement 13a in einer der beiden Endstellungen, wobei das Schaltelement 13a aus einer Stellung zwischen den Endstellungen der energetisch günstigeren Endstellung zustrebt.
In einem Betriebszustand, in dem die Elektromagneteinheit 15a bestromt ist, wechselwirkt der Permanentmagnet 30a mit dem Feld der Elektromagneteinheit 15a. Abhängig von einer PoIi- sierung des Permanentmagneten 30a und der Elektromagneteinheit 15a kann dabei eine anziehende Kraft und eine abstoßende Kraft realisiert werden. Eine Polarisierung der Elektromagneteinheit 15a lässt sich mittels einer Stromrichtung, mit der die Elektromagneteinheit 15a bestromt wird, ändern. Weiter ist in dem Aktuator IIa eine Federeinheit 36a angeordnet, die ebenfalls eine Kraft auf das Schaltelement 13a ausübt. Die Kraft der Federeinheit 36a ist in eine Richtung gerichtet, die einer Richtung der abstoßenden Kraft zwischen der Elektromagneteinheit 15a und dem Permanentmagneten 30a entspricht, wodurch ein Ausfahrvorgang des Schaltelements 13a beschleunigt werden kann.
Der zweite Aktuator 12a ist analog zum ersten Aktuator IIa aufgebaut. Er umfasst eine Elektromagneteinheit 16a, die eine in einem Stator 29a angeordnete Spule 27a mit einem magneti- sierbaren Kern 35a aufweist, die mit einem in dem Schaltele¬ ment 14a angeordneten Permanentmagneten 31a wechselwirkt und einen Betätigungsstößel 33a ausfahren kann. Ein Ausfahrvorgang wird auch bei dem Aktuator 12a durch eine Federeinheit 37a beschleunigt.
Die beiden Aktuatoren IIa, 12a sind in dem gemeinsamen Grundgehäuseteil 38a angeordnet. Die Spulen 26a, 27a der Aktuatoren IIa, 12a sind um Gehäuseteile 39a, 40a gewickelt, die den Aktuatoren IIa, 12a einzeln zuordbar sind, und die einstückig mit den Kernen 34a, 35a der Elektromagneteinheiten 15a, 16a ausgeführt sind.
Um ein gleichzeitiges Ausfahren der beiden Schaltelemente 13a, 14a zu verhindern, umfasst die Ventiltriebvorrichtung eine Sicherheitsvorrichtung 17a. Die Sicherheitsvorrichtung 17a ist mechanisch ausgeführt und weist einen Blockierstift 20a auf. Der Blockierstift 20a ist zwischen den Betätigungsstößeln 32a, 33a der Schaltelemente 13a, 14a angeordnet. Er ist in einer in Bezug auf den Blockierstift 20a axialen Richtung beweglich und wird durch eine Ausnehmung 41a in dem Grundgehäuseteil 38a geführt.
Die Betätigungsstößel 32a, 33a der Schaltelemente weisen je eine Ausnehmung 21a, 22a auf, in die der Blockierstift 20a eintauchen kann. Die Ausnehmungen 21a, 22a sind als eine umlaufende Nut ausgebildet und weisen zum Rand hin eine Schräge auf. Wird einer der Betätigungsstößel 32a, 33a ausgefahren, wird der Blockierstift 20a durch die Schräge der Ausnehmung 21a, 22a und eine korrespondierende Schräge am ausfahrenden Betätigungsstößel 32a, 33a vollständig in die gleich ausges¬ taltete Ausnehmung 22a, 21a des anderen Betätigungsstößels 33a, 32a bewegt, wodurch dieser gegen ein Ausfahren blockiert ist. Ist der Betätigungsstößel 32a, 33a wieder eingefahren, kann der andere Betätigungsstößel 33a, 32a ausgefahren werden und verschiebt dadurch seinerseits den Blockierstift 20a in die Ausnehmung des ersten Betätigungsstößels 32a, 33a, wodurch dieser blockiert wird. Der Blockierstift 20a wird über die Betätigungsstößel 32a, 33a bewegt. Somit sind Aktuatoren 18a, 19a, durch die der Blockierstift axial verschoben wird, einstückig mit den Aktuatoren IIa, 12a der Betätigungsvorrichtung, die die Schaltelemente 13a, 14a bewegen, ausgeführt.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung einer Ventilbetätigungsvorrichtung, die eine Betätigungsvorrichtung 10b mit zwei Aktuatoren IIb, 12b und einer elektrischen Sicherheitsvorrichtung 17b aufweist. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 und 2 durch die Buchstaben b bis g in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den Figuren 3 bis 10 ersetzt. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 und 2, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 und 2 verwiesen werden kann.
Die Sicherheitsvorrichtung 17b, die in Figur 3 gezeigt ist, weist eine elektrische Sicherheitsschaltung 25b auf, mittels der zwei Spulen 23b, 24b der Sicherheitsvorrichtung 17b miteinander verbunden sind. Die Spulen 23b, 24b bilden Elektromagneteinheiten 42b, 43b der Sicherheitsvorrichtung 17b, die als Aktuatoren 18b, 19b der Sicherheitsvorrichtung 17b zum Blockieren von Schaltelementen 13b, 14b der Betätigungsvor¬ richtung 10b dienen. Die Aktuatoren 18b, 19b sind einstückig mit den Aktuatoren IIb, 12b der Betätigungsvorrichtung 10b ausgeführt, wobei insbesondere Spulen 26b, 27b und Elektro¬ magneteinheiten 15b, 16b der Betätigungsvorrichtung einstückig mit denen der Sicherheitsvorrichtung 17b ausgeführt sind.
Durch die elektrische Sicherheitsschaltung 25b (Figur 4) werden die elektrischen Spulen 23b, 26b, 24b, 27b, die jeweils paarweise einstückig für die Sicherheitsvorrichtung 17b und die Betätigungsvorrichtung 10b ausgeführt sind, gleich bestromt. Die Spulen 23b, 26b, 24b, 27b sind dabei in Reihe geschaltet. Durch die gleiche Bestromung ist eine Polarisation der beiden Spulen 23b, 26b, 24b, 27b gleich gerichtet. Permanentmagnete 30b, 31b, die in den Schaltelementen 13b, 14b angeordnet sind, sind entgegengesetzt gepolt. Der Permanentmagnet 30b des ersten Aktuators 18b, IIb, der einstückig für die Sicherheitsvorrichtung 17b und die Betätigungsvorrichtung 10b ausgeführt ist, weist auf einer der Elektromagneteinheit 42b, 15b zugewandten Seite einen Nordpol auf. Der Permanentmagnet 31b des zweiten Aktuators 19b, 12b weist auf einer der Elektromagneteinheit 43b, 16b zugewandten Seite einen Südpol auf. Die Anordnung kann grundsätzlich auch vertauscht werden. Werden die Spulen 23b, 26b in einer ersten Richtung bestromt, wirkt auf das Schaltelement 13b des ersten Aktuators 18b, IIb eine Kraft in Richtung der Elektromagneteinheit 42b, 15b, während auf das Schaltelement 14b des zweiten Aktuators 19b, 12b eine abstoßende Kraft wirkt. Dadurch wird das zweite Schaltelement 14b ausgefahren, während das erste Schaltelement 13b blockiert wird. Wird eine Richtung des elektrischen Stroms umgekehrt, wird das erste Schaltele- ment 13b ausgefahren und das zweite Schaltelement 14b blo¬ ckiert .
Figur 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer elektri¬ schen Sicherheitsschaltung 25c für eine Sicherheitsvorrich¬ tung 17c mit entgegengesetzt gepolten Permanentmagneten 30c, 31c. Bei dieser Schaltung sind zwei Spulen 23c, 26c, 24c, 27c, die paarweise einstückig für die Sicherheitsvorrichtung 17c und eine Betätigungsvorrichtung 10c ausgeführt sind, parallel geschaltet.
Eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen Sicherheitsschaltung 25d für eine Sicherheitsvorrichtung 17d mit entgegengesetzt gepolten Permanentmagneten 3Od, 31d zeigt Figur 6. Bei dieser Sicherheitsschaltung 25d sind Spulen 23d, 26d, 24d, 27d, die paarweise einstückig für die Sicherheitsvorrichtung 17d und eine Betätigungsvorrichtung 10d ausgeführt sind, ebenfalls parallel geschaltet. In Reihe zu den Spulen 23d, 26d, 24d, 27d sind Dioden 44d, 45d geschaltet, wodurch je nach Stromrichtung nur eine der paarweise einstückig ausgeführten Spulen 23d, 26d, 24d, 27d bestromt wird. Mit Hilfe einer Zustandsschaltung, die hier nicht näher dargestellt ist, kann bei allen Ausgestaltungsvarianten sichergestellt werden, dass Schaltelemente 13d, 14d abwechselnd ausgefahren werden.
In der Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ventiltriebvorrichtung mit einer Betätigungsvorrichtung 10e und einer elektrischen Sicherheitsvorrichtung 17e gezeigt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiels in der Figur 3 weisen Permanentmagnete 3Oe, 31e in Schaltelementen 13e, 14d eine gleiche Polarisierung auf. Eine von zwei elektrischen Spulen 23e, 2βe, 24e, 27e, die paarweise einstückig für die Sicherheitsvorrichtung 17d und die Betätigungsvorrichtung 10d aus- geführt sind, weist eine geänderte Wicklung auf, wodurch bei¬ de Spulen 23e, 26e, 24e, 27e ein entgegengesetzt gerichtetes Feld erzeugen (Figur 8) . Durch wird bei gleicher Bestromung der Spulen 23e, 26e, 24e, 27e eines der Schaltelemente 13e, 14e ausgefahren und das andere Schaltelement 14e, 13e blo¬ ckiert. Die Spulen 23e, 26e, 24e, 27e sind dabei mittels ei¬ ner elektrischen Sicherheitsschaltung 25e in Reihe geschal¬ tet.
Figur 9 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer elektrischen Sicherheitsschaltung 25f für eine Sicherheitsvorrichtung 27f mil gleich gepolten Permanentmagneten 3Of, 31f. Bei dieser Sicherheitsschaltung 25f sind zwei paarweise einstückig ausgeführten Spulen 23f, 26f, 24f, 27f parallel geschaltet.
Eine weitere Ausgestaltung einer elektrischen Sicherheitsschaltung 25g für eine Sicherheitsvorrichtung 17g mit gleich gepolten Permanentmagneten 30g, 31g zeigt Figur 10. Bei dieser Sicherheitsschaltung 25g sind die Spulen 23g, 26g, 24g, 27g, die paarweise einstückig ausgeführt sind, ebenfalls parallel geschaltet. In Reihe zu den Spulen 23g, 26g, 24g, 27g sind Dioden 44g, 45g geschaltet, wodurch je nach Stromrichtung nur eine der beiden Spulen 23g, 26g, 24g, 27g bestromt wird. Mit Hilfe einer Zustandsschaltung, die hier nicht näher dargestellt ist, kann bei allen Ausgestaltungsvarianten sichergestellt werden, dass Schaltelemente 13g, 14g abwechselnd ausgefahren werden.

Claims

Daimler AGPatentansprüche
1. Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung (10a-g), die zumindest zwei über Aktuatoren (lla-g, 12a-g) angetriebene Schaltelemente (13a-g, 14a-g) aufweist,- die dazu vorgesehen sind, in eine Schaltkulisse eines Nockenelements einzugreifen, gekennzeichnet durch eine Sicherheitsvorrichtung (17a-g), die dazu vorgesehen ist, ein gleichzeitiges Ausfahren beider Schaltelemente (13a-g, 14a-g) zu verhindern.
2. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung zumindest einen Aktuator (18a- g, 19a-g) aufweist, der zumindest teilweise einstückig mit einem Aktuator (lla-g, 12a-g) der Betätigungsvorrichtung (10a-g) ausgeführt ist.
3. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung (17a) mechanisch ausgeführt ist.
4. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung (17a) einen Blockierstift (20a) aufweist.
5. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Schaltelement (13a, 14a) eine Ausnehmung (21a, 22a) eingebracht ist.
6. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung (17b-g) elektrisch und/oder magnetisch ausgeführt ist.
7. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung (17b-g) zumindest zwei elektrische Spulen (23b-g, 24b-g) aufweist, die dazu vorgesehen sind, ein magnetisches Feld zu erzeugen.
8. Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung (17b-g) eine elektrische Sicherheitsschaltung (25b-g) aufweist, die die beiden Spu¬ len (23b-g, 24b-g) miteinander verbindet.
9. Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (10a-g) und die Sicherheitsvorrichtung (17a-g) zumindest teilweise einstückig ausgeführt sind.
10. Verfahren für eine Ventiltriebvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einer Betätigungsvorrichtung (10a-g), die zumindest zwei über Aktuatoren (lla-g, 12a-g) angetriebene Schaltelemente (13a-g, 14a-g) auf¬ weist, die dazu vorgesehen sind, in eine Schaitkuiisse eines Nockenelements einzugreifen, insbesondere für eine Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gleichzeitiges Ausfahren beider Schaltelemente (13a- g, 14a-g) verhindert wird.
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