(57)【要約】  本発明は、切替ゲート（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）によって軸方向にスライド可能な、調整可能なバルブトレインを実現するために備えられた少なくとも１つのカム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）と、カム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の軸方向の切替位置を決定するためのセンサユニット（１２ａ；１２ｂ；１２ｃ）とを具備した、特に内燃機関のバルブトレイン装置に関する。センサユニット（１２ａ；１２ｂ；１２ｃ）が少なくとも１つの、少なくとも部分的にカム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の軸方向動作と連結された第１のセンサ要素（１３ａ；１３ｂ；１３ｃ）を有し、そのセンサ要素を使って対応するセンサ要素（１４ａ；１４ｂ；１４ｃ）によって切替位置が決定可能であることを特徴とするバルブトレイン装置を提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のバルブトレイン装置であって、調整可能なバルブトレインを実現するために備えられた切替ゲート（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）により軸方向にスライド可能な少なくとも１つのカム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）と、カム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の軸方向の切替位置を決定するためのセンサユニット（１２ａ；１２ｂ；１２ｃ）とを具備し、
該センサユニット（１２ａ；１２ｂ；１２ｃ）が、少なくとも部分的にカム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の軸方向動作と連結された少なくとも１つの第１のセンサ要素（１３ａ；１３ｂ；１３ｃ）を有し、該第１のセンサ要素を使ってこれに対応するセンサ要素（１４ａ；１４ｂ；１４ｃ）によって切替位置が決定可能であることを特徴とするバルブトレイン装置。
【請求項２】
前記センサユニット（１２ａ；１２ｂ；１２ｃ）が非接触式に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のバルブトレイン装置。
【請求項３】
前記センサユニット（１２ａ；１２ｂ；１２ｃ）が少なくとも１つの、少なくとも部分的に前記カム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の回転動作に連結された第２のセンサ要素（１５ａ；１５ｂ；１５ｃ）を有し、該第２のセンサ要素を使ってこれに対応するセンサ要素（１３ａ；１３ｂ；１３ｃ）によって位相位置が決定可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバルブトレイン装置。
【請求項４】
前記第２のセンサ要素（１５ａ；１５ｂ；１５ｃ）がセンサホイールとして形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のバルブトレイン装置。
【請求項５】
前記第１のセンサ要素（１３ａ；１３ｂ；１３ｃ）が、トポロジー（１６ａ；１６ｂ；１６ｃ）を定義するために備えられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバルブトレイン装置。
【請求項６】
前記トポロジー（１６ａ；１６ｂ；１６ｃ）が、一義的に１つの切替位置に割り当て可能であることを特徴とする、請求項５に記載のバルブトレイン装置。
【請求項７】
前記第１のセンサ要素（１３ａ；１３ｂ；１３ｃ）及び前記第２のセンサ要素（１５ａ；１５ｂ；１５ｃ）が、少なくとも部分的に一体形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のバルブトレイン装置。
【請求項８】
少なくとも２つの軸方向セクション（１７ａ、１８ａ）が、切替位置を定義するために備えられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項、又は請求項７に記載のバルブトレイン装置。
【請求項９】
前記第１のセンサ要素（１３ａ）が完全にセクション（１７ａ、１８ａ）に一方に配置されていることを特徴とする、請求項８に記載のバルブトレイン装置。
【請求項１０】
１つの切替装置（１９ｂ；１９ｃ）が、前記第１のセンサ要素（１３ｂ；１３ｃ）を切り替えるために備えられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバルブトレイン装置。
【請求項１１】
前記切替装置（１９ｂ；１９ｃ）が、第１のセンサ要素（１３ｂ；１３ｃ）を使ってカム要素（１１ｂ；１１ｃ）の軸方向切替位置（１６ｂ；１６ｃ）に従属してトポロジーを変更するために備えられていることを特徴とする、請求項１０に記載のバルブトレイン装置。
【請求項１２】
調整可能なバルブトレインを実現するために備えられた、切替ゲート（１０ａ；１０ｂ；１０ｃ）により軸方向にスライド可能な少なくとも１つのカム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）と、カム要素の軸方向の切替位置（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）を決定するためのセンサユニット（１２ａ；１２ｂ；１２ｃ）とを具備した、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関のバルブトレイン装置のための方法において、
該切替位置を、少なくとも部分的にカム要素（１１ａ；１１ｂ；１１ｃ）の軸方向動作に連結された少なくとも１つの第１のセンサ要素（１３ａ；１３ｂ；１３ｃ）が決定できることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に従ったバルブトレイン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
調整可能なバルブトレインを実現するために備えられた、切替ゲートによって軸方向にスライド可能な少なくとも１つのカム要素と、カム要素の軸方向の切替位置を決定するために備えられたセンサユニットとを具備した、特に内燃機関のバルブトレイン装置がすでに公知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は特に、カム要素の切替位置決定の信頼性を高めることである。本課題は、本発明に従い、請求項１の特徴によって解決される。さらなる有利な実施形態は、従属請求項によって開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、調整可能なバルブトレインを実現するために備えられた、切替ゲートにより軸方向にスライド可能な少なくとも１つのカム要素と、カム要素の軸方向の切替位置を決定するために備えられたセンサユニットとを具備した、特に内燃機関のバルブトレイン装置から出発している。
【０００５】
本発明は、センサユニットが、少なくとも部分的にカム要素の軸方向動作に連結された少なくとも１つの第１のセンサ要素を有し、この第１のセンサ要素を用いて、対応しているセンサ要素によって切替位置を決定可能であることを提案する。その際「軸方向に」とは、ここ及び以下では、特にカム要素の回転軸に関する軸方向を意味する。この文脈で「決定する」とは特に、演算処理ユニットによって評価可能な信号をセンサユニットが供給し、その信号を使って演算処理ユニットが切替状態を定義できることを意味する。本発明に基づいた実施形態により、カム要素の切替位置は直接決定可能であり、それによって特に切替位置の決定の信頼性が高められる。その際好ましくは、第１の受動的センサ要素は、カム要素と接続し、固定して配置された対応する能動的センサ要素によって検出される。
【０００６】
さらに、センサユニットを非接触式に形成することを提案する。それによって、特に低摩耗性のセンサユニットを実現することができる。その際特に誘導方式が有利である。
【０００７】
本発明はさらに、センサユニットが少なくとも１つの、少なくとも部分的にカム要素の回転動作に連結された第２のセンサ要素を有し、この第２のセンサ要素を使って、対応するセンサ要素によって位相位置を決定可能であることを提案する。それによって、センサユニットは有意義に拡張可能である。
【０００８】
好ましくは、第２のセンサ要素はセンサホイールとして形成される。センサホイールを使って、位相位置を特に簡単に決定することができる。しかし他の、当業者が有意義と考える、位相位置の決定のための第２のセンサ要素も考えられる。その際好ましくは、対応するセンサ要素は能動的センサ要素であり、軸方向の切替位置を決定するための能動的センサ要素と一体的にワンピースに形成される。それによって追加の能動的センサ要素を節約することができ、それによって特に製造コストが低減される。
【０００９】
さらに第１のセンサ要素がトポロジーを定義するために備えられていることを提案する。ここでトポロジーとは、特に表面に形成される形状を意味する。かかる実施形態により、特に誘導式測定方法によって決定可能な信号を簡単に生成することができる。別法として、材料特性を変更することもでき、それによって同様に検出可能なセンサ要素に簡単に切り替えることができる。
【００１０】
好ましくは、トポロジーが一義的に切替位置に割り当てられる。それによって、特に簡単に切替位置が決定される。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、第１のセンサ要素及び第２のセンサ要素を少なくとも部分的にワンピースに形成することを提案する。それによって、発明に基づいた特に有利な形態のバルブトレイン装置が可能になる。その際好ましくは、センサホイールが歯車形状に形成され、センサ要素が歯溝を埋めたものとして形成される。しかしまた別法として、センサ要素がセンサホイールの歯を間引いたものとして形成されることも可能である。
【００１２】
好ましくは、バルブトレイン装置は切替位置を定義するために備えられた少なくとも２つの軸方向セクションを有している。軸方向セクション、特に異なるトポロジーを具備したカム要素の軸方向セクションによって、カム要素の異なる切替位置を簡単に区別することができる。好ましくは、センサ要素、好ましくは能動的センサ要素が固定して配置され、１つの切替位置で１つの軸方向セクションを、他の切替位置で他の軸方向セクションを検出する。
【００１３】
その際、第１のセンサ要素が完全にセクションの一方に配置されることを提案する。それによって、対応するセクションのトポロジーを特に簡単に定義することができる。特にそれによって異なった形状のセクションを実現することができる。好ましくは、センサホイールの軸方向セクションの間に、円周を巡る平らなトポロジーを備えた溝が配置され、それによってセンサホイールのセクションをより適切に分離することができる。ここでは特にセンサホイールがマルチピース構造である実施形態が有利であり、好ましくはセンサホイールの部品が間隔を空けて形成され、それによってセンサホイールの部品間に円周を巡る溝が生じる。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、バルブトレイン装置が第１のセンサ要素を切り替えるために備えられた切替装置を有することを提案する。切り替え可能なセンサ要素は同様に、特にセンサ要素がカム要素の切替位置に従属して切り替えられる場合、簡単に切替位置へ閉じ込めることができる。
【００１５】
有利には、第１のセンサ要素を使ってカム要素の軸方向切替位置に従属してトポロジーを変えるために切替装置が備えられている。それによって、それを使って切替位置を決定することのできる、センサユニットによって検出可能な変化を特に簡単に実現することができる。
【００１６】
その他の利点は、以下の図面の説明によって開示される。図面では、本発明の実施例が示される。説明及び請求項中には、多数の特徴が組み合わされて含まれている。当業者はこれらの特徴を目的に合った方法で個別としても見なし、有意義な別の組み合わせにまとめることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態のセンサユニットを具備したバルブトレイン装置の図である。
【図２】図１のバルブトレイン装置のセンサ要素の図である。
【図３】センサ要素の別の図である。
【図４】第２の実施形態のセンサユニットを具備したバルブトレイン装置の図である。
【図５】図４のセンサユニットの断面図である。
【図６】第３の実施形態のセンサユニットを具備したバルブトレイン装置の図である。
【図７】図６のセンサユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、内燃機関のバルブトレイン装置を示している。このバルブトレイン装置は、ここでは詳しく図示していないカムシャフト上に配置された、切替ゲート１０ａによって軸方向にスライド可能なカム要素１１ａを備えており、それを使ってここでは詳しく図示していない内燃機関のガス交換バルブのための切り替え可能なバルブトレインを提供することができる。第２の、同じく切替ゲート１０ａによってスライド可能なカム要素も、ここでは詳しく図示していない。
【００１９】
バルブトレイン装置はセンサユニット１２ａを有しており、それを使ってカム要素１１ａの軸方向の切替位置を決定することができる。
【００２０】
カム要素の軸方向の切替位置１１ａは、センサユニット１２ａの第１のセンサ要素１３ａを使って決定され、この第１のセンサ要素はカム要素１１ａの軸方向動作と連結されている。能動的センサ要素１４ａとして形成された対応するセンサ要素１４ａは、固定して配置されている。センサユニット１２ａは非接触式に形成されている。
【００２１】
さらに、センサユニット１２ａは同じ能動的センサ要素１４ａ及びカム要素１１ａの回転動作と連結された第２のセンサ要素１５ａを使って、カム要素１１ａの位相位置を決定する。第２のセンサ要素１５ａはそのために、共回転するようにカム要素１１ａと接続されたセンサホイールとして形成されている。センサホイールは２つの軸方向セクション１７ａ、１８ａを有している。第２のセンサ要素１５ａのセクション１７ａ、１８ａの間の中心間隔２９ａは、カム要素１１ａの軸方向切替動作距離に相当する（図２）。
【００２２】
センサホイールとして形成された第２のセンサ要素１５ａの２つの部品は、歯車形状の構造を有し、この構造によって能動的センサ要素１４ａ内に電流パルスが誘導され、これを使って位相位置を決定することができる。第１のセンサ要素１３ａとして、第２のセンサ要素１５ａの第１のセクションでは、センサホイールとして形成された第２のセンサ要素１５ａの歯２１ａの間の歯溝２０ａが埋められたものが構成される。第１のセンサ要素１３ａは、第２のセンサ要素１５ａと一体的にワンピースに形成され、それゆえに能動的センサ要素１４ａによって検出されたトポロジー１６ａを定義する。
【００２３】
各セクション１７ａ、１８ａには、その結果一義的にカム要素１１ａの切替位置を割り当てることができる。第２のセンサ要素１５ａの第１のセクション１７ａは、第１のセンサ要素１３ａに基づいて不規則性を有しており、この不規則性はカム要素１１ａの切替位置の決定に使用される。第２のセンサ要素１５ａの第２のセクション１８ａは、円周を巡って規則的に配置された歯溝２０ａ及び歯２１ａを有している。
【００２４】
カム要素１１ａが第１の切替位置にあるとき、能動的センサ要素１４ａの信号変化は、回転速度が一定の状態で２つの信号の間に通常の信号の間よりも拡大された間隔を有する。カム要素１１ａが第２の切替位置にあるとき、能動的センサ要素１４ａの信号変化はすべての信号の間が同じ距離で規則的である。それによって、センサユニット１２ａを使ってカム要素１１ａの切替位置も位相位置も決定することができる。
【００２５】
図４及び図５は、センサユニット１２ｂを具備したバルブトレイン装置の別の実施形態を示している。実施例を識別するため、図１から図３の実施例の符号に付けたアルファベットａを、図４から図７の実施例ではアルファベットｂ及びｃに変更している。以下の説明は、図１から図３の実施例との相違だけにほぼ絞っており、同じままの構成部品、特徴及び機能については、図１から図３の実施例の説明を参照することができる。
【００２６】
図４及び図５の実施例は、軸方向に幅を持った第２のセンサ要素１５ｂを有しており、この幅は少なくともカム要素１１ｂの軸方向の切替動作距離と同じ大きさである。第２のセンサ要素１５ｂはセンサホイールとして形成され、歯車形状の構造を有している。第２のセンサ要素１５ｂの歯２１ｂの１つは、第１のセンサ要素１３ｂとして形成される。第１のセンサ要素１３ｂを使って、第２のセンサ要素１５ｂのトポロジーが切り替え可能である。
【００２７】
カム要素１１ｂの第１の切替位置では、第１のセンサ要素１３ｂが入り込み、センサホイールとして形成された第２のセンサ要素１５ｂのおよそ基礎円レベルに相当する半径方向高さを有する（図４）。カム要素１１ｂの第２の切替位置では、第１のセンサ要素１３ｂが外へ出て、特にカム要素１１ｂの第１の切替位置の半径方向高さより大きく、第２のセンサ要素１５ｂのその他の歯２１ｂの半径方向高さにほぼ相当する半径方向高さを有する（図５）。ここで「半径方向高さ」とは特に、カム要素１１ｂの回転軸２２ｂから、第１のセンサ要素１３ｂの円周方向に延びる表面までの半径方向の距離であると解釈する。
【００２８】
第２のセンサ要素１５ｂのトポロジー１６ｂをカム要素１１ｂの軸方向の切替位置に従属して変えるため、センサユニット１２ｂは切替装置１９ｂを有しており、それを使って第１のセンサ要素１３ｂの半径方向高さを変えることができる。
【００２９】
切替装置１９ｂは、カムシャフト２６ｂに設けられた切り欠き２３ｂを有している。切り欠き２３ｂはその端部に、半径方向に外側へ延びる傾斜部２４ｂを有している。カム要素１１ｂの第１の切替位置では、第１のセンサ要素１３ｂが切り欠き２３ｂに入る。そのために渦巻ばねを具備したばねユニット２５ｂが第１のセンサ要素１３ｂに半径方向に内側へ向けた力を加える。カム要素１１ｂの第２の切替位置では、第１のセンサ要素１３ｂは傾斜部２４ｂを越えて半径方向に外側へ押される。第１のセンサ要素１３ｂ、第２のセンサ要素１５ｂ、カム要素１１ｂはそのために、軸方向動作のために互いに固定的に接続されている。
【００３０】
第２のセンサ要素１５ｂの固定的に配置された歯２１ｂを使うことで、簡単にカム要素１１ｂの位相位置が決定される。第１のセンサ要素１３ｂの切替位置に従属する信号変化を使って、カム要素１１ｂの切替位置を決定することができる。
【００３１】
図６及び図７に示された、センサユニット１２ｃを具備したバルブトレイン装置の別の実施例は、変更可能なトポロジー１６ｃを具備した、センサホイールとして形成された第２のセンサ要素１５ｃを有している。
【００３２】
この実施例では、第２のセンサ要素１５ｃはバルブトレイン装置のカムシャフト２６ｃと固定的に接続している。第２のセンサ要素１５ｃは穴開き円板として形成され、第２のセンサ要素１５ｃの主要適用レベルは、カム要素１１ｃ又はカムシャフト２６ｃの回転軸２２ｃに対して垂直に延びる。能動的センサ要素１４ｃは、第２のセンサ要素１５ｃを使ってカム要素１１ｃの位相位置を決定し、回転軸２２ｃに平行に配置されている。
【００３３】
さらに、センサユニット１２ｃは、固定装置２７ｃによってカム要素１１ｃと固定的に接続された第１のセンサ要素１３ｃを有しており、それによって切替装置１９ｃを形成する。第１のセンサ要素１３ｃは、第２のセンサ要素１５ｃの能動的センサ要素１４ｃの反対を向いた側に配置され、穴開き円板として形成された第２のセンサ要素１５ｃの対応する開口部２８ｃの寸法に相当する寸法を有する。
【００３４】
第１の切替位置では、第１のセンサ要素１３ｃが第２のセンサ要素１５ｃの開口部２８ｃの外側にあり、それによって能動的センサ要素１４ｃはすべての開口部２８ｃを検出する。カム要素１１ｃの第２の切替位置では、第１のセンサ要素１３ｃが第２のセンサ要素１５ｃの開口部２８ｃの１つを埋め、それによって能動的センサ要素１４ｃの信号が変化する。この信号に基づいて、能動的センサ要素１４ｃはカム要素１１ｃの位相位置も切替位置も決定することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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