AT520888B1 - Ventilbetätigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung (1) zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine, eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Ventilbetätigungsvorrichtung (1) und ein Fahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine. Die Ventilbetätigungsvorrichtung (1) weist einen ersten Kipphebelteil (2a), einen zweiten Kipphebelteil (2b) und wenigstens zwei Kopplungswalzen (3a, 3b) auf, wobei der erste Kipphebelteil (2a) und der zweite Kipphebelteil (2b) beide auf einer gemeinsamen Drehbahn (D) um eine gemeinsame Drehachse (X) drehbar sind. Ferner ist eine erste (2a) der Kopplungswalzen teilweise in einer Aufnahme (2a‘) des ersten Kipphebelteils (2a) aufgenommen. Insbesondere ist eine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse (X) zwischen dem ersten Kipphebelteil (2a) und dem zweiten Kipphebelteil (2b) mittels der ersten Kopplungswalze (3a) und einer zweiten (3b) der Kopplungswalzen übertragbar, wenn die zweite Kopplungswalze (3b) in einer Koppelstellung ist.

Description

VENTILBETÄTIGUNGSVORRICHTUNG [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, mit veränderlichem, insbesondere abschaltbarem, Ventilhub, eine Verbrennungskraftmaschine mit einer solchen Ventilbetätigungsvorrichtung und ein Fahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine.

[0002] Aufgrund der immer höheren Anforderungen in Bezug auf Leistung, Effizienz und Emission gewinnen variable Ventiltriebe bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere solchen im Vier-Takt-Betrieb, mehr und mehr an Bedeutung.

[0003] Mit den variablen Ventiltrieben kann dabei dem Wunsch der Motorenkonstrukteure und der Notwendigkeit der Thermodynamik entsprochen werden, verschiedene Ventilhubkurven auf ein Motorventil alternativ zu übertragen, wobei sowohl der Ventilhub als auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte angepasst werden können. Dies wird im Allgemeinen durch eine Umschaltung in dem Übertragungsweg des Ventiltriebs erreicht. Hubum- und Hubabschaltungssysteme mit schaltbaren Nockenfolgern, wie Tassenstößeln, Rollenstößeln oder Kipphebeln, sind in verschiedenen Anwendungen in Serie. Dabei gilt, dass für jeden weiteren alternativen Ventilhub auch ein entsprechender Nocken als hubgebendes Element vorhanden sein muss - es sei denn, der Alternativ-Hub ist ein Null-Hub.

[0004] Es gibt unterschiedliche Anwendungsbereiche für den Einsatz von Ventiltrieben mit veränderlichem bzw. variablem Ventilhub. Einige Beispiele werden im Folgenden aufgezählt:

[0005] Hubumschaltung: Die Hubumschaltung ermöglicht die Betriebspunkt-abhängige Nutzung von mindestens zwei verschiedenen Ventilerhebungen. Hierbei kommt ein speziell auf den Teillastbereich abgestimmter, kleinerer Ventilhub zum Einsatz, welcher den Drehmomentverlauf verbessert und den Verbrauch und die Emission reduziert. Der große Ventilhub kann auf weitere Leistungssteigerung optimiert werden. Ein kleinerer Ventilhub mit geringerem Maximal-Hub und kürzerer Länge des Ereignisses ermöglicht durch einen deutlich früheren EinlassSchließzeitpunkt und der Entdrosselung im Ansaugtrakt eine Verringerung der Ladungswechsel-Arbeit (Miller-Zyklus).

[0006] Ähnliche Resultate sind mit dem Atkinson-Zyklus, das heißt extrem spätem EinlassSchluss, möglich. Eine optimale Füllung des Verbrennungsraums bewirkt dabei im Teillastbereich noch eine Drehmomentsteigerung.

[0007] Zylinderabschaltung: Die Zylinderabschaltung wird vorwiegend bei großvolumigen, vielzylindrigen Motoren (zum Beispiel mit vier, acht, zehn oder zwölf Motorzylindern) eingesetzt. Dabei werden ausgewählte Motorzylinder durch Hubabschaltung an den Ein- und Auslassventilen stillgelegt; es findet dabei eine komplette Entkopplung vom Nockenhub statt. Aufgrund von äquidistanten Zündfolgen lassen sich dabei gängige V8- und V12-Triebwerke auf R4- bzw. ReMotoren umschalten. Der Zweck der Motorzylinderabschaltung liegt darin, die LadungswechselVerluste zu minimieren und eine Betriebspunkt-Verlagerung hin zu höheren Mitteldrücken und damit höheren thermodynamischen Wirkungsgraden durchzuführen, wodurch erhebliche Kraftstoffeinsparungen erreicht werden können.

[0008] Motorbremsbetrieb: Es ist bekannt, in den Motorzylindern einer Verbrennungskraftmaschine zusätzliche Mikroventile vorzusehen, mit welchen ein sogenanntes Dekompressionsbremsen durchgeführt werden kann, indem am Ende des Verdichtungstakts eines Vier-TaktMotors, das heißt am Ende des zweiten Takts, eine Dekompression des Zylinders über die zusätzlichen Motorventile durchgeführt wird. Hierdurch entweicht die an dem verdichteten Gas verrichtete Arbeit über das Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine. Weiterhin muss die Verbrennungskraftmaschine wiederum Arbeit aufwenden, um den Zylinder von Neuem mit Gas zu befüllen.

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0009] Des Weiteren sind Motorbremsen bekannt, welche die Bremswirkung über einen variablen Ventilbetrieb der eigentlichen Auslassventile erreichen.

[0010] Vor diesem Hintergrund beschreibt die DE 10 2005 010 182 A1 eine variable mechanische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer untenliegenden Nockenwelle, zur Einstellung eines Ventilhubes und einer Öffnungs- und Schließzeit mindestens eines Einlass- und/oder Auslassventils, wobei mittels einer Nockenwelle angetriebene Kippoder Schwing-Hebel über ein Übertragungsgetriebe und mindestens eine Stößelstange die Einund Auslassventile betätigen, wobei ein Zwischenhebel über eine Achse mit einer Stößelstange so verbunden ist, dass eine auf der Achse drehbar gelagerte Kulissenrolle durch eine Nockenwelle angetrieben in einer Kulisse bewegt wird, wobei eine erste Kontaktfläche am Zwischenhebel sich über eine Feder verstärkt an einer Exzenterwelle oder an einer zweiten Konturfläche abstützt und über eine Arbeitskurve ein Hebel bewegbar ist, über den die Gaswechselventile geöffnet und/oder geschlossen werden, und wobei insbesondere an einem an der Stößelstange vorgesehenen Stößel Mittel zur zusätzlichen Verstellung der Phasenlage der Ventilhebung der Gaswechselventile bei gleichzeitiger spielfreier Verstellung des Ventilhubs und Mittel zur zusätzlichen, unabhängig steuerbaren Ventilhuböffnung und -Schließung je Nockenwellenumdrehung vorgesehen sind.

[0011] Die DE 10 2010 015 719 A1 betrifft einen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Innenhebel, dem an einer Unterseite an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Kontaktfläche für einen Kopf eines Abstützelements immanent ist, welcher Innenhebel an dem einen Ende mit beidseits überstehenden Achsstücken versehen ist, wobei auf dem einen Achsstück ein erster und auf dem anderen Achsstück ein zweiter Außenarm relativ zum Innenhebel anschwenkbar verläuft, welche Außenarme sich in Richtung zum anderen Ende, Außenwände des Innenhebels flankierend, erstrecken, zueinander als Einzelstücke vorliegen und an ihrer jeweiligen Oberseite eine Nockenumlauffläche haben, und wobei die Abschnitte des anderen Endes einerseits im Innenhebel eine Koppelvorrichtung zur wahlweisen Verbindung der Außenarme mit dem Innenhebel sitzt und andererseits Rückstellfedermittel für jeden der Außenarme vorgesehen sind, die einenends gegen den Innenhebel und andernends gegen den jeweiligen Außenarm agieren.

[0012] Die DE 100 66 056 B4 betrifft eine Hubventilsteuerung für mindestens ein Ventil einer Kraftmaschine, wobei die Hubventilsteuerung eine Steuerwelle mit einem mit ihr drehfest verbundenen, einen Gelenkpunkt für einen Waagebalken aufweisenden Stellhebel aufweist, wobei der Waagebalken mit an seinen beiden Enden angeordneten Rollen in Kontaktflächen eines ersten und eines zweiten, auf einer gemeinsamen Achse gelagerten Schwinghebels eingreift, der erste Schwinghebel über eine Nockenrolle von einem Nocken angetrieben wird und über den Waagebalken den zweiten Schwinghebel, der auf das mindestens eine Ventil einwirkt, betätigt.

[0013] Die DE 10 2005 012 081 A1 betrifft eine variable mechanische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer untenliegenden Nockenwelle, zur Einstellung eines Ventilhubes und einer Öffnungs-, Schließ- und Steuerzeit mindestens eines Einlass- und/oder Auslassventils, wobei mittels einer Nockenwelle angetriebene Kipp- oder Schwinghebel über ein Übertragungsgetriebe und mindestens eine Stößelstange die Ein- und Auslassventile betätigen, wobei ein Zwischenhebel über ein Gelenk mit einer Stößelstange so verbunden ist, dass der auf einer feststehenden Achse drehbar gelagerte Zwischenhebel durch eine Nockenwelle angetrieben bewegbar ist, wobei über eine Arbeitskurve ein Hebel bewegbar ist, über den Gaswechselventile geöffnet und/oder geschlossen werden, und wobei insbesondere an einem an der Stößelstange vorgesehenen Stößel oder Schwinghebel Mittel zur Verstellung der Phasenlage, des Hubes und der Öffnungszeit der Ventilerhebung der Gaswechselventile bei gleichzeitiger spielfreier Verstellung vorgesehen sind.

[0014] Die US 4,612,887 A betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung für Ein- und Auslassventile in einer Brennkraftmaschine, welche einen Kipphebel in einer End-Schwenk-Art aufweist. Der Kipphebel weist zwei Kipphebel auf, welche durch einen Verbindungsstift so verbunden sind,

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt um faltbar zu sein. Ein Verschluss-Pin bringt den Kipphebel wählbar entweder in einen Zustand eines einzigen festen Kipphebels oder in einen Zustand eines faltbaren Kipphebels, welcher die Hebung des Nockens absorbiert, um den Betrieb des Ventils zu unterbrechen, obwohl der Nocken weiterhin rotiert. Der Verbindungsstift ist so angeordnet, dass die Verschiebung des Kipphebels während der faltbaren Bewegung davon minimiert wird.

[0015] Die US 4,617,880 A betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung für Einlass- und Auslassventile in einer Brennkraftmaschine, welche einen Kipphebel in einer End-Schwenk-Art aufweist. Der Kipphebel weist zwei Kipphebel auf, welche durch einen Verbindungsstift so verbunden sind, um faltbar zu sein. Ein Verschlussstift bringt den Kipphebel wahlweise in eine Stellung für einen einzigen festen Kipphebel oder in eine Stellung für einen faltbaren Kipphebel, in welcher er die Hebung des Nockens absorbiert, um den Betrieb des Ventils zu unterbrechen, obwohl der Nocken weiterhin rotiert. Ein Stopper wird bereitgestellt, um die Umkehrstellung der Arme zu begrenzen, wenn diese zu dem Nocken gefaltet sind.

[0016] Die US 5,507,261 A zeigt eine Ventilbetätigungsvorrichtung für ein Kompressionsbremssystem, wobei zwei Kipphebelteile um eine gemeinsame Kipphebelachse schwenkbar sind. Nockenerhebungen werden weitergegeben über Verbindungselemente, die mit je einem Kipphebelteil und miteinander schwenkbar verbunden sind.

[0017] In der DE 199 61 795 A1 ist eine Abgasbremse beschrieben, die zwei um eine Kipphebelwelle schwenkbare Kipphebel aufweist. Auf den Kipphebeln sind zusammenwirkende Kontaktiereinheiten vorgesehen, wobei die auslasseitige Kontaktiereinheit einen hydraulisch betätigbaren, schwenkbaren Hebel umfasst. Je nach Stellung des Hebels wird ein Nockenhub über die Kipphebel auf das Auslassventil übertragen oder nicht.

[0018] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ventilbetätigungsvorrichtung bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, Ventile, insbesondere Gaswechselventile, zuverlässig schalten zu können.

[0019] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilbetätigungsvorrichtung, eine Verbrennungskraftmaschine und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

[0020] Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, mit veränderlichem, insbesondere abschaltbarem, Ventilhub. Die Ventilbetätigungsvorrichtung weist vorzugsweise einen ersten Kipphebelteil, einen zweiten Kipphebelteil und wenigstens zwei Kopplungswalzen auf, wobei der erste Kipphebelteil und der zweite Kipphebelteil beide auf einer gemeinsamen Drehbahn um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind. Ferner ist eine erste der Kopplungswalzen in bevorzugter Weise teilweise in einer Aufnahme des ersten Kipphebelteils aufgenommen. Insbesondere ist eine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse zwischen dem ersten Kipphebelteil und dem zweiten Kipphebelteil mittels der ersten Kopplungswalze und einer zweiten der Kopplungswalzen übertragbar, wenn die zweite Kopplungswalze in einer Koppelstellung ist.

[0021] Ein Ventil im Sinne der Erfindung ist ein Einlass- oder ein Auslassventil, insbesondere eines Viertaktmotors.

[0022] Ein veränderlicher Ventilhub im Sinne der Erfindung ist ein Ventilhub, welcher in beliebiger Weise veränderbar ist. Insbesondere können in Bezug auf den veränderlichen Ventilhub zwei Zustände existieren, nämlich erstens ein Nullhub und zweitens ein definierter Ventilhub.

[0023] Ein Kipphebelteil im Sinne der Erfindung ist ein Abschnitt eines Ventilhebels, welcher zur Übertragung einer Ventilsteuerungsbewegung von einer Nockenwelle zu einem Ventil einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, dient. Der Ventilhebel kann dabei insbesondere als Schlepphebel oder Kipphebel ausgebildet sein. Erfindungsgemäß bilden der erste Kipphebelteil und der zweite Kipphebelteil zusammen einen Ventilhebel, insbesondere einen Kipphebel.

[0024] Eine Koppelstellung im Sinne der Erfindung ist eine Stellung der zweiten Kopplungswal

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt ze, in welcher die zweite Kopplungswalze mit mindestens einer anderen Kopplungswalze und/oder einem Anschlag in der Weise zusammenwirkt, dass eine Drehbewegung entlang der Drehbahn der mindestens einen anderen Kopplungswalze von der zweiten Kopplungswalze auf eine andere Kopplungswalze bzw. den Anschlag übertragen wird. Dadurch kann insbesondere eine Drehbewegung des ersten Kipphebelteils auf den zweiten Kipphebelteil übertragen werden. Entsprechend wirken die Kopplungswalzen in einer Entkoppelstellung in der Weise zusammen oder sind in der Weise entkoppelt, dass keine Drehbewegung übertragen wird, d.h. insbesondere dass die Drehbewegung des ersten Kipphebelteils eine Leerbewegung ist, d.h. ins Leere läuft („lost motion“) und keine Betätigung des Ventils bewirkt.

[0025] Eine Kopplungswalze im Sinne der Erfindung ist allgemein ein Rollenkörper wie beispielsweise eine Kugel, insbesondere aber ein Körper mit einer zylindermantelförmigen Außenfläche, insbesondere ein Zylinder. Vorzugsweise ist die Kopplungswalze zum Vermitteln von Kräften eingerichtet, die auf die Außenfläche einwirken. Eine Kopplungswalze koppelt dabei vorzugsweise mit einer anderen Kopplungswalze oder einem Anschlag, insbesondere über die Außenfläche. Dabei wirken die Kräfte in bevorzugter Weise entlang einer Linie in einer Berührungsfläche auf Außenfläche parallel zu einer Rotationsachse der Kopplungswalze. Durch diesen Linienkontakt werden ganz allgemein Verschleiß und im Speziellen Beschädigungen insbesondere bei unvollständiger Betätigung der Ventilbetätigungsvorrichtung verhindert.

[0026] Die Erfindung basiert insbesondere auf dem Ansatz, eine Ventilbetätigungsvorrichtung derart auszugestalten, dass eine Drehbewegung eines ersten Kipphebelteils entlang einer Drehbahn abhängig von einer Schaltstellung einer zweiten Kopplungswalze entweder eine Drehbewegung eines zweiten, mit dem ersten Kipphebelteil um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagerten Kipphebelteils oder eine Verdrehung der Kipphebelteile gegeneinander bewirkt, wobei die zweite Kopplungswalze einen Teil der Wirkverbindung zwischen den beiden Kipphebelteilen bildet. Dabei sind eine erste Kopplungswalze und ein Anschlag derart angeordnet und/oder eingerichtet, dass die zweite Kopplungswalze in Abhängigkeit der Schaltstellung in einer Koppelstellung fixiert oder aus der Koppelstellung herausgedrückt wird.

[0027] Befindet sich die zweite Kopplungswalze in der Koppelstellung, wird die Kraft im Wesentlichen entlang der Drehbahn auf den zweiten Kipphebelteil übertragen. Wenn die zweite Kopplungswalze bezüglich einer Verschiebung in einer Richtung senkrecht zur Drehbahn nicht gehemmt ist, bewirkt eine Kraft der ersten Kopplungswalze auf die zweite Kopplungswalze infolge der Drehbewegung des ersten Kipphebelteils vorzugsweise ein Ausbrechen der zweiten Kopplungswalze aus der Drehbahn in die Richtung senkrecht zur Drehbahn. Dabei kann die Kraft vorzugsweise zumindest teilweise entlang der Richtung senkrecht zur Drehbahn abgefangen werden. Die zweite Kopplungswalze wird dabei insbesondere weiter aus der Koppelstellung herausgedrückt. Die zweite Kopplungswalze führt in diesem Fall eine sog. „Leerbewegung“ aus.

[0028] Die erste Kopplungswalze ist in bevorzugter Weise teilweise in einer Aufnahme am ersten Kipphebelteil aufgenommen, so dass die erste Kopplungswalze das Moment des ersten Kipphebelteils bei seiner Drehbewegung im Wesentlichen vollständig, zumindest jedoch teilweise, auf die zweite Kopplungswalze übertragen kann. Unabhängig von der Schaltstellung der zweiten Kopplungswalze bleibt dabei eine Berührungsfläche auf den, insbesondere zylindermantelförmigen, Außenflächen der ersten und zweiten Kopplungswalze im Wesentlichen konstant, auch wenn sich die Wirkrichtung des übertragenen Moments gegebenenfalls ändert. Dadurch kann ein übermäßiger Druck auf die zweite Kopplungswalze und eine damit einhergehende Beschädigung vermieden werden. Dank der Erfindung ist es also möglich, durchgängig sowohl während eines vollständigen Schaltvorgangs als auch dann, wenn der Schaltvorgang z.B. wegen einer Fehlfunktion nicht abgeschlossen wird - eine Linienberührung zwischen den Kipphebelteilen der Ventilbetätigungsvorrichtung sicher zu stellen. Dadurch werden Teilkontakte verhindert, so dass Verschleiß verringert und das Risiko für Defekte bzw. Brechen der Komponenten reduziert werden.

[0029] Bei einer Bewegung der zweiten Kopplungswalze senkrecht zur Drehbahn, beispielsweise aus der Koppelstellung heraus, kann die zweite Kopplungswalze auf der, insbesondere

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt zylindermantelförmigen, Außenfläche der ersten Kopplungswalze abrollen. Dadurch kann ein Verkanten und eine dadurch bewirkte Verspannung der zweiten Kopplungswalze zwischen der ersten Kopplungswalze und dem Anschlag zuverlässig vermieden werden.

[0030] Insgesamt erlaubt die Erfindung eine verbesserte Ventilbetätigungsvorrichtung durch eine zuverlässige und robuste Kopplung des ersten und zweiten Kipphebelteils.

[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform lagert die Aufnahme des ersten Kipphebelteils die erste Kopplungswalze wenigstens auf der Seite der ersten Kopplungswalze, welche dem ersten Kipphebelteil zugewandt ist, in einer definierten Stellung in einer zu der Drehbahn parallelen Richtung. Dabei ist die zweite Kopplungswalze vorzugsweise in einer zu der Drehbahn senkrechten Richtung verschiebbar und mit der ersten Kopplungswalze und einem Anschlag des zweiten Kipphebelteils in Kontakt. Insbesondere ist die Aufnahme dazu eingerichtet, die erste Kopplungswalze bei einer Drehbewegung des ersten Kipphebelteils entlang der Drehbahn zu führen. Die erste Kopplungswalze kann somit in einer Weise auf die zweite Kopplungswalze einwirken, dass die zweite Kopplungswalze, abhängig von der Schaltstellung der zweiten Kopplungswalze, in der Koppelstellung fixiert oder aus der Koppelstellung herausgedrückt wird.

[0032] Die Aufnahme ist derart eingerichtet, dass die erste Kopplungswalze in der Aufnahme drehbar, insbesondere bezüglich einer zur Drehachse das ersten und zweiten Kipphebelteils parallelen Rotationsachse, gelagert ist. Die Aufnahme ist beispielsweise als Ausnehmung im ersten Kipphebelteil ausgebildet. Die Aufnahme kann auch eine Walzenführung aufweisen, die eingerichtet ist, die erste Kopplungswalze drehbar und/oder verschiebbar entlang der Drehbahn zu lagern. Dadurch kann eine Kraft infolge der Drehbewegung des ersten Kipphebelteils dynamisch in verschiedene Richtungen auf die zweite Kopplungswalze vermittelt werden.

[0033] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kopplungswalze in der Koppelstellung in der Weise zwischen der ersten Kopplungswalze und dem Anschlag angeordnet, dass ein Verschieben der zweiten Kopplungswalze, insbesondere in einer zu Drehbahn senkrechten Richtung, während einem Übertragen einer Drehbewegung, insbesondere reibschlüssig und/oder formschlüssig, gehemmt ist. Dadurch kann zuverlässig vermieden werden, dass die zweite Kopplungswalze beim Übertragen der Drehbewegung des ersten Kipphebelteils auf den zweiten Kipphebelteil aus der Drehbahn ausbricht und/oder eine mittels der ersten und zweiten Kopplungswalze auf den zweiten Kipphebelteil übertragene Kraft während der Drehbewegung des ersten Kipphebelteils abnimmt.

[0034] Um das Verschieben der zweiten Kopplungswalze, insbesondere in einer zu Drehbahn senkrechten Richtung, zu hemmen, ist die zweite Kopplungswalze vorzugsweise eingespannt, insbesondere zwischen der ersten Kopplungswalze und dem Anschlag. Dabei kann der erste und/oder zweite Kipphebelteil dazu eingerichtet sein, die zweite Kopplungswalze abzustützen, so dass die von den Kopplungswalzen und dem Anschlag gebildete Wirkverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kipphebelteil stabilisiert wird. Dadurch kann eine zuverlässige Kopplung des ersten und zweiten Kipphebelteils erreicht werden.

[0035] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Ventilbetätigungsvorrichtung des Weiteren ein Federelement auf, wobei die zweite Kopplungswalze mittels des Federelements in der Koppelstellung in Richtung einer Entkoppelstellung vorgespannt ist. Das Federelement ist insbesondere dazu eingerichtet, die zweite Kopplungswalze in der Richtung senkrecht zur Drehbahn vorzuspannen. Das Federelement ist beispielsweise als Schraubendruckfeder oder Tellerfeder ausgebildet. Die zweite Kopplungswalze kann dadurch zuverlässig, vorzugsweise in einem lastfreien Moment, in dem die zweite Kopplungswalze nicht zwischen der ersten Kopplungswalze und dem Anschlag eingespannt, d.h. ungehemmt, ist, durch das Federelement aus der Koppelstellung verbracht werden, so dass eine infolge der Drehbewegung des ersten Kipphebelteils von der ersten Kopplungswalze auf die zweite Kopplungswalze wirkende Kraft die zweite Kopplungswalze weiter in Richtung der Entkoppelstellung drückt.

[0036] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement an dem ersten Kipphebelteil oder an dem zweiten Kipphebelteil abgestützt. Dadurch kann die zweite Kopp

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt lungswalze unabhängig von der Auslenkung des ersten Kipphebelteils bzw. des zweiten Kipphebelteils entlang der Drehbahn mittels des Federelements gleichmäßig in Richtung der Entkoppelstellung vorgespannt werden. Zudem wird die zweite Kopplungswalze in der Koppelstellung so zuverlässig zwischen der ersten Kopplungswalze, dem Anschlag und dem Federelement eingeklemmt und dadurch bezüglich der Bewegung senkrecht zur Drehbahn, d.h. in Richtung der Entkoppelstellung, gehemmt.

[0037] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kopplungswalze von einer Betätigungseinrichtung in der Koppelstellung haltbar. Die zweite Kopplungswalze kann somit zwischen der Betätigungseinrichtung und dem Federelement in der Koppelstellung eingespannt werden, um sich infolge einer Drehbewegung des ersten Kipphebelteils ebenfalls, d.h. analog zur ersten Kopplungswalze und dem ersten Kipphebelteil, entlang der Drehbahn zu bewegen.

[0038] Die Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Wirkverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kipphebelteil über die Kopplungswalzen zu bewirken, indem die zweite Kopplungswalze in der Koppelstellung, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Drehbahn, gehalten wird, und die Wirkverbindung zu lösen, indem die zweite Kopplungswalze freigegeben wird, insbesondere um von dem Federelement aus der Koppelstellung in Richtung der Entkoppelstellung gedrückt zu werden. Dadurch kann der Ventilhub, insbesondere die Schaltstellung der zweiten Kopplungswalze, gezielt über die Betätigungseinrichtung gesteuert werden.

[0039] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung auf einem der beiden Kipphebelteile angeordnet und als elektrisch oder hydraulisch betätigter Aktor ausgebildet. Dadurch kann die zweite Kopplungswalze schnell und zuverlässig zum Verbringen entlang der Richtung senkrecht zur Drehbahn freigegeben und/oder zurück in die Koppelstellung verbracht bzw. dort gehemmt werden.

[0040] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Betätigungseinrichtung eine Blattfeder auf, welche mittels einer Schaltwelle gespannt werden kann, wobei die gespannte Blattfeder eine höhere Kraft auf die zweite Kopplungswalze ausübt als das Federelement. Die zweite Kopplungswalze ist vorzugsweise zwischen der Blattfeder und dem Federelement eingespannt, so dass sich die zweite Kopplungswalze bei gespannter Blattfeder und infolge einer Drehbewegung des ersten Kipphebelteils in der Koppelstellung entlang der Drehbahn bewegt. Bei entspannter Blattfeder wird die zweite Kopplungswalze durch die von dem Federelement ausgeübten Federkraft gegen den Widerstand der Blattfeder zumindest geringfügig aus der Koppelstellung in Richtung der Entkoppelstellung, d.h. senkrecht zur Drehbahn, verbracht, so dass eine von der ersten Kopplungswalze vermittelte Kraft die zweite Kopplungswalze weiter in die Entkoppelstellung drückt, und der erste und zweite Kipphebelteil gegeneinander verdrehbar bleiben.

[0041] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Blattfeder in der Weise angeordnet, dass die zweite Kopplungswalze bei einer gemeinsamen Drehbewegung der Kipphebelteile auf der Blattfeder abrollen kann. Die Blattfeder dient dabei vorzugsweise als Führung der zweiten Kopplungswalze zumindest auf einer der gemeinsamen Drehachse des ersten und zweiten Kipphebelteils abgewandten Seite. Die zweite Kopplungswalze kann dadurch, unabhängig von der Verkippung des ersten und zweiten Kipphebelteils, präzise in der Koppelstellung gehalten und gemeinsam mit der ersten Kopplungswalze und dem ersten und zweiten Kipphebelteil entlang der Drehbahn bewegt werden.

[0042] Durch die infolge des Abrollens bewirkte Rotation der zweiten Kopplungswalze wird vorzugsweise auch die erste und gegebenenfalls weitere Kopplungswalzen in Rotation versetzt. Dadurch kann ein Verschleiß der Kopplungswalzen gleichmäßig verteilt werden.

[0043] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung auf der der gemeinsamen Drehachse abgewandten Seite der beiden Kipphebelteile angeordnet und/oder auf einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Dadurch wird eine zuverlässige Steuerung des Ventilhubs ermöglicht, ohne Bauraum im Bereich des Ventils zu beanspruchen.

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0044] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlag eine dritte Kopplungswalze, wobei die dritte Kopplungswalze teilweise in einer Aufnahme des zweiten Kipphebelteils aufgenommen ist. Vorzugsweise lagert die Aufnahme des zweiten Kipphebelteils die dritte Kopplungswalze wenigstens auf der Seite der dritten Kopplungswalze, welche dem zweiten Kipphebelteil zugewandt ist, in einer definierten Stellung in einer zu der Drehbahn parallelen Richtung. Dadurch kann die zweite Kopplungswalze bei einer Bewegung senkrecht zur Drehbahn auf einer, vorzugsweise zylindermantelförmigen, Außenfläche der dritten Kopplungswalze abrollen. Somit kann ein Verspannen der zweiten Kopplungswalze bei Einwirken einer Kraft infolge der Drehbewegung des ersten Kipphebelteils zuverlässig vermieden werden.

[0045] Analog zur Aufnahme des ersten Kipphebelteils ist die Aufnahme des zweiten Kipphebelteils vorzugsweise dazu eingerichtet, die dritte Kopplungswalze drehbar bezüglich einer zur Drehachse des ersten und zweiten Kipphebelteils parallelen Rotationsachse zu lagern. Insbesondere kann die Aufnahme als Ausnehmung im zweiten Kipphebelteil ausgebildet sein und/oder eine Walzenführung aufweisen, die eingerichtet ist, die dritte Kopplungswalze drehbar und/oder verschiebbar entlang der Drehbahn zu lagern.

[0046] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist bzw. sind die erste Kopplungswalze und/oder die dritte Kopplungswalze in der Weise gelagert, dass diese sich ebenfalls drehen kann bzw. können, wenn die zweite Kopplungswalze auf der Blattfeder abrollt. Vorzugsweise ist die Aufnahme dabei mit einem Material ausgekleidet, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Alternativ oder zusätzlich wird bzw. werden die erste und/oder die dritte Kopplungswalze zu diesem Zweck von jeweils einer Walzenführung geführt, etwa durch ein Lager, welches mit der sich parallel zur gemeinsamen Drehachse des ersten und zweiten Kipphebelteils erstreckenden Rotationsachse der ersten bzw. dritten Kopplungswalze koppelt. Dadurch kann die zweite Kopplungswalze dynamisch sowohl entlang der Drehbahn als auch in der Richtung senkrecht dazu bewegt bzw. geführt werden, ohne dass eine wesentliche Reibung oder ein Verkanten zwischen den Kopplungswalzen und/oder der jeweiligen Führung, etwa der Betätigungseinrichtung und/oder der Ausnehmung des ersten bzw. zweiten Kipphebelteils, verursacht bzw. ermöglicht wird.

[0047] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die wenigstens zwei Kopplungswalzen hohl. Dadurch wird eine besonders leichte Ausführung der wenigstens zwei Kopplungswalzen ermöglicht. Zudem kann dadurch eine Elastizität der wenigstens zwei Kopplungswalzen erreicht werden, so dass das Risiko eines Verkantens insbesondere der zweiten Kopplungswalze bei Einwirken einer von der ersten Kopplungswalze vermittelten Kraft verringert werden kann.

[0048] Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Kopplungswalzen aus Wälzlagerstahl gefertigt. Alternativ oder zusätzlich sind die wenigstens zwei Kopplungswalzen aus Keramik gefertigt und weisen daher eine hohe Druck- und Biegebelastbarkeit auf.

[0049] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlag als ebene Fläche oder gekrümmte Fläche, insbesondere als Zylinderfläche, ausgebildet. Dadurch kann die zweite Kopplungswalze in der Koppelstellung zuverlässig eine von der ersten Kopplungswalze vermittelte Kraft auf den Anschlag und damit auf den zweiten Kipphebelteil übertragen. Insbesondere kann die zweite Kopplungswalze auf der gekrümmten Fläche, insbesondere Zylinderfläche, bei Auslenkung aus der Koppelstellung in Richtung der Entkoppelstellung abrollen, so dass das Risiko einer Verspannung oder Verkantung der zweiten Kopplungswalze vermindert wird.

[0050] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Anschlag von einem Übertragungskörper gebildet, der auf dem zweiten Kipphebelteil mittels eines Kugelgelenks gelagert ist. Dadurch ist der Anschlag gegenüber dem zweiten Kipphebelteil beweglich, insbesondere verdrehbar, gelagert, so dass der Anschlag bezüglich der Position der zweiten Kopplungswalze, insbesondere der Koppelstellung, positionierbar ist.

[0051] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der zweite Kipphebelteil eine Stellschraube auf, mit welcher die Position des Anschlags relativ zu dem zweiten Kipphebelteil

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt verstellbar ist. Insbesondere ist die Stellschraube dazu eingerichtet, die Position des Anschlags entlang der Drehbahn, insbesondere zwischen der zweiten Kopplungswalze in der Koppelstellung und dem zweiten Kipphebelteil, zu justieren. Dadurch kann das Wirken der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kipphebelteil mittels der Kopplungswalzen bezüglich einer Phasenlage einer Nockenwelle zur Betätigung des Ventils eingestellt werden.

[0052] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Übertragungskörper mittels eines Kugelgelenks auf der Stellschraube gelagert. Dadurch kann eine Ausrichtung des Übertragungskörpers, insbesondere der Zylinderfläche des Übertragungskörpers, beim Einstellen der Position des Übertragungskörpers bezüglich des zweiten Kipphebelteils mittels der Stellschraube beibehalten werden, d.h. bei einer Drehung der Stellschraube dreht sich der Übertragungskörper nicht.

[0053] Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.

[0054] Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.

[0055] Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten, zumindest wo technisch sinnvoll, auch für den zweiten und dritten Aspekt der Erfindung und dessen vorteilhafte Ausgestaltung sowie umgekehrt.

[0056] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen wenigstens teilweise schematisch:

[0057] Fig. 1	ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung;
[0058] Fig. 2	einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Ventilbetätigungsvorrichtung entlang der Linie A-A;
[0059] Fig. 3	ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung;
[0060] Fig. 4	ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung; und
[0061] Fig. 5	ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anschlags.

[0062] Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 zur Betätigung mindestens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine mit einem ersten Kipphebelteil 2a, einem zweiten Kipphebelteil 2b, drei Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c, einem Federelement 4 und einer Betätigungseinrichtung 5.

[0063] Der erste und zweite Kipphebelteil 2a, 2b bilden einen Ventilhebel, der um eine gemeinsame Drehachse X des ersten und zweiten Kipphebelteils 2a, 2b drehbar gelagert ist. Dabei wird eine Drehbewegung des Ventilhebels, insbesondere des ersten Kipphebelteils 2a, entlang einer Drehbahn D durch, vorzugsweise periodisches, Betätigen des Ventilhebels, insbesondere des ersten Kipphebelteils 2a, durch einen Nocken N einer Nockenwelle der Hubkolbenmaschine bewirkt.

[0064] Die Drehbewegung des Ventilhebels, d.h. die gemeinsame, insbesondere synchrone, Drehbewegung des ersten und zweiten Kipphebelteils 2a, 2b, zur Betätigung des Ventils wird insbesondere durch einen Hub des Nockens N bewirkt. Dabei wird eine Kraft vom ersten Kipphebelteil 2a mittels der drei Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c auf den zweiten Kipphebelteil 2b ausgeübt. Eine zweite Kopplungswalze 3b ist dabei, wie in Figur 1a) gezeigt, in einer Koppelstellung zwischen einer ersten Kopplungswalze 3a und einer dritten Kopplungswalze 3c angeordnet und gemeinsam mit der ersten und dritten Kopplungswalze 3a, 3c entlang der Drehbahn D beweglich gelagert.

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0065] In der Koppelstellung wird die zweite Kopplungswalze 3b vorzugsweise von der ersten und dritten Kopplungswalze 3a, 3c bezüglich einer Bewegung in einer Richtung senkrecht zur Drehbahn D gehemmt, d.h. ein Ausbrechen aus der Koppelstellung durch die erste und dritten Kopplungswalze 3a, 3c verhindert. Die zweite Kopplungswalze 3b kann in der Koppelstellung insbesondere in der Weise angeordnet sein, dass die zweite Kopplungswalze 3b zumindest teilweise von dem ersten oder zweiten Kipphebelteil 2a, 2b, insbesondere von dem Federelement 4, abgestützt wird. Eine bei einer Bewegung der ersten Kopplungswalze 3a entlang der Drehbahn D auf die zweite Kopplungswalze 3b ausgeübte Kraft klemmt die zweite Kopplungswalze 3b dann vorzugsweise in der Koppelposition zwischen der ersten 3a und dritten Kopplungswalze 3c ein. Dazu kann beispielsweise der Abstand der ersten und dritten Kopplungswalze 3a, 3c zur gemeinsamen Drehachse X größer sein als der Abstand der zweiten Kopplungswalze 3b zur gemeinsamen Drehachse X.

[0066] Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Kopplungswalze 3b insbesondere von einer Blattfeder 5a bezüglich der Bewegung in die Richtung senkrecht zur Drehbahn D gehemmt und/oder bei der Bewegung entlang der Drehbahn D geführt werden. Die Bewegung der zweiten Kopplungswalze 3b entlang der Drehbahn D wird dabei vorzugsweise durch Einwirken der über den ersten Kipphebelteil 2a und die erste Kopplungswalze 3a vermittelten Kraft, die infolge der Rotation des Nockens N auf den ersten Kipphebelteil 2a wirkt, verursacht. Die Blattfeder 5a stellt dabei insbesondere sicher, dass die zweite Kopplungswalze 3b bei Einwirken der Kraft auf die zweite Kopplungswalze 3b nicht aus der Koppelstellung bzw. der Drehbahn D ausbricht und damit die Wirkverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kipphebelteil 2a, 2b unterbricht.

[0067] Die zweite Kopplungswalze 3b ist dabei insbesondere zur Kraftübertragung vom ersten Kipphebelteil 2a auf den zweiten Kipphebelteil 2b eingerichtet, wobei die Kopplung der zweiten Kopplungswalze 3b an den ersten Kipphebelteil 2a mittels der ersten Kopplungswalze 3a und die Kopplung der zweiten Kopplungswalze 3b an den zweiten Kipphebelteil 2b mittels der dritten Kopplungswalze 3c realisiert wird. Die dritte Kopplungswalze 3c fungiert insbesondere als Anschlag zur Kraftübertragung von der zweiten Kopplungswalze 3b auf den zweiten Kipphebelteil 2b.

[0068] Um die infolge der Rotation des Nockens N auf den ersten Kipphebelteil 2a wirkende Kraft in der Koppelstellung zuverlässig mittels der ersten Kopplungswalze 3a auf die zweite Kopplungswalze 3b übertragen zu können, weist der erste Kipphebelteil 2a eine Aufnahme 2a‘, beispielsweise eine Ausnehmung, auf, in der die erste Kopplungswalze 3a zumindest teilweise aufgenommen werden kann. Die Aufnahme 2a‘ ist vorzugsweise derart ausgebildet, insbesondere geformt, dass die erste Kopplungswalze 3a bei der Drehbewegung des ersten Kipphebelteils 2a entlang der Drehbahn D vom ersten Kipphebelteil 2a mitgeführt wird. Die Aufnahme 2a‘ ist insbesondere dazu ausgebildet, ein Ausbrechen der ersten Kopplungswalze 3a aus der Drehbahn D, d.h. insbesondere in eine Richtung senkrecht zur Drehbahn D, zu verhindern.

[0069] Analog dazu weist vorzugsweise auch der zweite Kipphebelteil 2b eine Aufnahme 2b‘, beispielsweise eine Ausnehmung, auf, die dazu eingerichtet, insbesondere geformt, ist, um die dritte Kopplungswalze 3c zumindest teilweise aufzunehmen. Die Aufnahme 2b‘ des zweiten Kipphebelteils 2b ist insbesondere dazu eingerichtet, eine von der sich in der Koppelstellung befindlichen zweiten Kopplungswalze 3b auf die dritte Kopplungswalze 3c übertragene Kraft aufzunehmen, so dass der zweite Kipphebelteil 2b, insbesondere synchron zum ersten Kipphebelteil 2a, eine vom Hub der Drehung des Nockens N induzierte Drehbewegung entlang der Drehrichtung D zur Betätigung des Ventils ausführt.

[0070] Die Betätigungseinrichtung 5 weist neben der Blattfeder 5a vorzugsweise auch eine mit der Blattfeder 5a verbundene Schaltwelle 5b auf, die dazu eingerichtet ist, die Blattfeder 5a, insbesondere gegen die zweite Kopplungswalze 3b bzw. gegen das Federelement 4, zu verspannen. Die von der Schaltwelle 5b verursachte Verspannung der Blattfeder 5a ist dabei insbesondere so groß, dass die zweite Kopplungswalze 3b bezüglich einer Bewegung aus der Koppelstellung heraus in eine Richtung senkrecht zur Drehbahn D gehemmt ist. Die Verspannung der Blattfeder 5a ist insbesondere größer als die Federkraft des Federelements 4, wel

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt ches von einer der Blattfeder 5a gegenüberliegenden Seite der zweiten Kopplungswalze 3b auf die zweite Kopplungswalze 3b wirkt und sich in bevorzugter Weise gegen den zweiten Kipphebelteil 2b abstützt.

[0071] Die Schaltwelle 5b ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Verspannung der Blattfeder 5a, wie in Figur 1b) gezeigt, zu verringern, wenn eine Entkopplung des ersten Kipphebelteils 2a vom zweiten Kipphebelteil 2b gewünscht ist, beispielsweise wenn das durch den zweiten Kipphebelteil 2b betätigbare Ventil nicht geöffnet bzw. nicht geschlossen werden soll. Infolge der veränderten Stellung der Schaltwelle 5b ist die Federkraft des Federelements 4 nun größer als die Verspannung der Blattfeder 5a, so dass das Federelement 4 die zweite Kopplungswalze 3b aus der Koppelstellung, insbesondere in eine Richtung senkrecht zur Drehbahn D, heben kann, zumindest in einem lastfreien Moment, in dem keine Kraft von der ersten Kopplungswalze 3a auf die zweite Kopplungswalze 3b wirkt. Dadurch wird die von den drei Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c gebildete Wirkverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kipphebelteil 2a, 2b unterbrochen, so dass bei einer Drehbewegung des ersten Kipphebelteils 2a entlang der Drehbahn D eine Verdrehung des ersten und zweiten Kipphebelteils 2a, 2b gegeneinander auftritt und das Ventil nicht betätigt wird.

[0072] Aufgrund der geänderten Position der zweiten Kopplungswalze 3b relativ zur ersten Kopplungswalze 3a ist auch die Richtung der Kraftwirkung von der ersten Kopplungswalze 3a auf die zweite Kopplungswalze 3b geändert. Eine Bewegung der ersten Kopplungswalze 3a entlang der Drehbahn D kann nun ein weiteres Herausdrücken der zweiten Kopplungswalze 3b aus der Koppelstellung bzw. ein Verbringen der zweiten Kopplungswalze 3b, insbesondere gegen die Rückstellkraft der Blattfeder 5a, in die Entkoppelstellung bewirken.

[0073] Geschieht die Änderung der Schaltstellung der zweiten Kopplungswalze 3b, insbesondere das Verbringen der zweiten Kopplungswalze 3b aus der Entkoppelstellung in Richtung der Koppelstellung durch entsprechendes Verspannen der Blattfeder 5a mittels der Schaltwelle 5b, in einer Phasenlage des Nockens N, in der nicht mehr ausreichend Zeit verbleibt, um die zweite Kopplungswalze 3b vollständig in die Koppelstellung zwischen der ersten und dritten Kopplungswalze 3a, 3c zu verbringen und damit insbesondere einen Formschluss der Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c zu erreichen, bewirkt die von der ersten Kopplungswalze 3a auf die zweite Kopplungswalze 3b bei beginnendem Hub des Nockens N ausgeübte Kraft lediglich ein Herausgleiten der zweiten Kopplungswalze 3b aus dem von der ersten und dritten Kopplungswalze 3a, 3c gebildeten Zwischenraum, gegebenenfalls bis in die Entkoppelstellung hinein. Dadurch kann eine Beschädigung der Ventilbetätigungsvorrichtung 1 bei einer solchen Fehlabstimmung zwischen Betätigungseinrichtung 5 und Phasenlage des Nockens N zuverlässig vermieden werden.

[0074] In Figur 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A durch die in Figur 1 gezeigte Ventilbetätigungseinrichtung 1 gezeigt, bei der sich die zweite Kopplungswalze 3b in der Koppelstellung befindet. Dabei ist eine weitere, in Figur 1 hinter und entsprechend in Figur 2 rechts neben der dargestellten Ventilbetätigungseinrichtung 1 angeordnete Ventilbetätigungseinrichtung T sichtbar, bei der die zweite Kopplungswalze 3b durch das Federelement 4 in einer Richtung senkrecht zur Drehbahn aus der Koppelstellung gegen die Federspannung der Blattfeder 5a herausgehoben ist.

[0075] Somit bewirkt das Einwirken einer von der ersten Kopplungswalze (siehe Figur 1) vermittelten Kraft auf die zweite Kopplungswalze 3b in der linker Hand dargestellten Ventilbetätigungseinrichtung 1 eine Bewegung der zweiten Kopplungswalze 3b entlang der Drehbahn D, d.h. in die Blattebene hinein, so dass der zweite Kipphebelteil 2b aufgrund der Kopplung der zweiten Kopplungswalze 3b mit der dritten Kopplungswalze (siehe Figur 1) eine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse X ausführt und das Ventil betätigt. Entsprechend bewirkt das Einwirken einer von der ersten Kopplungswalze 3a vermittelten Kraft auf die zweite Kopplungswalze 3b in der rechter Hand dargestellten Ventilbetätigungseinrichtung T eine Bewegung der zweiten Kopplungswalze 3b in eine Richtung senkrecht zur Drehbahn D, d.h. in Richtung der Entkoppelstellung bzw. der Blattfeder 5a, so dass die Wirkverbindung zwischen erster und

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt dritter Kopplungswalze 3a, 3c unterbrochen ist und der zweite Kipphebelteil 2b keine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse X ausführt.

[0076] Wie in Figur 2 gut sichtbar sind die Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c vorzugsweise zylinderförmig, insbesondere mit einer zylindermantelförmigen Außenfläche, ausgebildet. Dadurch können die Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c bei einer Bewegung relativ zueinander, insbesondere beim Verbringen der zweiten Kopplungswalze 3b von der Koppelstellung in die Entkoppelstellung oder zurück, über ihre Außenflächen abrollen. Ebenso können die Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c, insbesondere die zweite Kopplungswalze 3b, bei der Bewegung entlang der Drehbahn D über ihre Außenflächen auf der Blattfeder 5a abrollen. Dadurch wird eine Hemmung der Drehbewegung entlang der Drehbahn D bzw. eine Hemmung der Bewegung in der Richtung senkrecht zur Drehbahn durch Reibung vermieden oder zumindest vermindert.

[0077] Die Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c werden bei den Bewegungen entlang der Drehbahn D, die zweite Kopplungswalze 3b gegebenenfalls auch bei der Bewegung in der Richtung senkrecht zur Drehbahn D, vorzugsweise von einer Walzenführung 10 geführt. Die Walzenführung 10 wird in bevorzugter Weise zumindest teilweise von dem zweiten Kipphebelteil 2b gebildet. Alternativ oder zusätzlich wird die Walzenführung 10 zumindest teilweise vom ersten Kipphebelteil 2a gebildet. Die Walzenführung 10 ist insbesondere einstückig mit dem ersten und/oder zweiten Kipphebelteil 2a, 2b ausgebildet. Durch die Walzenführung 10 wird eine zuverlässige Bewegung der Kopplungswalzen 3a, 3b, 3c, insbesondere der zweiten Kopplungswalze 3b, entlang der Drehbahn D und/oder in die Richtung senkrecht zur Drehbahn D ermöglicht.

[0078] In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 zur Betätigung mindestens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine gezeigt. Dabei ist die dritte Kopplungswalze 3c in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Stellschraube 6 mit einem Schraubenkopf ersetzt, wobei der Schraubenkopf eine gekrümmte Fläche 7 aufweist.

[0079] Die gekrümmte Fläche 7 ist dabei der zweiten Kopplungswalze 3b zugewandt und wirkt als Anschlag zur Kraftübertragung von der zweiten Kopplungswalze 3b auf den zweiten Kipphebelteil 2b. Aufgrund der Krümmung wirkt die von der zweiten Kopplungswalze 3b vermittelte Kraft im Wesentlichen senkrecht auf die Fläche 7, insbesondere unabhängig von der Schaltstellung, insbesondere der Position, der zweiten Kopplungswalze 3b. Die zweite Kopplungswalze 3b kann dadurch, wenn sie sich nicht vollständig in der Koppelstellung zwischen der ersten Kopplungswalze 3a und der gekrümmten Fläche 7 befindet, zuverlässig, insbesondere ohne zu verkanten, durch das Einwirken der ersten Kopplungswalze 3a gegen die Blattfeder 5a in die Entkoppelstellung gedrückt werden.

[0080] Die Stellschraube 6 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Position der zweiten Kopplungswalze 3b bezüglich des zweiten Kipphebelteils 2b, insbesondere entlang der Drehbahn D, einzustellen. Dadurch kann die Ventilbetätigungsvorrichtung 1 so justiert werden, dass die zweite Kopplungswalze 3b präzise zwischen dem Federelement 4 und der Blattfeder 5a positioniert ist.

[0081] Ansonsten gelten für Figur 3 dieselben Ausführungen wie für Figuren 1 und 2.

[0082] Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 zur Betätigung mindestens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine. Dabei ist die Stellschraube 6 aus Figur 3 in diesem Ausführungsbeispiel über ein Kugelgelenk 8 mit einem Übertragungskörper 9 verbunden, der den Anschlag zur Kraftübertragung von der zweiten Kopplungswalze 3b auf den zweiten Kipphebelteil 2b bildet.

[0083] Der Übertragungskörper 9 weist auf einer der zweiten Kopplungswalze 3b zugewandten Seite vorzugsweise eine Zylinderfläche auf, über welche die zweite Kopplungswalze 3b beim Ändern der Schaltstellung abrollen kann. Es wird so ein optimaler Kontakt zwischen der zweiten Kopplungswalze 3b und dem Übertragungskörper 9 mit positiven Kraftverhältnissen ermöglicht, so dass eine hohe Langlebigkeit der zweiten Kopplungswalze 3b und des Übertragungskörpers 9 durch geringen Verschleiß erreicht werden kann.

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AT 520 888 B1 2020-01-15 österreichisches patentamt [0084] Durch das Kugelgelenk 8 kann die Ausrichtung des Übertragungskörpers 9 relativ zur zweiten Kopplungswalze 3b, insbesondere zur Drehbahn D und/oder zum zweiten Kipphebelteil 2a, auch bei Drehung der Stellschraube 6 zur Einstellung der Position des Übertragungskörpers 9 relativ zum zweiten Kipphebelteil 2b beibehalten werden.

[0085] Somit wird bei einer Drehung der Stellschraube 6 die Vermeidung einer Kraftübertragung bzw. einer Drehmomentübertragung von der Stellschraube 6 auf den Übertragungskörper 9 und/oder auf die zweite Kopplungswalze 3b ermöglicht.

[0086] Die Stellschraube 6 ist vorzugsweise, analog zu den Ausführungen zur Figur 3, zum Ausgleichen von Toleranzen, insbesondere bezüglich der Positionierung Kopplungswalze 3b, eingerichtet. Der zweite Kipphebelteil 2b kann beispielsweise ein Innengewinde aufweisen, mit dem ein Außengewinde der Stellschraube 6 in Eingriff steht. Durch Drehen der Stellschraube 6 kann so der Abstand zwischen dem Übertragungskörper 9 und dem Federelement 4 variiert werden, so dass die zweite Kopplungswalze 3b in der Koppelstellung zuverlässig mit der ersten Kopplungswalze 3a und/oder mit dem Übertragungskörper 9 in Kontakt steht.

[0087] Figur 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anschlags, der als Stellschraube 6 mit einem mittels eines Kugelgelenks 8 gelagerten Übertragungskörper 9 ausgebildet ist.

[0088] Der Übertragungskörper 9 weist vorzugsweise eine Zylinderfläche 9a auf, die einer zweiten Kopplungswalze 3b zugewandt ist und insbesondere mit dieser in Kontakt steht. Der Übertragungskörper 9 weist zusätzlich in bevorzugter Weise eine Kugelfläche 9b auf, die der Stellschraube 6 zugewandt ist und insbesondere zumindest einen Teil des Kugelgelenks 8 aufnimmt oder bildet. Dabei weist die Krümmung der Zylinderfläche 9a einen Radius R eines ersten Kreises und die Kugelfläche 9b einen Radius r eines zweiten Kreises auf, wobei der erste und zweite Kreis konzentrisch angeordnet sind, d.h. den gleichen Mittelpunkt M aufweisen. Dadurch kann der Übertragungskörper 9 einer Bewegung der zweiten Kopplungswalze 3b aus der Koppelstellung heraus bzw. in die Koppelstellung hinein folgen, so dass eine gleichbleibende Belastung der zweiten Kopplungswalze 3b unabhängig von ihrer Position relativ zum zweiten Kipphebelteil (siehe Figur 4) ermöglicht wird. Insbesondere kann sich der Übertragungskörper 9 somit in Abhängigkeit der Position der zweiten Kopplungswalze 3b ausrichten.

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BEZUGSZEICHENLISTE

Ventilbetätigungsvorrichtung erster, zweiter Kipphebelteil Aufnahme erste, zweite, dritte Kopplungswalze Federelement Betätigungseinrichtung

Blattfeder

Schaltwelle

Stellschraube gekrümmte Fläche Kugelgelenk

Übertragungskörper Zylinderfläche

Kugelfläche

Walzenführung gemeinsame Drehachse Nocken

Drehbahn

Mittelpunkt

Kreisradien

Claims (19)

1. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, mit veränderlichem, insbesondere abschaltbarem, Ventilhub, aufweisend:

einen ersten Kipphebelteil (2a), einen zweiten Kipphebelteil (2b), wenigstens zwei Kopplungswalzen (3a, 3b), wobei der erste Kipphebelteil (2a) und der zweite Kipphebelteil (2b) beide auf einer gemeinsamen Drehbahn (D) um eine gemeinsame Drehachse (X) drehbar sind, und wobei eine erste der Kopplungswalzen (2a) teilweise in einer Aufnahme (2aj des ersten Kipphebelteils (2a) aufgenommen ist, wobei eine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse (X) zwischen dem ersten Kipphebelteil (2a) und dem zweiten Kipphebelteil (2b) mittels der ersten Kopplungswalze (3a) und einer zweiten der Kopplungswalzen (3b) übertragbar ist, wenn die zweite Kopplungswalze (3b) in einer Koppelstellung ist.

2. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Aufnahme (2aj des ersten Kipphebelteils (2a) die erste Kopplungswalze (3a) wenigstens auf der Seite der ersten Kopplungswalze (3a), welche dem ersten Kipphebelteil (2a) zugewandt ist, in einer definierten Stellung in einer zu der Drehbahn (D) parallelen Richtung lagert, und wobei die zweite Kopplungswalze (3b) in einer zu der Drehbahn (D) senkrechten Richtung verschiebbar ist und mit der ersten Kopplungswalze (3a) und einem Anschlag des zweiten Kipphebelteils (2b) in Kontakt ist.

3. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die zweite Kopplungswalze (3b) in der Koppelstellung in der Weise zwischen der ersten Kopplungswalze (3a) und dem Anschlag angeordnet ist, dass ein Verschieben der zweiten Kopplungswalze (3b) während einem Übertragen einer Drehbewegung, insbesondere reibschlüssig und/oder formschlüssig, gehemmt ist.

4. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, des Weiteren ein Federelement (4) aufweisend, wobei die zweite Kopplungswalze (3b) mittels des Federelements (4) in der Koppelstellung in Richtung einer Entkoppelstellung vorgespannt ist.

5. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das Federelement (4) an dem ersten Kipphebelteil (2a) oder an dem zweiten Kipphebelteil (2b) abgestützt ist.

6. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Kopplungswalze (3b) von einer Betätigungseinrichtung (5) in der Koppelstellung haltbar ist.

7. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Betätigungseinrichtung (5) auf einem der beiden Kipphebelteile (2a, 2b) angeordnet ist und als elektrisch oder hydraulisch betätigter Aktor ausgebildet ist.

8. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Betätigungseinrichtung (5) eine Blattfeder (5a) aufweist, welche mittels einer Schaltwelle (5b) gespannt werden kann, wobei die gespannte Blattfeder (5a) eine höhere Kraft auf die zweite Kopplungswalze (3b) ausübt als das Federelement (4).

9. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Blattfeder (5a) in der Weise angeordnet ist, dass die zweite Kopplungswalze (3b) bei einer gemeinsamen Drehbewegung der Kipphebelteile (2a, 2b) auf der Blattfeder (5a) abrollen kann.

10. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Betätigungseinrichtung (5) auf der, der gemeinsamen Drehachse (X) abgewandten Seite der beiden Kipphebelteile (2a, 2b) angeordnet ist und/oder auf einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.

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11. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der Anschlag eine dritte Kopplungswalze (3c) ist, wobei die dritte Kopplungswalze (3c) teilweise in einer Aufnahme (2bj des zweiten Kipphebelteils (2b) aufgenommen ist, und wobei die Aufnahme (2bj die dritte Kopplungswalze (3c) wenigstens auf der Seite der dritten Kopplungswalze (3c), welche dem zweiten Kipphebelteil (2b) zugewandt ist, in einer definierten Stellung in einer zu der Drehbahn (D) parallelen Richtung lagert.

12. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die erste Kopplungswalze (3a) und/oder die dritte Kopplungswalze (3c) in der Weise gelagert sind, dass diese sich ebenfalls drehen können, wenn die zweite Kopplungswalze (3c) auf der Blattfeder (5a) abrollt.

13. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei Kopplungswalzen (3a, 3b, 3c) hohl sind.

14. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei der Anschlag als ebene Fläche oder gekrümmte Fläche (7), insbesondere als Zylinderfläche, ausgebildet ist.

15. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei der Anschlag von einem Übertragungskörper (9) gebildet wird, der auf dem zweiten Kipphebelteil (2b) mittels eines Kugelgelenks (8) gelagert ist.

16. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, wobei der zweite Kipphebelteil (2b) eine Stellschraube (6) aufweist, mit welcher die Position des Anschlags relativ zu dem zweiten Kipphebelteil (2b) verstellbar ist.

17. Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Übertragungskörper (9) mittels eines Kugelgelenks (8) auf der Stellschraube (6) gelagert ist.

18. Verbrennungskraftmaschine mit einer Ventilbetätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

19. Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 18.