DE102006034951A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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DE102006034951A
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Matthew 48092 Warren Evans
William Dammers
Florin 48187 Canton Bugescu
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brannkraftmaschine, mit einem schaltbaren Kipphebelaufbau (1) mit mehreren Kipphebeln (6, 7, 8) zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils (2), mit wenigstens einer Nockenwelle (3) mit verschieden konturierten Nocken (4, 5), über die einzelne Kipphebel des Kipphebelaufbaus (1) mit verschiedenen Stellwegen beaufschlagbar sind, und mit einer Umschaltvorrichtung (9) zum Wechseln eines jeweils wirksamen Kipphebels für einen Antrieb des Gaswechselventils (2) mit einem variierenden Ventilhub. Um einen Ventiltrieb zu schaffen, bei dem mit einem geringen Konstruktionsaufwand einzelne Gaswechselventile in verschiedenen Betriebsarten betreibbar sind, weist der Kipphebelaufbau (1) eine festehende Kipphebelwelle (10) auf, auf der wenigstens zwei äußere Kipphebel (6, 7), die in stetigem Kontakt mit ihnen zugeordneten unterschiedlich konturierten Nocken (4, 5) stehen, und ein mittlerer Kipphebel (8) mit einem Hebelarmansatz (11), über den das Gaswechselventil (2) in Wirkverbindung mit einem der beiden äußeren Kipphebel (6, 7) wahlweise betätigbar ist, schwenkbar gelagert sind, wobei an den äußeren Kipphebeln (6, 7) jeweils achsparallel zu der Kipphebelwelle (10) verschiebbar gelagerte, ansteuerbare Verriegelungsstifte (12, 13) angeordnet sind, an dem mittleren Kipphebel (8) eine Verriegelungsstiftaufnahme (14) angeordnet ist, und an den äußeren und den mittleren Kipphebeln (6, 7, 8) Positionierhilfen (15, 16, 17) angeordnet ...

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einem schaltbaren Kipphebelaufbau mit mehreren Kipphebeln zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils, mit wenigstens einer Nockenwelle mit verschieden konturierten Nocken, über die einzelne Kipphebel des Kipphebelaufbaus mit verschiedenen Stellwegen beaufschlagbar sind, und mit einer Umschaltvorrichtung zum Wechseln eines jeweils wirksamen Kipphebels für einen Antrieb des Gaswechselventils mit einem variierenden Ventilhub.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Zur Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades von Brennkraftmaschinen wird das Konzept der variablen Ventilsteuerung eingesetzt und weiterentwickelt. Das Funktionsprinzip beruht auf dem Ändern der Ventilöffnungszeiten und der Ventilhübe der Gaswechselventile, also der Ein- und Auslassventile. Dabei gilt grundsätzlich, dass größere Ventilhübe (Großhub) und kürzere Öffnungszeiten die Leistung der Maschine erhöhen und eine höhere Spitzenleistung der Brennkraftmaschine ermöglichen. Gleichzeitig erhöht sich jedoch auch der Kraftstoffverbrauch, während das zur Verfügung stehende Drehmoment sich verringert. Ein kleiner Ventilhub verbessert hingegen insbesondere das Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen. Durch komplettes Abschalten eines oder mehrerer Ventile (Deaktivierung eines Zylinders) kann eine signifikante Kraftstoffeinsparung erzielt werden. Es wird daher angestrebt, die Ventilsteuerung im Hinblick auf eine günstige Drehmomententwicklung und Leistungsentfaltung unter Berücksichtigung eines möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch und einer möglichst geringen Abgasentwicklung zu optimieren.
  • Bekannte variable Ventilsteuerungen werden mit schaltbaren Nockenfolgeraufbauten (Kipp-, Schlepp- oder Schwinghebelaufbauten) realisiert, bei denen eine Mehrnocken-Nockenwelle den Ventilhub des Gaswechselventils beziehungsweise der Ventile verändert. Dazu sind mehrere Hebelarme vorgesehen, die von Nocken unterschiedlicher Form (Schärfe) und Größe angetrieben werden, wobei die Größe der Nocken den Stellweg verändert und die Schärfe der Nocken die Öffnungszeit bzw. Schließzeit beeinflusst. Durch Umschalten zwischen den Hebelarmen werden unterschiedliche Stellwege bzw. Ventilhübe und/oder Öffnungszeiten bzw. Schießzeiten auf das beaufschlagte Ventil übertragen. Zusätzlich kann über die Lage der Nocken und eine gezielte Verstellung der Nockenwelle bzw. der Nockenwellen die Öffnungs- und Schließzeitpunkte bzw. die Öffnungs- und Schließzeiten der einzelnen Ein- und Auslassventile gesteuert werden.
  • Einen Ventiltrieb mit schaltbaren Kipphebeln zeigt die US 6,763,793 B2 . Der Ventiltrieb weist zwei Kipphebelarme auf, die auf einer ersten Kipphebelwelle verkippbar gelagert sind und die von unterschiedlich geformten Nocken angetrieben werden. In einem der Kipphebelarme ist, quer zur Achse der Kipphebelwelle, ein Kolben in einem Zylinderraum verschiebbar gelagert. An dem Kolben ist ein Eingriffsteil ausgebildet, das mit einem Eingriffsvorsprung an dem anderen Kipphebelarm in Eingriff kommen kann. Über einen Umschaltmechanismus mit einer hydraulischen Beaufschlagung des Kolbens und einer Rückstellfeder innerhalb des Zylinderraums, kann zwischen einer Eingriffsposition und einer Trennungsposition umgeschaltet werden.
  • In der Eingriffsposition kippen beide Kipphebelarme, wobei die dem zweiten Kipphebelarm zugeordnete Nocke, also die Nocke des Kipphebelarms mit dem Eingriffsvorsprung, einen Ventilhub für hohe Motordrehzahlen des betätigten Ein- oder Auslassventils erzeugt.
  • In der Trennposition kippen die beiden Hebelarme unabhängig voneinander, wobei der zweite Kipphebelarm (Hochdrehzahl) frei mitläuft. Die dem ersten Kipphebelarm zugeordnete Nocke, also die Nocke des Kipphebelarms mit dem Kolben, erzeugt nun einen Ventilhub für niedrige Motordrehzahlen des betätigten Ein- oder Auslassventils.
  • Vergleichbare Ventiltriebe mit einem Niedrigdrehzahlhebel und einem Hochdrehzahlhebel, mit einem quer in einer Hebelwelle eingebautem Kolben, über den die beiden Hebelarme in Eingriff kommen, sind auch noch aus der US 5,186,128 , US 5,320,082 , US 5,370,090 , US 5,423,295 und der US 5,429,079 bekannt.
  • Nachteilig daran ist, dass die Konstruktion dieser Nockenfolgeraufbauten, insbesondere der Quereinbau des Kolbens in dem Zylinderraum, relativ aufwendig ist. Zusätzlich ist eine Verdrehsicherung erforderlich, die den Kolben in einer ausgerichteten Position fixiert. Weiterhin benötigt jeder Zylinder eine separate Kipphebelwelle, wodurch der Aufwand für den Einbau und ein Schaltöl-Versorgungssystem steigt. Zudem rotiert jede dieser Kipphebelwellen mit dem jeweiligen Hochdrehzahlhebel, wodurch sich die gesamte Drehträgheit des Ventiltriebs erhöht. Schließlich kann bei einem durch diese Anordnung beaufschlagtem Gaswechselventil nur zwischen einer Hochdrehzahleinstellung und einer Niedrigdrehzahleinstellung umgeschaltet werden. Eine Ventildeaktivierung des betreffenden Gaswechselventils erfordert zusätzliche Maßnahmen.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem mit einem relativ geringen Konstruktionsaufwand einzelne Gaswechselventile in verschiedenen Betriebsarten, insbesondere einem Großhubmodus, einem Kleinhubmodus und einem Abschaltmodus betreibbar sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei einer variablen Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine zur Erzielung eines möglichst effektiven und zugleich kraftstoffsparenden Betriebes sinnvoll ist, einzelne Gaswechselventile sequenziell mit unterschiedlichen Ventilhüben zu betreiben und zu deaktivieren, und dass dies durch einen schaltbaren Kipphebelaufbau, der mittels einer Umschaltvorrichtung zwischen einem großen Ventilhub (Großhub) und einem kleinen Ventilhub (Kleinhub) sowie keinem Ventilhub (hublos) umschaltbar ist, erreichbar ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass eine Umschaltvorrichtung mit drei auf einer Kipphebelwelle schwenkbar gelagerten Kipphebeln, die unterschiedliche Ventilhübe beziehungsweise keinen Ventilhub erzeugen sowie parallel zur Kipphebelwelle angeordneten ansteuerbaren Verriegelungsmitteln zur Verriegelung der Kipphebel, vergleichsweise einfach herstellbar ist.
  • Die Erfindung geht daher aus von einem Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einem schaltbaren Kipphebelaufbau mit mehreren Kipphebeln zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils, mit wenigstens einer Nockenwelle mit verschieden konturierten Nocken, über die einzelne Kipphebel des Kipphebelaufbaus mit verschiedenen Stellwegen beaufschlagbar sind, und mit einer Umschaltvorrichtung zum Wechseln eines jeweils wirksamen Kipphebels für einen Antrieb des Gaswechselventils mit einem variierenden Ventilhub.
  • Bei diesem Ventiltrieb ist zudem vorgesehen, dass der Kipphebelaufbau eine feststehende Kipphebelwelle aufweist, auf der wenigstens zwei äußere Kipphebel, die in stetigem Kontakt mit ihnen zugeordneten unterschiedlich konturierten Nocken stehen, und ein mittlerer Kipphebel mit einem Hebelarmansatz, über den das Gaswechselventil in Wirkverbindung mit einem der beiden äußeren Kipphebeln wahlweise betätigbar ist, schwenkbar gelagert sind, wobei an den äußeren Kipphebeln, jeweils achsparallel zu der Kipphebelwelle, verschiebbar gelagerte und ansteuerbare Verriegelungsstifte angeordnet sind, an dem mittleren Kipphebel eine Verriegelungsstiftaufnahme angeordnet ist, und an den äußeren und den mittleren Kipphebeln Positionierhilfen angeordnet sind, sodass der mittlere Kipphebel wahlweise mit einem der beiden äußeren Kipphebel kraftschlüssig verbindbar ist oder antriebslos schaltbar ist.
  • Der erfindungsgemäße Kipphebelaufbau weist demnach zwei äußere nockenbeaufschlagte Kipphebel sowie einen dazwischen liegenden nicht nockenbeaufschlagten mittleren Kipphebel auf, die auf einer gemeinsamen Kipphebelwelle schwenkbar gelagert sind. Der eine äußere Kipphebel ist mit einem Großhubnocken, der andere äußere Kipphebel mit einem Kleinhubnocken der Nockenwelle in Kontakt. Die Ventilbewegung wird durch denjenigen Kipphebel bestimmt, der durch einen Verriegelungsstift mit dem mittleren Kipphebel verbunden ist. Die äußeren Kipphebel fungieren somit als Hilfshebel für den mittleren Kipphebel, der als eigentlicher Betätigungshebel über einen Hebelarmansatz das Ventil betätigt. Befinden sich beide Verriegelungsstifte außer Eingriff mit dem mittleren Kipphebel, wird eine Ventildeaktivierung erzielt, da der mittlere Kipphebel nicht angetrieben wird. Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft eine einfache variable Ventilsteuerung zur Verfügung gestellt, die einen Großhub, einen Kleinhub und eine Ventil- bzw. Zylinderdeaktivierung bewirken kann.
  • Durch die Anordnung der Verriegelungsstifte parallel zur Kipphebelwelle ergibt sich ein vereinfachter Einbau gegenüber bekannten Ventiltrieben mit orthogonal zur Achse der Kipphebelwelle ausgerichteten Verriegelungsstiften bzw. Verrie gelungskolben. Zudem können die Verriegelungsstifte in ihrer jeweiligen Bohraufnahme frei rotieren und benötigen keine Verdrehsicherung.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass die an den äußeren Kipphebeln angeordneten Positionierhilfen als Federelemente ausgebildet sind, die sich zwischen der der Umschaltvorrichtung abgewandten Seite des Kipphebelaufbaus und einem benachbarten Bauteil der Brennkraftmaschine abstützen. Zudem kann vorgesehen sein, dass die an dem mittleren Kipphebel angeordnete Positionierhilfe als ein sich an der Nockenwelle abstützender Anschlag ausgebildet ist.
  • Die Positionierhilfen gewährleisten, dass die Kipphebel stets zueinander so ausgerichtet sind, dass eine wechselnde Verriegelung bzw. Entriegelung möglich ist. Dies kann an den äußeren Kipphebeln auf einfache Weise durch die, vorzugsweise als Schraubendrehfedern ausgebildeten, Federelemente realisiert werden. Diese Federn kontrollieren als so genannte „Lost-Motion-Federn" die Bewegung der äußeren Kipphebel, wenn sie nicht mit dem mittleren Kipphebel verbunden sind. Der Anschlag an dem mittleren Kipphebel ist eine einfache Möglichkeit, diesen Hebel in der richtigen Reaktivierungslage zu fixieren und damit die Ausrichtung zu den Verriegelungsstiften sicherzustellen, um ihn nach einer Ventilabschaltung wieder zu verriegeln.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungsstifte als zylinderförmige Kolben ausgebildet sind, die in Bohrungen innerhalb der Kipphebel, die sich auf der dem mittleren Kipphebel zugewandten Seite in zylinderförmigen Schalenansätzen fortsetzen, geführt sind, und dass die Verriegelungsstiftaufnahme als ein halbschalenförmiger Vorsprung an dem mittleren Kipphebel ausgebildet ist, der mit den Schalenansätzen zusammenwirkt.
  • Die Verriegelungsstifte werden im Zusammenwirken mit den Schalenansätzen und dem Schalenvorsprung an dem mittleren Kipphebel im Wesentlichen radial druckkraftbelastet. Bei dieser Druckbelastung unterliegen die aneinander an grenzenden Bauteile der Umschaltvorrichtung einer geringeren Belastung gegenüber Systemen, bei denen die Verriegelungsstifte im Verriegelungszustand eher scherkraftbelastet sind.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass den Verriegelungsstiften Stellfedern zugeordnet sind, die die Verriegelungsstifte in eine jeweilige Ausgangsposition führen. Dadurch wird gewährleistet, dass bei jedem Schaltvorgang eine sichere Verriegelung beziehungsweise Entriegelung mit dem jeweiligen Verriegelungsstift erfolgt.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kipphebelwelle als eine gemeinsame Welle eine größere Anzahl von Kipphebeln zur Betätigung mehrerer Gaswechselventile eines oder mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine trägt. Bei dem erfindungsgemäßen Kipphebelaufbau kann eine gemeinsame Kipphebelwelle für mehrere Zylinder verwendet werden. Dadurch ergibt sich gegenüber Systemen, die separate Kipphebelwellen benötigen, ein einfacherer Aufbau.
  • Die gemeinsame Kipphebelwelle ist besonders vorteilhaft für hydraulisch angesteuerte Verriegelungsstifte, da ein entsprechendes Schaltöl-Versorgungssystem zur Ansteuerung der Kipphebelverriegelungen für mehrere Zylinder einfacher realisierbar ist. Grundsätzlich ist anstelle einer hydraulischen Betätigung der Umschaltvorrichtung jedoch auch eine andere Ansteuerung, beispielsweise eine elektromechanische Ansteuerung möglich. Da die Kipphebelwelle feststehend angeordnet ist, verringert sich zudem die Drehträgheit des gesamten Systems gegenüber Kipphebelwellen, die mit einem oder mehreren Kipphebeln mitrotieren.
  • Besonders vorteilhaft ist der Kipphebelaufbau in einer modernen Brennkraftmaschine mit zwei obenliegende Nockenwellen verwendbar, wobei eine erste Kipphebelwelle alle Kipphebel zur Betätigung der als Einlassventile ausgebildeten Gaswechselventile trägt, und eine zweite Kipphebelwelle alle Kipphebel zur Betätigung der als Auslassventile ausgebildeten Gaswechselventile trägt.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass die äußeren Kipphebel als Rollenkipphebel ausgebildet sind, mit Laufrollen, über welche die zugeordneten Nocken ihren jeweiligen Stellweg auf die Kipphebel übertragen. Durch die Rollen reduziert sich der Reibungswiderstand bei der Betätigung der Kipphebel über die Nocken.
  • Schließlich kann noch vorgesehen sein, dass über den mittleren Kipphebel mehrere Gaswechselventile betätigbar sind. Dazu kann der Hebelarm einen entsprechend ausgebildeten Ansatz aufweisen, der die vorgesehenen Gaswechselventile beaufschlagt. Dadurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, den Kipphebelaufbau für Zylinder mit mehreren Einlass- bzw. Auslassventilen einzusetzen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
  • 1 eine dreidimensionale Ansicht eines Ventiltriebs gemäß der Erfindung mit einem schaltbaren Kipphebelaufbau in einem ersten Schaltzustand,
  • 2 den Ventiltrieb gemäß 1 mit einem Längsschnitt entlang einer Umschaltvorrichtung des Kipphebelaufbaus,
  • 3 den Ventiltrieb gemäß 1 aus einer anderen Perspektive,
  • 4 den Ventiltrieb gemäß 1 in einem zweiten Schaltzustand, und
  • 5 den Ventiltrieb gemäß 1 in einem dritten Schaltzustand.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Der in 1 gezeigte Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug weist einen schaltbaren Kipphebellaufbau 1 auf, der aus drei einzelnen Kipphebeln 6, 7, 8 besteht. Die Kipphebel 6, 7, 8 sind auf einer Kipphebelwelle 10 schwenkbar gelagert. Der erste Kipphebel 6 ist als ein äußerer Kipphebel ausgebildet, der von einem Nocken 5 einer Nockenwelle 3 antreibbar ist. Der Nocken 5 weist eine relativ scharfe Kontur auf, die einen vergleichsweise großen Stellweg, also eine große Verkippung des Kipphebels 6 um die Kippehebelwelle 10 erzeugt.
  • Der zweite Kipphebel 7 ist als ein zweiter äußerer Kipphebel ausgebildet, der von einem Nocken 4 mit einer relativ stumpfen Kontur antreibbar ist, die einen kleineren Stellweg beziehungsweise eine kleinere Verkippung des Kipphebels 7 erzeugt. An den äußeren Kipphebeln 6 und 7 sind benachbart zu den Nocken 4 und 5 zwei Rollen 24, 25 drehbar gelagert, auf denen die Nocken 4, 5 im Betrieb in stetigem Kontakt ablaufen.
  • Ein mittlerer Kipphebel 8 dient als eigentlicher Betätigungshebel für ein Gaswechselventil 2. Dazu weist der Kipphebel 8 einen Hebelarmansatz 11 auf, über den das Ventil 2 betätigbar ist.
  • An dem Kipphebelaufbau 1 ist eine Umschaltvorrichtung 9 vorgesehen (2), über die der äußere Großhubkipphebel 6 und der äußere Kleinhubkipphebel 7 wahlweise mit dem mittleren Betätigungskipphebel 8 in Eingriff bringbar sind. Dazu sind an den Kipphebeln 6, 7 Verriegelungsstifte 12, 13 angeordnet, die parallel zur Kipphebelwellenachse 10 in Bohrungen 18, 19 verschiebbar sind.
  • Die Verriegelungsstifte 12, 13 sind als zylinderförmige Kolben ausgebildet und mit umlaufenden Rändern 26, 27 versehen. Für die Ränder 26, 27 sind an den Bohrungen 18, 19 zur Innenseite hin Anschläge 28, 29 ausgebildet, die den Stellweg der Kolben 12, 13 aus den Bohrungen 18,19 heraus begrenzen. Innerhalb der Bohrungen 18, 19 sind den Kolben 12, 13 jeweils Stellfedern 22 bzw. 23, vorteilhaft als Schraubendruckfedern ausgebildet, zugeordnet.
  • Die Bohrungen 18, 19 münden in Schalenansätzen 20, 21, in denen die Kolben 12, 13 außerhalb der Bohrungen 18, 19 geführt werden (3). Über eine nicht dargestellte hydraulische Steuerungseinrichtung sind die Kolben 12, 13 axial mit Drucköl beaufschlagbar, um eine Verschiebung der Kolben 12, 13 in den Bohrungen 18, 19 entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfedern 22, 23 zu bewirken.
  • Der mittlere Kipphebel 8 weist eine Verriegelungsstiftaufnahme 14 auf, die als eine zylinderförmige Halbschale ausgebildet ist, welche den Schalenansätzen 20, 21 gegenüber liegt.
  • An den äußeren Kipphebeln 6, 7, sind so genannte Lost-Motion-Federn 15, 16 vorgesehen, die sich an der der Umschaltvorrichtung 9 abgewandten Seite des Kipphebelaufbaus 1 befinden. Diese vorteilhaft als Schraubendruckfedern ausgebildeten Federelemente stützen sich zwischen den Kipphebeln 6, 7 und einem nicht dargestellten Maschinenteil ab und dienen als Positionierhilfen, um die Bewegung der Kipphebel 6, 7 zu kontrollieren, wenn sie sich nicht im Eingriff mit dem mittleren Kipphebel 8 befinden.
  • An dem mittleren Kipphebel 8 ist als eine weitere Positionierhilfe ein, vorteilhaft keilförmig ausgebildeter, Anschlag 17 vorgesehen (3). Wenn der mittlere Kipphebel 8 frei ist, also sich nicht im Eingriff mit dem Großhubkipphebel 6 oder Kleinhubkipphebel 7 befindet, liegt einerseits der Anschlag 17 an der Nockenwelle 3 an und andererseits der Hebelarmansatz 11 an dem Ventil 2 an. Dadurch wird in Wirkverbindung mit den Lost-Motion-Federn 15, 16 der mittlere Kipphebel 8 in einer Reaktivierungslage fixiert, die die richtige Ausrichtung der Bohrungen 18, 19 der Verriegelungsstifte 12, 13 sicherstellt.
  • Die Funktionsweise des Kipphebelaufbaus wird im Folgenden erläutert:
    Eine Verriegelung zwischen einem der äußeren Kipphebel 6, 7 und dem mittleren Kipphebel 8 erfolgt dadurch, dass der entsprechende Verrieglungsstift 12, 13 aus seiner Bohrung 18, 19 hydraulisch angesteuert heraustritt. Der Stift 12, 13 schiebt sich zwischen die Aufnahme 14 und den Ansatz 20, 21. Dabei wird die Trennstelle zwischen den betreffenden Kipphebeln 6 und 8 bzw. 7 und 8 überbrückt und der Eingriff hergestellt. In der Folge wird eine Kippbewegung des im Eingriff befindlichen äußeren Kipphebels 6, 7 auf den mittleren Kipphebel 8 übertragen, der dann das Gaswechselventil 2 über den Hebelarmansatz 11 herunterdrückt. Dabei wird der betreffende Verriegelungsstift 12, 13 über die Zylinderschalen 14 und 20, 21 radial druckbelastet.
  • In der Darstellung in 2 wird der Kolben 12 durch die Feder 22 aus der Bohrung 18 herausgedrückt, der gegenüber liegende Kolben 13 wird hingegen von der Feder 23 in der Bohrung 19 gehalten. In dieser hydraulisch drucklosen Ausgangsstellung befindet sich somit der Kleinhubkipphebel 7 im Eingriff mit dem Betätigungskipphebel 8, der das Ventil 2 mit dem entsprechend kleinen Hub öffnet, während der Großhubkipphebel 6 bei einer Betätigung durch den Nocken 5 frei kippt (3).
  • Wird der Kolben 13 (Großhubkolben) hydraulisch mit einer Kraft beaufschlagt, rückt er aus seine Bohrung 19 aus und kommt mit dem Verriegelungsansatz 14 (Verriegelungsstiftaufnahme) des mittleren Kipphebels 8 in Eingriff, so dass zwischen den Kipphebeln 6 und 8 eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Dreht sich die Nockenwelle 3, so wird dann über den Großhubnocken 5 der Großhubkipphebel 6 um die Kipphebelwelle 10 gedreht. Dabei übt der Verriegelungskolben 13 eine radiale Druckkraft auf den Verriegelungsansatz 14 des mittleren Kipphebels 8 aus, die in eine entsprechend der Nockenkontur verlaufende Stellbewegung umgesetzt wird, welche das Ventil 2 öffnet und mit dem großen Ventilhub (Großhub) nach unten drückt (4). Der Kleinhubkolben 12 kann dabei weiterhin aus seiner Bohrung 18 herausragen.
  • Da der Großhubkipphebel 6 jedoch um einen größeren Winkel geschwenkt beziehungsweise verdreht wird, und der Großhubnocken 5 schärfer konturiert ist als der Kleinhubnocken 4, hebt der Verriegelungsansatz 14 bei dieser Be wegung von dem Kleinhubkolben 12 ab, so dass der Kleinhubkipphebel 7 keine Kraft auf den Betätigungshebel 8 überträgt. Es ist auch denkbar, dass gleichzeitig mit dem Großhubkolben 13 auch der Kleinhubkolben 12 hydraulisch beaufschlagt wird, so dass er in seine Bohrung 18 hineingedrückt und von dem mittleren Kipphebel 8 komplett entriegelt wird.
  • Außer diesen beiden Schaltstellungen Kleinhub und Großhub ist eine dritte Schaltstellung möglich, die das Ventil 2 deaktiviert (5). Dazu wird nur der Kleinhubkolben 12 in seine Bohrung 18 hineingedrückt (der Großhubkolben 13 befindet sich bereits in seiner Bohrung 19), sodass sich keiner der beiden äußeren Kipphebel 6, 7 im Eingriff mit dem mittleren Kipphebel 8 befindet. In diesem Fall wird der mittlere Kipphebel 8 (Betätigungskipphebel) nicht betätigt und das Ventil 2 dementsprechend nicht geöffnet.
  • 1
    Kipphebelaufbau
    2
    Gaswechselventil
    3
    Nockenwelle
    4
    Nocken
    5
    Nocken
    6
    Kipphebel
    7
    Kipphebel
    8
    Kipphebel
    9
    Umschaltvorrichtung
    10
    Kipphebelwelle
    11
    Hebelarmansatz
    12
    Verriegelungsstift
    13
    Verriegelungsstift
    14
    Verriegelungsstiftaufnahme
    15
    Positionierhilfe
    16
    Positionierhilfe
    17
    Positionierhilfe
    18
    Bohrung
    19
    Bohrung
    20
    Schalenansatz
    21
    Schalenansatz
    22
    Stellfeder
    23
    Stellfeder
    24
    Rolle
    25
    Rolle
    26
    Rand
    27
    Rand
    28
    Anschlag
    29
    Anschlag

Claims (10)

  1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einem schaltbaren Kipphebelaufbau (1) mit mehreren Kipphebeln (6, 7, 8) zur Betätigung wenigstens eines Gaswechselventils (2), mit wenigstens einer Nockenwelle (3) mit verschieden konturierten Nocken (4, 5), über die einzelne Kipphebel des Kipphebelaufbaus (1) mit verschiedenen Stellwegen beaufschlagbar sind, und mit einer Umschaltvorrichtung (9) zum Wechseln eines jeweils wirksamen Kipphebels für einen Antrieb des Gaswechselventils (2) mit einem variierenden Ventilhub, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebelaufbau (1) eine feststehende Kipphebelwelle (10) aufweist, auf der wenigstens zwei äußere Kipphebel (6, 7), die in stetigem Kontakt mit ihnen zugeordneten unterschiedlich konturierten Nocken (4, 5) stehen, und ein mittlerer Kipphebel (8) mit einem Hebelarmansatz (11), über den das Gaswechselventil (2) in Wirkverbindung mit einem der beiden äußeren Kipphebel (6, 7) wahlweise betätigbar ist, schwenkbar gelagert sind, wobei an den äußeren Kipphebeln (6, 7) jeweils achsparallel zu der Kipphebelwelle (10) verschiebbar gelagerte, ansteuerbare Verriegelungsstifte (12, 13) angeordnet sind, an dem mittleren Kipphebel (8) eine Verriegelungsstiftaufnahme (14) angeordnet ist, und an den äußeren und den mittleren Kipphebeln (6, 7, 8) Positionierhilfen (15, 16, 17) angeordnet sind, so dass der mittlere Kipphebel (8) wahlweise mit einem der beiden äußeren Kipphebel (6, 7) kraftschlüssig verbindbar ist oder antriebslos schaltbar ist.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an den äußeren Kipphebeln (6, 7) angeordneten Positionierhilfen (15, 16) als Federelemente ausgebildet sind, die sich zwischen der der Umschaltvorrichtung (9) abgewandten Seite des Kipphebelaufbaus (1) und einem benachbarten Bauteil der Brennkraftmaschine abstützen.
  3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem mittleren Kipphebel (8) angeordnete Positionierhilfe (17) als ein sich an der Nockenwelle (3) abstützender Anschlag ausgebildet ist.
  4. Ventiltrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsstifte (12, 13) als zylinderförmige Kolben ausgebildet sind, die in Bohrungen (18, 19) innerhalb der Kipphebel (6, 7), die sich auf der dem mittleren Kipphebel (8) zugewandten Seite in zylinderförmigen Schalenansätzen (20, 21) fortsetzen, geführt sind, und dass die Verriegelungsstiftaufnahme (14) als ein halbschalenförmiger Vorsprung an dem mittleren Kipphebel (8) ausgebildet ist, der mit den Schalenansätzen (20, 21) zusammenwirkt.
  5. Ventiltrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass den Verriegelungsstiften (12, 13) Stellfedern (22, 23) zugeordnet sind, die die Verriegelungsstifte (12, 13) in eine jeweiligen Ausgangsposition führen.
  6. Ventiltrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipphebelwelle (10) als eine gemeinsame Welle eine Anzahl von Kipphebeln (6, 7, 8) zur Betätigung mehrerer Gaswechselventile (2) eines oder mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine trägt.
  7. Ventiltrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine zwei obenliegende Nockenwellen (3) aufweist, wobei eine erste Kipphebelwelle (10) die Kipphebel (6, 7, 8) zur Betätigung der als Einlassventile ausgebildeten Gaswechselventile (2) trägt und eine zweite Kipphebelwelle (10) die Kipphebel (6, 7, 8) zur Betätigung der als Auslassventile ausgebildeten Gaswechselventile (2) trägt.
  8. Ventiltrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsstifte (12, 13) über eine hydraulische Ventilsteuerungseinrichtung betätigbar sind.
  9. Ventiltrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Kipphebel (6, 7) als Rollenkipphebel ausgebildet sind, mit Laufrollen (24, 25), über die die zugeordneten Nocken (4, 5) ihren jeweiligen Stellweg auf die Kipphebel (6, 7) übertragen.
  10. Ventiltrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass über den mittleren Kipphebel (8) mehrere Gaswechselventile (2) betätigbar sind.
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