DE102017009535A1

DE102017009535A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017009535A1
Application number: DE102017009535.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias Lahr
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-04-18
Also published as: CN111212960A; US11225886B2; WO2019072522A1; CN111212960B; US20200325802A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb mit zumindest einer Nockenwelle (10), die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken (11) und zumindest einem Bremsnocken (12) aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken (11) zugeordneten Nockenfolger (13), der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils (15, 16) vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken (12) zugeordneten Nockenfolger (14), der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils (15, 16) vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten und die Umschaltvorrichtung (17) eine Kipphebellagerung (21) mit einem schwenkbar gelagerten Lagerungselement (28) aufweist, an welchem ein zum Nockenfolger (13) zugehöriger Kipphebel (22) und zum Nockenfolger (14) zugehöriger Kipphebel (23) verschwenkbar gelagert sind, wobei die Kipphebellagerung (21) zwei Lagerschrauben (26, 26') mit jeweils einem Kugelkopf (27, 27') aufweist und die Kugelköpfe (27, 27') der Lagerschrauben (26, 26') jeweils zusammen mit einer Kugelkopfaufnahme (58, 58') des zugeordneten Kipphebels (22, 23) ein Kugelgelenk ausbilden, über welches der entsprechende Kipphebel (22, 23) an der Kipphebellagerung (21) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs.
Aus der DE 10 2013 019 000 A1 ist bereits ein Ventiltrieb mit zumindest einer Nockenwelle, die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken und zumindest einem Bremsnocken aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten, bekannt. Die Umschaltvorrichtung ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment der Nockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen.
Die bekannte Ausführung des Ventiltriebs stellt eine rein mechanische Umschaltung zwischen zwei verschiedenen Ventilerhebungen dar. Die Nockenfolger sind funktional einer bestimmten Ventilerhebung zugeordnet, d.h. ein Nockenfolger für die befeuerte Erhebung und ein Weiterer für die Bremserhebung. Die Lagerung der Nockenfolger erfolgt auf einer gemeinsamen Kipphebelachse, die zudem drehbar im Motorgehäuse gelagert ist. Die Nockenfolger selbst sind auf dieser Achse mit einem Mittenversatz zur Drehachse der Kipphebelachse gelagert, so dass es zu einer Verschiebung der Kipphebel-Mittelachsen relativ zur Nockenwellenachse kommt, wenn die Kipphebelachse gedreht wird. Diese Drehung bewirkt eine gegenläufige Verschiebung der Kipphebellager, so dass diese wechselseitig mit der Nockenwelle in Kontakt kommen. Damit wird eine Umschaltung zwischen verschiedenen Ventilerhebungen erreicht, die voneinander unabhängig sind und keine gemeinsame Grundkreisphase besitzen müssen.
Die synchrone Verdrehung der Kipphebelachse zu einem bestimmten Steuerzeitpunkt wird durch die Nockenerhebung eines Nockenfolgers selbst hervorgerufen, d.h. die Lagerkraft erzeugt ein entsprechendes Verstellmoment an der Kipphebelachse durch das diese entsprechend verdreht wird. Da die Nockenerhebung stetig ist, wird die Kipphebelachse ebenfalls harmonisch und kontinuierlich verstellt. Zudem erfolgt die Verstellung zum gleichen Zeitintervall, in dem eine reguläre Ventilerhebung stattfinden würde. Das Umschalten zwischen beiden Nockenprofilen erfolgt über die Entriegelung der Endpositionen der Kipphebelachse. Bei einer ausgelösten Entriegelung erfolgt bei der nächsten Nockenerhebung eine Drehung, die bis zum Erreichen der gegenüberliegenden Endposition ausgeführt wird und die Verriegelung wieder selbsttätig arretiert.
Die Auslösung des Schaltvorgangs, d.h. die Entriegelung der Kipphebelachse, wird durch eine nockenwellensynchrone Auslösevorrichtung sichergestellt. Diese wird konstruktiv so ausgeführt, dass der Steuerzeitpunkt für die Hin- und Rückschaltung um die Länge der halben Nockenerhebung verschoben ist. Damit wird erreicht, dass bei der Hinschaltung aus dem befeuerten Modus die Öffnungsflanke der als solchen verwendeten Schaltnocke einer Ventilerhebung die Verdrehung der Kipphebelachse in den Bremsmodus bewirkt und entsprechend der Rückschaltung die Schließflanke derselben als solchen verwendeten Schaltnocke einer Ventilerhebung die Rückdrehung in den befeuerten Modus bewirkt, wobei hier entweder die Nockenerhebung des Bremsprofils oder eine Rückstellfeder das entsprechende Moment an der Kipphebelachse hervorruft.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen vorteilhaft flexiblen und zuverlässigen Ventiltrieb bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einem Ventiltrieb mit zumindest einer Nockenwelle, die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken und zumindest einem Bremsnocken aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken zugeordneten Nockenfolger, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten. Die Umschaltvorrichtung weist eine Kipphebellagerung mit einem schwenkbar gelagerten Lagerungselement auf, an welchem zu den Nockenfolgern zugehörende Kipphebel verschwenkbar gelagert sind.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kipphebellagerung zwei Lagerschrauben mit jeweils einem Kugelkopf aufweist und die Kugelköpfe der Lagerschrauben jeweils zusammen mit einer Kugelkopfaufnahme des zugeordneten Kipphebels ein Kugelgelenk ausbilden, über welches der entsprechende Kipphebel an der Kipphebellagerung gelagert ist. Vorzugsweise ist die Umschaltvorrichtung dazu vorgesehen, ein Drehmoment der Nockenwelle in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen. Dadurch kann das Drehmoment und/oder die Drehbewegung der Nockenwelle genutzt werden, wodurch auf eine Aktuatorik, welche die Kraft zur Umschaltung beispielsweise in Form eines Hydraulikdrucks bereitstellt, verzichtet werden kann. Vorzugsweise ist die Umschaltvorrichtung zu einer direkten Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb zu einer Verstellung einer Lage der Nockenfolger vorgesehen. Bevorzugt ist die Umschaltvorrichtung zu einer direkten Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb zu einer Verstellung der Positionen der Drehachsen der Nockenfolger vorgesehen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventiltriebs kann insbesondere eine besonders lageunabhängige und reibungsarme Lagerung der Kipphebel erreicht werden. Durch die Verwendung eines Kugelgelenks können die Nockenfolger ohne Winkelversatz auf den entsprechenden Befeuerungsnocken oder Bremsnocken aufliegen, so dass eine punktförmige Belastung zwischen Nocken und Nockenfolger vermieden werden kann, wodurch die Lebensdauer gesteigert werden kann. Des Weiteren ist die Reibung in einem Kugelgelenk besonders gering.
Unter einer „Nockengruppe“ soll dabei eine Gruppe von Nocken verstanden werden, welche alle für einen Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehene Nocken umfasst, die die Nockenwelle aufweist. Unter einem „Befeuerungsbetrieb“ soll insbesondere eine Ansteuerung der Gaswechselventile für einen befeuerten Betrieb verstanden werden. Unter einem „Bremsbetrieb“ soll insbesondere eine Ansteuerung der Gaswechselventile für einen Bremsbetrieb verstanden werden, bei dem eine Kompressionsarbeit innerhalb der Zylinder für den Bremsbetrieb genutzt wird. Der Befeuerungsbetrieb und der Bremsbetrieb unterscheiden sich dabei insbesondere in Ansteuerzeiten für die Gaswechselventile. Unter einer „Umschaltvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Mechanik verstanden werden, welche für eine Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb vorgesehen ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Lagerungselement zu einer Aufnahme der Lagerschrauben vorgesehen ist und die Lagerschrauben jeweils zu einer Einstellung des Ventilspiels relativ zu dem Lagerungselement verstellbar ausgebildet sind. Vorteilhafterweise ist damit eine besonders kompakte Ausbildung der Umschaltvorrichtung ermöglicht.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Lagerschrauben jeweils einen Ölkanal aufweisen und die Ölkanäle mit einer motorseitige Druckölversorgung verbunden sind und eine Ölversorgungsleitung in der Kugelkopfaufnahme vorgesehen ist und die Ölversorgungsleitung mit dem Ölkanal in Überdeckung ist. Vorteilhafterweise kann über die Druckölversorgung, die Ölkanäle und die Ölversorgungsleitung in den Kipphebeln eine Ölversorgung der Kipphebel sichergestellt und auf eine separate Ölversorgung verzichtet werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die die Kipphebel jeweils ein Arretierelement aufweisen und das Arretierelement von einer der zugeordneten Lagerschrauben zugewandten federbelasteten Kugel gebildet ist und das Arretierelement neben der Ölversorgungsleitung im Kipphebel in der Kugelkopfaufnahme vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Arretierelement im Kipphebel integriert, so dass auf eine separate Vorrichtung, beispielsweise in Form einer auf den Kipphebel wirkende Feder, verzichtet werden kann, wodurch ein eine besonders kompakte Vorrichtung entsteht, die in einem Befeuerungsbetrieb bzw. in einem Bremsbetrieb den jeweils nicht betätigten Kipphebel arretieren kann.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass in einem Arretierzustand des Arretierelements das Arretierelement in ein den Kipphebel zugewandtes Ende des Ölkanals einrastet und dabei den Ölkanal abdeckt. In einem Arretierzustand sind die jeweiligen Kipphebel mit ihren jeweiligen Nockenfolgern nicht in einem Kontakt mit dem jeweiligen Nocken, so dass die entsprechenden Gaswechselventile nicht durch den im Arretierzustand befindliche Kipphebel betätigt werden, wodurch eine Ölversorgung des Kipphebels nicht benötig ist und die Ölzuführ zu dem Kipphebel durch das Arretierelement unterbrochen ist. Vorteilhafterweise ist mit dem Arretierelement neben der Arretierung eines nicht im Betrieb befindlichen Kipphebels eine Ölförderleistung verringert.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Lagerschrauben am Ende des Ölkanals am jeweiligen Kugelkopf eine nach außen öffnende konusförmige Erweiterung des Ölkanals aufweisen. Vorteilhafterweise ist mit der konusförmigen Erweiterung der jeweiligen Kipphebel in einem befeuerten Betrieb und in einem Bremsbetrieb bei einer entsprechenden Schwenkbewegung der Kipphebel eine Überdeckung des ölkanals und der Ölversorgungsleitung vorhanden, so dass eine Ölversorgung der Kipphebel sichergestellt ist, Des Weiteren ist ein sicheres Einrasten des Arretierelements gegeben, in dem der Ölkanal erweitert ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Ventiltrieb,
2 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einem Befeuerungsbetrieb von vorne,
3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einem Befeuerungsbetrieb von hinten,
4 den Ventiltrieb in einem Befeuerungsbetrieb in einer Frontansicht,
5 einen Teilausschnitt des Ventiltriebs in einem Befeuerungsbetrieb in einem Querschnitt entlang der Schnittlinie V-V,
6 den Ventiltrieb in einem Befeuerungsbetrieb in einem Querschnitt entlang der Schnittlinie VI-VI,
7 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einem Bremsbetrieb von vorne,
8 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einem Bremsbetrieb von hinten,
9 den Ventiltrieb in einem Bremsbetrieb in einer Frontansicht,
10 einen Teilausschnitt des Ventiltriebs in einem Bremsbetrieb in einem Querschnitt entlang der Schnittlinie X-X,
11 den Ventiltrieb in einem Bremsbetrieb in einem Querschnitt entlang der Schnittlinie XI-XI,
12 ein Lagerungselement einer Kipphebellagerung einer Umschaltvorrichtung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einer perspektivischen Darstellung, 13 ein Schaltelement der Umschaltvorrichtung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs in einer perspektivischen Darstellung und
14 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zu einem Betrieb des erfindungsgemäßen Ventiltriebs.

Die 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 33. Das Kraftfahrzeug 33 ist von einem Nutzfahrzeug, insbesondere von einem Lastkraftwagen (LKW), gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausbildung des Kraftfahrzeugs 33 denkbar. Das Kraftfahrzeug 33 umfasst einen Antriebsstrang, über welchen Antriebsräder 34 des Kraftfahrzeugs 33 angetrieben werden. Der Antriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine 35. Ferner weist das Kraftfahrzeug 33 ein nicht näher bezeichnetes Mehrstufengetriebe auf. Die Brennkraftmaschine 35 weist eine angetriebene Kurbelwelle auf, welche mit einem Getriebeeingangselement des Mehrstufengetriebes verbunden ist. Das Mehrstufengetriebe bildet einen Teil des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs 33. Die Brennkraftmaschine 35 umfasst zumindest einen Ventiltrieb 36. Vorzugsweise umfasst die Brennkraftmaschine 35 mehrere Ventiltriebe 36. Die Brennkraftmaschine 35 ist dazu vorgesehen, eine chemische Energie in eine Bewegungsenergie umzuwandeln, die insbesondere zum Vortrieb eines Kraftfahrzeugs 33 dient.
Die 2 bis 13 zeigen den Ventiltrieb 36 der Brennkraftmaschine 35. Der Ventiltrieb 36 umfasst eine Nockenwelle 10, die für einen Befeuerungsbetrieb und einen Bremsbetrieb vorgesehen ist. Die Nockenwelle 10 ist als Auslassnockenwelle ausgebildet. Die Nockenwelle 10 ist dazu vorgesehen, Gaswechselventile 15, 16 für nicht näher dargestellte Zylinder der Brennkraftmaschine 35 zu betätigen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Brennkraftmaschine 35 je Zylinder zwei Gaswechselventile 15, 16, die als Auslassventile ausgebildet sind. Die Nockenwelle 10 umfasst zumindest eine Nockengruppe mit einem Befeuerungsnocken 11 und einem Bremsnocken 12. Die Nockenwelle 10 umfasst je Zylinder eine Nockengruppe zur Betätigung der zwei Gaswechselventile 15, 16. In dem Ausführungsbeispiel sind lediglich der Befeuerungsnocken 11 und der Bremsnocken 12 eines Zylinders dargestellt. Weitere nicht näher dargestellte Zylinder weisen analog ausgebildete Nocken auf.
Des Weiteren umfasst die Brennkraftmaschine 35 je Zylinder mindestens ein weiteres Gaswechselventil, das als Einlassventil ausgebildet ist und von einem weiteren Ventiltrieb betätigt wird. Vorzugsweise sind für jeden Zylinder zwei Einlassventile vorgesehen, die von einer Einlassnockenwelle betätigt werden. Der weitere Ventiltrieb und die Einlassventile sind in den Figuren nicht näher dargestellt.
Die Gaswechselventile 15, 16 und die Einlassventile sind in bekannter Weise in einem nicht näher dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine aufgenommen.
Der Befeuerungsnocken 11 ist dazu vorgesehen, in einem Befeuerungsbetrieb die Gaswechselventile 15, 16 zu öffnen. Der Bremsnocken 12 ist dazu vorgesehen, in einem Bremsbetrieb mindestens eines der Gaswechselventile 15, 16 zu öffnen. Der Befeuerungsnocken 11 und der Bremsnocken 12 weisen unterschiedliche Nockenkurven auf. Die Nockenkurve des Befeuerungsnockens 11 weist eine Erhebung auf, die insbesondere dazu vorgesehen ist, die Gaswechselventile 15, 16 zu öffnen, während ein Kolben in dem entsprechenden Zylinder von einem unteren Totpunkt in einen oberen Totpunkt bewegt wird, um Abgas über die Gaswechselventile 15, 16 aus dem Zylinder in einem Ausstoßtakt auszustoßen. Die Nockenkurve des Bremsnockens 12 ist zumindest dazu vorgesehen, mindestens eines der Gaswechselventile 15, 16 zu öffnen, nachdem der Kolben in dem entsprechenden Zylinder von dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt bewegt wurde, um die dabei verdichtete Luft bzw. Verbrennungsluft in einem Kompressionstakt über das mindestens ein Gaswechselventil 15, 16 abzulassen. Die Verbrennungsluft wird vor dem Kompressionstakt in einem Ansaugtakt über die Einlassventile in den Zylinder eingelassen. Die Motorbremswirkung entsteht durch das Ablassen der komprimierten Verbrennungsluft am Ende des Kompressionstakts, die im darauffolgenden Arbeitstakt nicht mehr zur Beschleunigung eines Kolbens von dem oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt genutzt werden kann. Die in den 2 bis 13 dargestellte Nockenkurve des Bremsnockens 12 der erfindungsgemäßen Motorbremsvorrichtung weist beispielsweise zwei Erhebungen auf. Die Erhebungen sind dabei als Bremserhebungen und/oder Nachladeerhebungen ausgebildet. Der in den 2 bis 14 dargestellte Ventiltrieb 36 ist damit als 2-Takt-Motorbremse mit Nachladung ausgeführt. Selbstverständlich kann der Ventiltrieb 36 für einen Bremsbetrieb auch als 4-Takt-Motorbremse mit nur einer Bremserhebung und einer optionalen Nachladeerhebung ausgeführt werden. Auf die Funktionsweise und Wirkung von Brems- und Nachladenocken wird nicht näher eingegangen, da sie aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind.
Der Ventiltrieb 36 weist einen dem Befeuerungsnocken 11 zugeordneten Nockenfolger 13 auf, der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 vorgesehen ist. Ferner weist der Ventiltrieb 36 einen dem Bremsnocken 12 zugeordneten Nockenfolger 14 auf, der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung eines der Gaswechselventile 15, 16 vorgesehen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den 2 bis 14 wird im Bremsbetrieb lediglich das Gaswechselventil 16 betätigt. Der Nockenfolger 13, der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehen ist, ist dabei lediglich für eine Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 11 vorgesehen. Der Nockenfolger 14, der für den Bremsbetrieb vorgesehen ist, ist lediglich zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 12 vorgesehen.
Des Weiteren weist der Ventiltrieb 36 eine Umschaltvorrichtung 17 auf, die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten. Die Umschaltvorrichtung 17 ist dazu vorgesehen, zwischen einer Betätigung beider Gaswechselventile 15, 16 durch den Befeuerungsnocken 11 und einer Betätigung des einzelnen Gaswechselventils 16 durch den Bremsnocken 12 umzuschalten. Die Umschaltvorrichtung 17 ist dabei dazu vorgesehen, zwischen einem Abgriff der Nockenkurve des Befeuerungsnockens 11 durch den zugeordneten Nockenfolger 13 und einem Abgriff der Nockenkurve des Bremsnockens 12 durch den zugeordneten Nockenfolger 14 hin und her zu schalten. Die Umschaltvorrichtung 17 ist lediglich zur Umschaltung der Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 des einen Zylinders vorgesehen. Für die weiteren Zylinder kann der Ventiltrieb 36 grundsätzlich weitere, analog ausgebildete Umschaltvorrichtungen aufweisen.
Der Ventiltrieb 36 umfasst zwei dem Zylinder zugeordnete Kipphebel 22, 23. Den Kipphebeln 22, 23 sind jeweils die Nockenfolger 13, 14 zugeordnet. Die Motorbremsvorrichtung umfasst zwei jeweils einen der Nockenfolger 13, 14 aufweisende Kipphebel 22, 23 auf. Die Kipphebel 22, 23 sind zur Betätigung der Gaswechselventile 15, 16 jeweils um eine durch eine Kipphebellagerung 21 festgelegte Kipphebelachse 24, 25 verschwenkbar. Der eine Kipphebel 22 ist für den Befeuerungsbetrieb vorgesehen und weist den Nockenfolger 13 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Befeuerungsnocken 11 vorgesehen ist. Der andere Kipphebel 23 ist für den Bremsbetrieb vorgesehen und weist den Nockenfolger 14 auf, der zur Wirkverbindung mit dem Bremsnocken 12 vorgesehen ist. Der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Kipphebel 22 wirkt auf beide Gaswechselventile 15, 16. Der für den Bremsbetrieb vorgesehene Kipphebel 23 wirkt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich auf das eine Gaswechselventil 16, kann grundsätzlich aber auch auf beide Gaswechselventile 15, 16 wirken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 14 wirkt der Kipphebel 23 im Bremsbetrieb über einen längsverschiebbar im Kipphebel 22 gelagerten Gleitschuh 37 auf das Gaswechselventil 16. Die beiden Kipphebel 22, 23 sind bewegungstechnisch voneinander getrennt. Je nachdem, ob der Befeuerungsbetrieb oder der Bremsbetrieb geschaltet ist, betätigt die Nockenwelle 10 den entsprechenden Kipphebel 22, 23, während der andere Kipphebel 22, 23 von der Nockenwelle 10 entkoppelt ist.
Der Befeuerungsnocken 11 ist im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Gaswechselventilen 15, 16 in axialer Erstreckung auf der Nockenwelle positioniert. Des Weiteren ist der Kipphebel 22 an seinem dem Nockenfolger 13 gegenüberliegenden Ende geteilt ausgeführt, so dass jedes der beiden Enden 22.1, 22.2 des Kipphebels 22 jeweils eines der beiden Gaswechselventile 15, 16 betätigen kann. Dabei ist das dem Gaswechselventil 15 zugeordnete Ende 22.1 des Kipphebels 22 in direkten Kontakt mit dem Gaswechselventil 15, während das dem Gaswechselventil 16 zugeordnete Ende 22.1 des Kipphebels 22 über den Gleitschuh 37 auf das Gaswechselventil 16 einwirken kann. Dazu weist das Ende 22.1 eine Bohrung 22.3 auf, in der der Gleitschuh 37 längsbeweglich aufgenommen ist. Der Gleitschuh 37 weist einen Kopf 37.1 auf, der über einen Absatz 37.2 in einen Schaft 37.3 übergeht. Der Schaft 37.3 ist längsbeweglich in der Bohrung 22.3 aufgenommen, wobei das Ende 22.2 des Kipphebels 22 sich auf dem Absatz 37.2 bei einer Hubbewegung der Kipphebels 22 im Befeuerungsbetrieb abstützt und über den Kopf 37.1 den Hub des Befeuerungsnockens 11 auf das Gaswechselventil 16 überträgt. Zwischen dem Kopf 37.1 und dem Gaswechselventil 16 kann eine Kappe 54 vorgesehen sein, die auf ein Ende 16.1 des Gaswechselventils 16 aufgesetzt ist. Der Gleitschuh 37 kann an seinem Schaft 37.3 gegenüberliegend vom Kopf 37.1 ein Sicherungselement 37.4 aufweisen, dass bei eine Montage des Kipphebels 22 ein Herausfallen des Gleitschuhs 37 aus der Bohrung 22.3 verhindert. Vorteilhafterweise wird durch die mittige Anordnung des Befeuerungsnockens 11 zwischen den beiden Gaswechselventilen 15, 16 der gegabelte Kipphebel 22 im Wesentlichen symmetrisch, bezogen auf die beiden Enden 22.1, 22.2 des Kipphebels 22 und den Befeuerungsnocken 11, ausgeführt, so dass die beiden Enden 22.1, 22.2 im Wesentlichen eine gleiche Entfernung von Befeuerungsnocken 11 haben, wodurch eine gleichmäßige Belastung des Kipphebels 22 ermöglicht wird und ein Kippmoment längs der Nockenwelle 10 vermieden wird.
Der Bremsnocken 12 ist beabstandet zum Befeuerungsnocken 11 auf der Nockenwelle 10 im Wesentlichen in einer Flucht mit dem Gaswechselventil 16 senkrecht zur Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 positioniert. Dadurch kann der Kipphebel 23 im Wesentlichen gerade ausgeführt werden, so dass ein Eintrag von Querkräften auf den Ventiltrieb 36 vermieden werden kann, wodurch ein verschleißarmer Betrieb möglich ist. Im Bremsbetrieb wirkt der Kipphebel 23 einen Hub des Bremsnockens 12 über ein Übertragungselement 55 am Ende 23.1 des Kipphebels 23 auf den Gleitschuh 37. Das Übertragungselement 55 ist fest mit dem Kipphebel 23 verbunden. Der längsbewegliche Gleitschuh 37 gleitet in der Bohrung 22.3 des im Bremsbetrieb nicht betätigten Kipphebels 22 bei der Übertragung des Hubs des Bremsnockens 12 in Richtung des Gasventils 16 und zurück.
Die Umschaltvorrichtung 17 ist dazu vorgesehen, ein Drehmoment der Nockenwelle 10 in eine Kraft zur Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzusetzen. Zur Ansteuerung mittels einer nicht näher dargestellten Steuer- und Regeleinheit umfasst die Umschaltvorrichtung 17 einen nicht näher dargestellten Aktuator, mittels welchem die Umschaltung ausgelöst werden kann. Bis auf den Aktuator, welcher lediglich zum Auslösen der Umschaltung vorgesehen ist, ist die Umschaltvorrichtung 17 vollständig mechanisch ausgebildet.
Die Nockenwelle 10 weist einen separaten Schaltnocken 20auf. Der Schaltnocken 20 ist von dem Befeuerungsnocken 11 und dem Bremsnocken 12 verschieden. Der Schaltnocken 20 ist gegenüber dem Befeuerungsnocken 11 und dem Bremsnocken 12 axial verschieblich ausgebildet ist und bildet eine separate Nockenkontur 18 aus. Der Schaltnocken 20 dreht mit der Nockenwelle 10 mit. Der Schaltnocken 20 ist der Umschaltvorrichtung 17 zugeordnet. Der Schaltnocken 20 bildet einen aktiven Teil der Umschaltvorrichtung 17 aus. Der Schaltnocken 20 ist mit dem nicht weiter sichtbaren Aktuator, der zum Auslösen der Umschaltung vorgesehen ist, gekoppelt. Der Aktuator wird von einer nicht weiter sichtbaren Recheneinheit der Umschaltvorrichtung 17 angesteuert. Die Recheneinheit der Umschaltvorrichtung 17 ist von einem Teil der Fahrzeugelektronik des Kraftfahrzeugs 33 gebildet. Über den Aktuator ist der Schaltnocken 20 axial entlang der Nockenwelle 10 beweglich. Der Schaltnocken 20 ist dazu in einer Längsnut 10.1 der Nockenwelle 10 geführt. Für ein Verschieben des Schaltnockens 20 entlang der Nockenwelle 10 kann die Nockenwelle 10 im Wesentlichen rohrförmig ausgeführt sein und bildet einen Hohlraum 10.2 aus. Die Längsnut 10.1 durchdringt dabei die Nockenwelle 10, wobei der Schaltnocken 20 mit einem Positionierungselement 20.1 in der Längsnut 10.1 aufgenommen ist. In dem Hohlraum 10.2 der Nockenwelle 10 kann beispielsweise ein Aktuator an dem Positionierungselement 20.1 angreifen und den Schaltnocken 20 in der Längsnut 10.1 verschieben. Der Schaltnocken 20 weist zwei Schaltstellungen auf, wobei eine erste Schaltstellung dem Befeuerungsbetrieb zugeordnet ist und eine zweite Schaltstellung dem Bremsbetrieb zugeordnet ist. Die Nockenkontur 18 des Schaltnockens 20 ist in zumindest einem Betriebszustand dazu vorgesehen, direkt auf ein Schaltelement 19 der Umschaltvorrichtung 17 zu wirken, welches zu einer direkten Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb vorgesehen ist. Die Umschaltvorrichtung 17 weist das Schaltelement 19 auf. Das Schaltelement 19 ist drehbar gelagert, wobei sich der Ventiltrieb 36 abhängig von einer Drehlage des Schaltelements 19 in dem Befeuerungsbetrieb oder in dem Bremsbetrieb befindet. Der Schaltnocken 20 ist zu einem direkten Verdrehen des Schaltelements 19 vorgesehen. Das Schaltelement 19 wird dazu über die Drehung der Nockenwelle 10 verdreht. Eine Lagerachse 41 des Schaltelements 19 erstreckt sich parallel zur Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10. Die Lagerachse 41 des Schaltelements 19 ist neben der Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 angeordnet. Zu einer Verdrehung des Schaltelements 19 wird das Schaltelement 19 von dem Schaltnocken 20 kontaktiert und direkt verdreht.
Das Schaltelement 19 der Umschaltvorrichtung 17 ist von einer Schaltexzenterwelle gebildet. Das Schaltelement 19 weist einen gegenüber der Lagerachse 41 exzentrischen Schaltabschnitt 30 auf. Das Schaltelement 19 ist dazu im Bereich des exzentrischen Schaltabschnitts 30 kurbelwellenartig ausgebildet. Ferner weist das Schaltelement 19 zwei Umschaltnocken 43, 44 auf, welche zu einer Verstellung des Schaltelements 19 vorgesehen sind. Der erste Umschaltnocken 43 ist dabei dem Befeuerungsbetrieb zugeordnet und der zweite Umschaltnocken 44 ist dem Bremsbetrieb zugeordnet. Die Umschaltnocken 43, 44 sind direkt nebeneinander angeordnet. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die Umschaltnocken 43, 44 zueinander beabstandet sind. Der erste Umschaltnocken 43 ist in einer Ebene senkrecht der Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 angeordnet, in welcher sich auch der Schaltnocken 20 in der ersten Schaltstellung befindet. Der zweite Umschaltnocken 44 ist in einer Ebene senkrecht der Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 angeordnet, in welcher sich auch der Schaltnocken 20 in der zweiten Schaltstellung befindet. Das Schaltelement 19 wird über die Umschaltnocken 43, 44 verstellt, wobei das Schaltelement 19 wiederum dazu vorgesehen ist, eine Schaltbewegung über den exzentrischen Schaltabschnitt 30 weiter zu übertragen. Befindet sich der Schaltnocken 20 in einer ersten Schaltstellung und befindet sich der Ventiltrieb 36 in einem Bremsbetrieb, befindet sich der erste Umschaltnocken 43 in einer Umlaufbahn des Schaltnockens 20 und wird während einer Umdrehung des Schaltnockens 20 kontaktiert und aus einer Umlaufbahn des Schaltnockens 20 geschoben. Das Schaltelement 19 wird in eine Befeuerungsbetriebsstellung gebracht. Befindet sich der Schaltnocken 20 in einer ersten Schaltstellung und befindet sich der Ventiltrieb 36 in einem Befeuerungsbetrieb, sind der Schaltnocken 20 und der erste Umschaltnocken 43 kontaktlos. Befindet sich der Schaltnocken 20 in einer zweiten Schaltstellung und befindet sich der Ventiltrieb 36 in einem Befeuerungsbetrieb, befindet sich der zweite Umschaltnocken 44 in einer Umlaufbahn des Schaltnockens 20 und wird während einer Umdrehung des Schaltnockens 20 kontaktiert und aus einer Umlaufbahn des Schaltnockens 20 geschoben. Das Schaltelement 19 wird in eine Bremsbetriebsstellung gebracht. Befindet sich der Schaltnocken 20 in einer zweiten Schaltstellung und befindet sich der Ventiltrieb 36 in einem Bremsbetrieb, sind der Schaltnocken 20 und der zweite Umschaltnocken 44 kontaktlos (2, 7 und 13).
Ferner weist die Umschaltvorrichtung 17 eine direkt mit dem Schaltelement 19 gekoppelte Kipphebellagerung 21 auf, die eine dem Befeuerungsbetrieb zugeordnete erste Endlage und eine dem Bremsbetrieb zugeordnete zweite Endlage aufweist. Die Kipphebellagerung 21 ist zur Umschaltung der Wirkverbindung zwischen der Nockenwelle 10 und den Nockenfolgern 13, 14 vorgesehen. Die Kipphebellagerung 21 dient insbesondere zur Lagerung der Kipphebel 22, 23 und legt jeweils für den Kipphebel 22 die Kipphebelachse 24 und für den Kipphebel 23 die zur Kipphebelachse 24 unterschiedliche Kipphebelachse 25 fest, um welche der entsprechende Kipphebel 22, 23 schwenkbar gelagert ist. Die Kipphebelachsen 24, 25 verlaufen parallel zu der Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 (2 bis 11).
Die Kipphebellagerung 21 umfasst ein schwenkbar gelagertes Lagerungselement 28. Die Kipphebellagerung 21 umfasst ein Lagerungselement 28, an welchem die Kipphebel 22, 23 gelagert sind (vgl. 2, 7 und 12). Das Lagerungselement 28 selbst ist schwenkbar gelagert. Eine Lagerachse 38, um die das Lagerungselement 28 verschwenkbar ist, ist parallel zu den Kipphebelachsen 24, 25 angeordnet. Die Kipphebelachse 24 und die Kipphebelachse 25 sind in einem Winkel versetzt zueinander um die Lagerachse 38 des Lagerungselements 28 vorgesehen. Das Lagerungselement 28 ist in einem nicht näher dargestellten Gehäuse des Ventiltriebs 36 gelagert. Das Gehäuse ist an dem Zylinderkopf angebracht. Das Lagerungselement 28 ist in Form eines U-förmigen Bügels ausgeführt, wobei Enden 39, 39' des Lagerungselements 28, welche parallel zur Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 orientiert sind, zur Lagerung um die Lagerachse 38 dienen, und wobei die Kipphebel 22, 23 an einen im Wesentlichen parallel zu der Nockenwelle 10 verlaufenden Teil des Lagerungselements 28 angebunden sind. Die Enden 39, 39' des Lagerungselements 28 sind in Form von Lagerzapfen ausgebildet und drehbar in nicht weiter sichtbaren Lagern des Gehäuses aufgenommen. Des Weiteren weist das Schaltelement 19 zwei zueinander gegenüberliegende Enden 19.1, 19.2 auf. Die Enden 19.1, 19.2 des Schaltelements 19 sind ebenfalls in Form von Lagerzapfen ausgebildet und drehbar in nicht weiter sichtbaren, weiteren Lagern des Gehäuses aufgenommen. Die Nockenwelle 10 ist ebenfalls in nicht weiter sichtbaren Lagern des Gehäuses drehbar aufgenommen. Es ist auch denkbar, dass die Nockenwelle in bekannter Weise im Zylinderkopf drehbar gelagert ist und die verbleibenden Bauteile des Ventiltriebs 36 im mit dem Zylinderkopf verbundenen Gehäuse aufgenommen sind.
Die Lagerachse 38 des Lagerungselements 28 ist parallel versetzt zu der Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 orientiert. In der ersten Endlage ist der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 13 in stetem Kontakt mit dem Befeuerungsnocken 11. Der für den Bremsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 14 ist hingegen von dem Bremsnocken 12 abgehoben, wodurch der Bremsnocken 12 wirkungslos unter dem Nockenfolger 14 hindurchläuft (2 bis 6). In der zweiten Endlage ist umgekehrt der für den Bremsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 14 in stetem Kontakt mit dem Bremsnocken 12, während der für den Befeuerungsbetrieb vorgesehene Nockenfolger 13 von dem Befeuerungsnocken 11 abgehoben ist, wodurch der Befeuerungsnocken 11 wirkungslos unter dem Nockenfolger 13 hindurchläuft. Durch das Verschwenken des Lagerungselements 28 von einer Endlage in die andere Endlage wird die Lage der jeweiligen Kipphebelachsen 24, 25 zur Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 verändert. Während die eine Kipphebelachse 24, 25 und der dazu gehörige Kipphebel 22, 23 sich in der einen Endlage näher an der Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 befindet und für einen Kontakt zwischen dem einen Nockenfolger 13, 14 mit dem jeweiligen Nocken 11, 12 sorgt, ist die andere Kipphebelachse 24, 25 und der dazugehörige Kipphebel 22, 23 in der gleichen Endlage des Lagerungselements 28 weiter von der Rotationsachse 40 der Nockenwelle 10 entfernt, wodurch kein Kontakt zwischen dem anderen Nockenfolger 13, 14 und dem jeweiligen Nocken 11, 12 herrscht (7 bis 11).
Eine Schwenkbewegung des Lagerungselements 28 ist durch die zwei mechanischen Anschläge begrenzt, welche die beiden Endlagen der Kipphebellagerung 21 definieren. Bei einer Schwenkbewegung des Lagerungselements 28 aus der zweiten Endlage im Bremsbetrieb in die erste Endlage im Befeuerungsbetrieb begrenzen die Anschläge die Schwenkbewegung des Lagerungselements 28. Dementsprechend begrenzen die Anschläge die Schwenkbewegung des Lagerungselements 28 aus der ersten Endlage im Befeuerungsbetrieb in die zweite Endlage im Bremsbetrieb.
Zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Lagerungselements 28 weist das Lagerungselement 28 der Kipphebellagerung 21 eine Schaltkulisse 29 auf. Die Schaltkulisse 29 erstreckt sich senkrecht zu der Lagerachse 38 des Lagerungselements 28. Die Schaltkulisse 29 ist von einer geraden, länglichen Ausnehmung gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung denkbar. In der Schaltkulisse 29 ist der exzentrische Schaltabschnitt 30 des Schaltelements 19 der Umschaltvorrichtung 17 geführt. Eine Lage des Lagerungselements 28 wird über die Schaltkulisse 29 eingestellt. Abhängig von einer Drehlage des Schaltelements 19 befindet sich das Lagerungselement 28 in der ersten Endlage oder der zweiten Endlage. Der exzentrische Schaltabschnitt 30 befindet sich dementsprechend abhängig von einer Drehlage des Schaltelements 19 an einem ersten Ende der Schaltkulisse 29 oder an dem zweiten Ende der Schaltkulisse 29. Bei einer Verdrehung des Schaltelements 19 gleitet der exzentrische Schaltabschnitt 30 durch die Schaltkulisse 29 von einem Ende zum anderen, wobei dabei das Lagerungselement 28 von einer Endlage in die andere Endlage verdreht wird (vgl. 3, 5, 8, 10 und 12).
Zur Sicherung der Endlagen weist der Ventiltrieb 36 eine Haltefeder 56 auf. Die Haltefeder 56 ist ihrem einen Ende 56.1 mittels eines Haltelements 57 an dem Lagerungselement 28 befestigt. Das Haltelement 57 kann in geeigneter Weise ausgeführt sein, beispielsweise in Form einer Kopfschraube. Die Haltefeder 56 bringt eine Federspannung, ausgehend von dem Lagerungselement 28 in Richtung des Schaltabschnitts 30, auf. Dazu liegt die Haltefeder 56 mit ihrem anderen Ende 56.2 in einer Nut 19.3 des Schaltabschnitts 30 an. Die Nut 19.3 ist im Wesentlichen zwischen dem Lagerungselement 28 und Schaltabschnitt 30 vorgesehen, wobei mittels der Federkraft der Haltefeder 56 der Schaltabschnitt 30 entsprechend abhängig von der Drehlage des Schaltelements 19 an dem ersten Ende der Schaltkulisse 29 oder an dem zweiten Ende der Schaltkulisse 29 gehalten wird. Die Haltefeder 56 ist in Form einer Drehfeder ausgeführt, wobei auch andere Formen einer Haltefeder denkbar sind.
Die Nut 19.3 ist als zumindest teilweise umlaufende Nut an dem Umschaltnocken 43 gegenüberliegenden Ende des Schaltabschnitts 30 vorgesehen. Der Schaltabschnitt 30 ist im Wesentlichen in Form eines Zylinders ausgebildet, wobei der Schaltabschnitt 30 zumindest teilweise in den Umschaltnocken 43 übergeht.
Die Verstellung der Motorbremsvorrichtung wird daher nicht über einen Verriegelungsmechanismus und das zur Verstellung notwendige Moment aus den Lagerkräften und dem Exzenterversatz der Kipphebel 22, 23 dargestellt, sondern über eine kinematische Koppelung des Schaltelements 19 und des Lagerungselements 28 in der Art, dass die separate Nockenkontur 18 auf das Schaltelement 19 wirkt, der im Sinne eines Einzelschrittes eines Malteserkreuzgetriebes eine Verdrehung des Lagerungselements 28 bewirkt. Damit ist die Bewegung des Schaltelements 19 direkt an die Bewegung des Lagerungselements 28 gekoppelt. Des Weiteren ist durch das Vorhandensein einer separaten Schaltnocke 20 nun der Schaltzeitpunkt nicht mehr an die Auslassnockenerhebung gekoppelt, sondern kann beliebig gewählt werden, was einen wesentlichen Freiheitsgrad bei der Nockengestaltung darstellt. Die zur Schaltbetätigung notwendige Energie kommt von der Nockenwelle 10, wobei hier nicht die Befeuerungsnocke 11 über den Kipphebel 22, sondern durch die Schaltnocke 20 selbst diese aufgebracht wird. Die Auslösung wird über eine axiale Verschiebung der Schaltnocke 20 in der Nockenwelle 10 dargestellt. Bei der dargestellten Ausführung der Schaltbetätigung einer elektro-mechanisch betätigten Dekompressions-Motorbremse wird der Umschaltvorgang mit der separaten Schaltnocke 20, die sich auf der Nockenwelle 10 befindet, und dem Schaltelement 19, das sich als Bindeglied zwischen dem Nockenwellengehäuse und dem drehbar gelagerten Lagerungselement 28 wirkt, dargestellt. Durch die Anordnung von Schaltnocke 20 und Schaltelement 19 wird eine kinematische Koppelung zwischen der rotatorischen Nockenwellenbewegung, insbesondere Auslass-Nockenwellenbewegung, und der Drehung des Lagerungselements 28 hergestellt und damit die Anhängigkeit der Schaltbewegung von der Auslassventilerhebung aufgehoben.
Ferner weist die Kipphebellagerung 21 zwei Lagerschrauben 26, 26' auf. Die Lagerschrauben 26, 26' weisen jeweils einen Kugelkopf 27, 27' zu einer um die Kipphebelachse 24, 25 verschwenkbaren Lagerung der Kipphebel 22, 23 auf. Die Lagerschrauben 26, 26' sind jeweils einem der Kipphebel 22, 23 zugeordnet und dienen zu einer Lagerung der Kipphebel 22, 23 an dem Lagerungselement 28. Die Lagerschrauben 26, 26' sind identisch ausgebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine zumindest teilweise differierende Ausgestaltung denkbar. Die Lagerschrauben 26, 26' sind jeweils von einer Kugelkopfschraube gebildet. Ein geometrischer Mittelpunkt des Kugelkopfs 27, 27' definiert dabei jeweils die Kipphebelachse 24, 25 des jeweiligen Kipphebels 22, 23. Die Kugelköpfe 27, 27' der Lagerschrauben 26, 26' bilden jeweils zusammen mit einer Kugelkopfaufnahme 58, 58' des zugeordneten Kipphebels 22, 23 ein Kugelgelenk aus, über welches der entsprechende Kipphebel 22, 23 an der Kipphebellagerung 21 gelagert ist. Die Lagerschrauben 26, 26' stellen daher den festen Lagerzapfen des Kugelkopfs 27, 27', also der Außenkugel dar und der jeweilige Kipphebel 22, 23 die Kugelkopfaufnahme 58, 58'. Die Kugelkopfaufnahme 58, 58' weist an ihrem oberen Rand eine umlaufenden Nut 58.1, 58.1' auf, in der ein Sicherungsring 58.2, 58.2' eingelegt werden kann. Der Sicherungsring 58.2, 58.2' verhindert ein Lösen des Kugelkopfs 27, 27' aus der Kugelkopfaufnahme 58, 58'. Das drehbar gelagerte Lagerungselement 28 ist zu einer Aufnahme der Lagerschrauben 26, 26' vorgesehen. Die Lagerschrauben 26, 26' sind jeweils zu einer Einstellung des Ventilspiels begrenzt relativ zu dem Lagerungselement 28 verstellbar ausgebildet. Die Lagerschrauben 26, 26' sind in das Lagerungselement 28 eingeschraubt, wobei eine Einschraubtiefe verändert werden kann. Über eine Einschraubtiefe kann die Kipphebelachse 24, 25 des jeweiligen Kipphebels 22, 23 relativ zu dem Lagerungselement 28 verändert und dabei ein Ventilspiel eingestellt werden. Zur Verdrehsicherung können die Lagerschrauben 26, 26' jeweils mittels einer Sicherungsmutter 60, 60' gegen ein unerwünschtes Drehen im Lagerungselement 28 gesichert bzw. gekontert werden. Um folglich die Einstellung des Ventilspiels vorzunehmen, wird nun der Lagermittelpunkt des Kipphebels 22, 23, also die Kipphebelachse 24, 25 mittels der jeweiligen Lagerschrauben 26, 26' so verschoben, dass der Abstand des jeweiligen Kipphebels 22, 23 zur Nockenwelle 10 und dem ventilseitigen Abgriff variiert.
Die Lagerschrauben 26, 26' weisen jeweils einen Ölkanal 31 auf. Die Ölkanäle 31 sind jeweils dazu vorgesehen, abhängig von einer Lage der jeweiligen Lagerschrauben 26, 26' relativ zu dem jeweils zugeordneten Kipphebel 22, 23 eine motorseitige Druckölversorgung 48 an dem jeweils zugeordneten Kipphebel 22, 23 bereitzustellen. Die Ölkanäle 31 sind jeweils dazu vorgesehen, abhängig von einer Lage der jeweiligen Lagerschrauben 26, 26' relativ zu dem jeweils zugeordneten Kipphebel 22, 23 die motorseitige Druckölversorgung 48 an Ölbedarfsstellen des jeweils zugeordneten Kipphebels 22, 23, wie einer Kipphebelrolle 46, 47 der Nockenfolger 13, 14, über welche der Kipphebel 22, 23 auf dem Befeuerungsnocken 11 bzw. dem Bremsnocken 12 gleitet, oder der Kontaktstelle zwischen dem Gleitschuh 37 und dem Gaswechselventil 16, bereitzustellen. Die Lagerschrauben 26, 26' stellen jeweils eine Verbindung zwischen der motorseitigen Druckölversorgung 48 und kipphebelseitigen Ölbedarfsstellen der Kipphebelrolle 46, 47 und des ventilseitigen Gleitschuhkontaktes her. Die Lagerschrauben 26, 26' werden bei Verstellung der Betriebsarten befeuerter und gebremster Betriebe relativ zu den Kipphebeln 22, 23 verdreht, was eine Steuerung des Ölzuflusses durch die Gestaltung der Ölbohrungslage erlaubt. Dies wiederum reduziert den Gesamtölbedarf für die Kipphebel 22, 23 auf die sich in der jeweiligen Betriebsart aktivierten befindlichen Kipphebel 22, 23. Die Kipphebel 22, 23, welche daher in dem aktuellen Betriebszustand nicht benötigt werden, werden von einer Ölzuführung ausgeschlossen. Dies kann insbesondere ohne zusätzliche Ventile erfolgen.
Die 6 und 11 zeigen beispielhaft die Ölversorgung der Kipphebel in Abhängigkeit der Betriebsart der Brennkraftmaschine 35. Beide Figuren zeigen eine Schnittdarstellung des Kipphebels 23. In 6 ist das Lagerungselement 28 in seiner Endlage für den befeuerten Betrieb dargestellt. Hierbei überträgt der nicht gezeigte Kipphebel 22 einen Hub des Befeuerungsnockens 11 auf die Gaswechselventile 15, 16. Der gezeigte Kipphebel 23 hat mit seinem Nockenfolger 14 keinen Kontakt zum Bremsnocken 12 und wird somit nicht bewegt. Die Druckölversorgung 48 ist weiterhin mit dem Ölkanal 31 in der Lagerschraube 26' verbunden. Durch das Verdrehen der Lagerschraube 26' zum Kipphebel 23 ist eine Verbindung zu einer Ölversorgungsleitung 59 zu den Ölbedarfsstellen unterbrochen. Die Ölversorgungsleitung 59 ist in der Kugelkopfaufnahme 58, 58' im Wesentlichen gegenüberliegend zur Lagerschraube 26, 26' vorgesehen. In 11 ist das Lagerungselement 28 in seiner Endlage für den gebremsten Betrieb dargestellt. Hierbei überträgt der nicht gezeigte Kipphebel 22 keinen Hub des Befeuerungsnockens 11 auf die Gaswechselventile 15, 16, während der gezeigte Kipphebel 23 mit seinem Nockenfolger 14 Kontakt zum Bremsnocken 12 hat und somit einen Hub des Bremsnockens 12 auf das Gaswechselventil 16 überträgt. Die Druckölversorgung 48 ist mit dem Ölkanal 31 in der Lagerschraube 26' verbunden und der Ölkanal 31 ist in Überdeckung mit der Ölversorgungsleitung 59. Um bei einer Bewegung des Kipphebels 23 eine ausreichende Überdeckung bzw. Flucht des Ölkanals 31 und der Ölversorgungsleitung 59 zu gewährleiten und damit eine gleichbleibende Ölversorgung bei einer Kippbewegung des Kipphebels 23 zu ermöglichen, weist die Lagerschraube 26' am Ende des Ölkanals 31 an seinem Kugelkopf 27 eine nach außen öffnende konusförmige Erweiterung 61 des Ölkanals 31 auf. Der Kipphebel 22 für den befeuerten Betrieb ist analog zum Kipphebel 23 ausgeführt.
Ferner weist der Kipphebel 23 für den Bremsbetrieb ein Arretierelement 32 auf. Das Arretierelement 32 ist zu einer Arretierung des zugeordneten Kipphebels 23 relativ zu der Kipphebellagerung 21 in zumindest einer Lage vorgesehen. Das Arretierelement 32 ist zu einer Arretierung des Kipphebels 23 für den Bremsbetrieb relativ zu der jeweils zugeordneten Lagerschraube 26' in einem deaktivierten bzw. befeuerten Betrieb vorgesehen. Das Arretierelement 32 ist dazu vorgesehen, den Kipphebel 23 in einem Befeuerungsbetrieb zu arretieren (6). Das Arretierelement 32 ist von einer der zugeordneten Lagerschrauben 26' zugewandten federbelasteten Kugel gebildet. Das Arretierelement 32 ist neben der Ölversorgungsleitung 59 im Kipphebel 22, 23 in der Kugelkopfaufnahme 58vorgesehen.
Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung denkbar. Die Arretierung des Arretierelements 32 ist bei Aufbringen einer definierten Lösekraft durch den Schaltnocken 20, welche eine Arretierkraft überschreitet, zerstörungsfrei lösbar. Das Arretierelement 32 ist dazu vorgesehen, die Kipphebellagerung 21 jeweils in der ersten Endlage zu halten. Das Arretierelement 32 ist direkt in dem Kugelgelenk zwischen den Lagerschrauben 26' und dem Kipphebel 23 integriert (vgl. 6 und 11).
Das Arretierelement 32 ist ferner dazu vorgesehen, in einem Arretierzustand einen Ölfluss des Ölkanals 31 der Lagerschraube 26' abzustellen. Ein dem Kipphebel 23 zugewandtes Ende des Ölkanals 31 wird dabei direkt von der Kugel des Arretierelements 32 abgedeckt. Das Arretierelement 32 ist dazu vorgesehen, in einem Arretierzustand in den Ölkanal 31 der Lagerschraube 26' einzurasten. Über die Einrastung erfolgt sowohl eine Abstellung des Ölflusses, als auch eine Arretierung. Die nach außen öffnende konusförmige Erweiterung 61 des Ölkanals 31 bildet dazu an dem Kipphebel 23 zugewandten Ende einen entsprechenden Rastkegel. Das Arretierelement 32 stellt daher in eingerasteter Stellung gleichzeitig den Ölfluß ab und gibt diesen in aktivierter Stellung wieder frei (vgl. 6 und 11).
Der Kipphebel 22 für den befeuerten Betreib ist analog zum Kipphebel 23 ausgeführt.
14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zu einem Betrieb des Ventiltriebs 36. Das Verfahren ist analog zu der bereits ausgeführten Beschreibung und Funktionsweise des Ventiltriebs 36. Bei dem Verfahren wird zu einer direkten Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb mittels der separaten Nockenkontur 18 einer Nockenwelle 10 des Ventiltrieb 36direkt auf das Schaltelement 19 der Umschaltvorrichtung 17 gewirkt. Bei dem Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt 49 der Schaltnocken 20 in eine dem gewünschten Betriebszustand, also einem Bremsbetrieb oder einem Befeuerungsbetrieb, entsprechende Schaltstellung gebracht. Befindet sich der Ventiltrieb 36 bereits in dem entsprechenden Betriebszustand, sind der Schaltnocken 20 und das Schaltelement 19 in dem weiteren Verfahrensschritt 50 kontaktlos. Befindet sich der Ventiltrieb 36 noch nicht in dem entsprechenden Betriebszustand, kontaktiert der Schaltnocken 20 bei einer Umdrehung der Nockenwelle 10 in einem zweiten Verfahrensschritt 51 den entsprechenden Umschaltnocken 43, 44 des Schaltelements 19, welche sich in derselben Ebene befindet und verdreht das Schaltelement 19 entsprechend. Durch die Verdrehung des Schaltelements 19 wechselt das Lagerungselement 28 in einem dritten Verfahrensschritt 52 die Endlage.
Anschließend wird durch die Verkippung des Lagerungselements 28 in einem vierten Verfahrensschritt 53 der Kipphebel 22, 23 welche bisher den ihm zugeordneten Befeuerungsnocken 11 oder Bremsnocken 12 kontaktierte von dem ihm zugeordneten Befeuerungsnocken 11 oder Bremsnocken 12 abgehoben und der Kipphebel 22, 23 welche bisher von den ihm zugeordneten Befeuerungsnocken 11 oder Bremsnocken 12 abgehoben war gegen von den ihm zugeordneten Befeuerungsnocken 11 oder Bremsnocken 12 gedrückt. Anschließend ist eine Umschaltung zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb erfolgt und es kann der erste Verfahrensschritt 49 wiederholt werden.
Bezugszeichenliste

10: Nockenwelle
10.1: Längsnut
10.2: Hohlraum
11: Befeuerungsnocken
12: Bremsnocken
13: Nockenfolger
14: Nockenfolger
15: Gaswechselventils
16: Gaswechselventils
16.1: Ende
17: Umschaltvorrichtung
18: Nockenkontur
19: Schaltelement
19.1: Ende
19.2: Ende
19.3: Nut
20: Schaltnocken
20.1: Positionierungselement
21: Kipphebellagerung
22: Kipphebel
22.1: Ende
22.2: Ende
22.3: Bohrung
23: Kipphebel
23.1: Ende
24: Kipphebelachse
25: Kipphebelachse
26: Lagerschraube
27: Kugelkopf
28: Lagerungselement
29: Schaltkulisse
30: Schaltabschnitt
31: Ölkanal
32: Arretierelement
33: Kraftfahrzeug
34: Antriebsrad
35: Brennkraftmaschine
36: Ventiltrieb
37: Gleitschuh
37.1: Kopf
37.2: Absatz
37.3: Schaft
37.4: Sicherungselement
38: Lagerachse
39: Ende
40: Rotationsachse
41: Lagerachse
43: Umschaltnocken
44: Umschaltnocken
45: Kipphebelrolle
46: Kipphebelrolle
47: Kipphebelrolle
48: Druckölversorgung
49: Verfahrensschritt
50: Verfahrensschritt
51: Verfahrensschritt
52: Verfahrensschritt
53: Verfahrensschritt
54: Kappe
55: Übertragungselement
56: Haltefeder
56.1: Ende
56.2: Ende
57: Halteelement
58: Kugelkopfaufnahme
58.1: Nut
58.2: Sicherungsring
59: Ölversorgungsleitung
60: Sicherungsmutter
61: Erweiterung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013019000 A1 [0002]

Claims

Ventiltrieb mit zumindest einer Nockenwelle (10), die zumindest eine Nockengruppe mit zumindest einem Befeuerungsnocken (11) und zumindest einem Bremsnocken (12) aufweist, mit zumindest einem dem Befeuerungsnocken (11) zugeordneten Nockenfolger (13), der in einem Befeuerungsbetrieb zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils (15, 16) vorgesehen ist, und einem dem Bremsnocken (12) zugeordneten Nockenfolger (14), der in einem Bremsbetrieb zur Betätigung des zumindest einen Gaswechselventils (15, 16) vorgesehen ist, und mit einer Umschaltvorrichtung (17), die dazu vorgesehen ist, zwischen dem Befeuerungsbetrieb und dem Bremsbetrieb umzuschalten und die Umschaltvorrichtung (17) eine Kipphebellagerung (21) mit einem schwenkbar gelagerten Lagerungselement (28) aufweist, an welchem ein zum Nockenfolger (13) zugehöriger Kipphebel (22) und zum Nockenfolger (14) zugehöriger Kipphebel (23) verschwenkbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipphebellagerung (21) zwei Lagerschrauben (26, 26') mit jeweils einem Kugelkopf (27, 27') aufweist und die Kugelköpfe (27, 27') der Lagerschrauben (26, 26') jeweils zusammen mit einer Kugelkopfaufnahme (58, 58') des zugeordneten Kipphebels (22, 23) ein Kugelgelenk ausbilden, über welches der entsprechende Kipphebel (22, 23) an der Kipphebellagerung (21) gelagert ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerungselement (28) zu einer Aufnahme der Lagerschrauben (26, 26') vorgesehen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschrauben (26, 26') jeweils zu einer Einstellung des Ventilspiels relativ zu dem Lagerungselement (28) verstellbar ausgebildet sind.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschrauben (26, 26') jeweils einen Ölkanal (31) aufweisen und die Ölkanäle (31) mit einer motorseitige Druckölversorgung (48) verbunden sind.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ölversorgungsleitung (59) in der Kugelkopfaufnahme (58, 58') vorgesehen ist und die Ölversorgungsleitung (59) mit dem Ölkanal (31) in Überdeckung ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipphebel (22, 23) jeweils ein Arretierelement (32) aufweisen und das Arretierelement (32) von einer der zugeordneten Lagerschrauben (26, 26') zugewandten federbelasteten Kugel gebildet ist und das Arretierelement (32) neben der Ölversorgungsleitung (59) im Kipphebel (22, 23) in der Kugelkopfaufnahme (58) vorgesehen ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arretierzustand des Arretierelements (32) das Arretierelement (32) in ein den Kipphebel (22, 23) zugewandtes Ende des Ölkanals (31) einrastet und dabei den Ölkanal (31) abdeckt.
Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschrauben (26,26') am Ende des Ölkanals (31) am jeweiligen Kugelkopf (27, 27') eine nach außen öffnende konusförmige Erweiterung (61) des Ölkanals (31) aufweisen.