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Die Erfindung betrifft ein Ventiltriebsystem mit wenigstens einem in einem Zylinderkopf in einer Brennkraftmaschine gelagerten Schaltschlepphebel, zur Betätigung wenigstens eines Ventils zumindest eines Zylinders der Brennkraftmaschine mittels wenigstens eines Primärhebels des Schaltschlepphebels, an dem ein mit dem Primärhebel verriegelbarer Sekundärhebel um eine Schwenkachse schwenkbar angeordnet ist, wobei wenigstens einer von diesen Hebeln zumindest eine Nockenanlauffläche zur Anlage an wenigstens einen zugeordneten Nocken einer Nockenwelle aufweist, wobei zwischen dem Primärhebel und dem Sekundärhebel eine steuerbare Sperrvorrichtung angeordnet ist, die einen durch wenigstens einen Schaltsteg an einem parallel zur Nockenwelle angeordneten Steuerelement beaufschlagbaren Sperrstift aufweist, welcher in eine Verriegelungsstellung für eine formschlüssige Verriegelung des Sekundärhebels mit dem Primärhebel bewegbar ist, sofern sich der der zumindest einen Nockenanlauffläche zugeordnete Nocken der Nockenwelle mit seinem Nockengrundkreis im Bereich der zugeordneten Nockenanlauffläche befindet, und bei dem der Sperrstift in eine Entriegelungsstellung zurückbewegbar ist.
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Ein derartiges Ventiltriebsystem mit zwei parallel angeordneten Schaltschlepphebeln zur Betätigung zweier nebeneinander angeordneter Ventile in wenigstens einem Zylinder einer Brennkraftmaschine ist aus der
WO 2015/181 264 A1 bekannt. Zur steuerbaren Betätigung der Sperrvorrichtung ist eine mittels eines Elektroantriebs drehbare Steuerwelle parallel zur Nockenwelle angeordnet. Die Steuerwelle weist Steuernocken auf, um die jeweiligen Sperrstifte in eine Verriegelungsstellung für eine formschlüssige Verriegelung der Sekundärhebel an den Primärhebeln zu bewegen. Diese bekannte Anordnung erfordert eine Drehlagerung der Verriegelungswelle mit Nocken zur Betätigung der Sperrvorrichtung, die nicht dargestellt und beschrieben ist, so dass aus diesem Dokument nichts zu entnehmen ist, das Aufschluss über deren Montage ergibt, sowie einen Elektroantrieb, um die benötigte Drehbewegung herbeizuführen. Erkennbar ist allerdings, dass die Lagerung der Verriegelungswelle im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, einschließlich des Elektroantriebs, platz- und kostenaufwendig ist, und daher in vielen Fällen nicht zu realisieren ist.
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Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, für die mechanischen Mittel zum Umschalten des Schaltschlepphebels zwischen einer Verriegelungsstellung, in der der Primärhebel und der Sekundärhebel mechanisch miteinander verriegelt sind, und einer Entriegelungsstellung, in der die mechanische Verbindung des Primärhebels mit dem Sekundärhebel aufgehoben ist, ein kinematisch und bezüglich des notwendigen Bauraumes sowie einer einfachen Montage günstigstes Konzept vorzuschlagen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Ventiltriebsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildung sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
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Demnach betrifft die Erfindung ein Ventiltriebsystem mit wenigstens einem in einem Zylinderkopf in einer Brennkraftmaschine gelagerten Schaltschlepphebel, zur Betätigung wenigstens eines Ventils zumindest eines Zylinders der Brennkraftmaschine mittels wenigstens eines Primärhebels des Schaltschlepphebels, an dem ein mit dem Primärhebel verriegelbarer Sekundärhebel um eine Schwenkachse schwenkbar angeordnet ist, wobei wenigstens einer von diesen Hebeln zumindest eine Nockenanlauffläche zur Anlage an wenigstens einen zugeordneten Nocken einer Nockenwelle aufweist, wobei zwischen dem Primärhebel und dem Sekundärhebel eine steuerbare Sperrvorrichtung angeordnet ist, die einen durch wenigstens einen Schaltsteg an einem parallel zur Nockenwelle angeordneten Steuerelement beaufschlagbaren Sperrstift aufweist, welcher in eine Verriegelungsstellung für eine formschlüssige Verriegelung des Sekundärhebels mit dem Primärhebel bewegbar ist, sofern sich der der zumindest einen Nockenanlauffläche zugeordnete Nocken der Nockenwelle mit seinem Nockengrundkreis im Bereich der zugeordneten Nockenanlauffläche befindet, und bei dem der Sperrstift in eine Entriegelungsstellung zurückbewegbar ist.
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Bei diesem Ventiltriebsystem ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens einen radial abstehenden Schaltsteg aufweisende Steuerelement mittels einer Steuereinheit parallel zur Nockenwellendrehachse translatorisch verschiebbar und/oder rotatorisch bewegbar ist, um den Sperrstift in seine Verriegelungsstellung oder Entriegelungsstellung zu bewegen, wobei zur Lagerung des Steuerelements parallel zur Nockenwelle am Steuerelement zumindest zwei axial beabstandete Lagerbereiche angeordnet oder ausgebildet sind, deren radiale Erstreckung gleich oder größer als die radiale Erstreckung des wenigstens einen radial vom Steuerelement abstehenden Schaltstegs ist, und wobei im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine parallel zur Nockenwelle Lagerbereiche vorgesehen sind, welche komplementär zu den Lagerbereichen am Steuerelement ausgebildet sind sowie zur Lagerung von letzteren dienen.
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Das Ventiltriebsystem für eine Brennkraftmaschine weist einen oder mehrere Schaltschlepphebel auf, entsprechend der Zylinder- und Ventilanzahl, sowie ein Steuerelement mit entsprechenden Steuerkonturen. Diese Steuerkonturen lassen sich wahlweise translatorisch und/oder rotatorisch mittels des Verriegelungsmechanismus außer Wirkverbindung bringen und die Schaltschlepphebel damit in einen ersten Schaltzustand versetzen, oder aber durch translatorische und/oder rotatorische Verlagerung des Steuerelements in Wirkverbindung bringen, um die Schaltschlepphebel damit in einen zweiten Schaltzustand zu versetzen. Die genannte Verlagerung erfolgt gemäß der Erfindung vorzugsweise translatorisch, welche im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten rotatorischen Verlagerung der Steuerkonturen vorteilhaft ist.
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Die Anlage des Verriegelungsmechanismus im nicht in Wirkverbindung zu den Steuerkonturen stehenden Zustand kann durch Rückstellfedern erfolgen. Zudem ist jedoch auch eine in zwei Richtungen wirkende Schnittstelle zwischen Steuerkontur und Verriegelungsmechanismus, ähnlich einer desmodromischen Steuerung möglich.
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Das Ventiltriebsystem kann sich über mehrere Zylinder erstrecken, wobei eine Schaltung nur dann erfolgen kann, wenn sich die jeweiligen Nockengrundkreise der Nocken an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine im Bereich der Nockenanlaufflächen für ihnen zugeordnete Nocken der Nockenwelle befinden. Dadurch, dass die Lagerbereiche am Steuerelement und die dazu komplementären, parallel zur Nockenwelle angeordneten Lagerbereiche eine radiale Erstreckung R1 aufweisen, die gleich oder größer ist als die radiale Erstreckung R2 des wenigstens einen radial vom Steuerelement abstehenden Schaltstegs, lässt sich das Steuerelement problemlos axial in die komplementären Lagerbereiche einschieben und brauchen nicht geteilt ausgeführt zu werden.
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Erfindungsgemäß wird die Verstellkraft auf die Sperrstifte dabei in einem federnden Bauteil in der Schnittstelle zwischen Steuerkontur und Verriegelungsmechanismus mechanisch zwischengespeichert. Diese Zwischenspeicherung erfolgt, solange der Verriegelungsmechanismus seine verriegelte Endposition noch nicht erreichen kann. Wenn sich die den Nockenanlaufflächen zugeordneten Nocken der Nockenwelle mit ihren Nockengrundkreisen im Bereich der Nockenanlaufflächen an den Primärhebeln und den Sekundärhebeln befinden, wird der Restweg des Verriegelungsmechanismus freigegeben und dieser durch die zwischengespeicherte Federkraft an den Sperrstiften in ihre Endlage nachgeführt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann die Steuerkontur selbstfedernd ausgeführt sein, beispielsweise aus einem Federbandmaterial.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eines die Merkmale der Erfindung aufweisenden Ventiltriebsystems ist vorgesehen, dass der Sperrstift gegen die Kraft eines Federelements in die Verriegelungsstellung bewegbar ist. Die Vorteile dieser Konstruktion werden auch anhand eines Ausführungsbeispiels eingehend erläutert.
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Das als teleskopierbarer Bereich des Sperrstifts ausgebildete Federelement umfasst dementsprechend eine Druckfeder, deren Federkonstante größer ist als die einer Rückholfeder am Sperrstift. Hierbei wird durch den Schaltsteg des translatorisch verschiebbaren Steuerelements eine Vorspannung des als teleskopierbarer Bereich des Sperrstifts ausgebildeten Federelements mit Zwischenspeicherung bewirkt, bis der Sperrstift in seine Verriegelungsstellung gelangt ist, in der sich die den Nockenanlaufflächen zugeordneten Nocken der Nockenwelle mit ihren Nockengrundkreisen im Bereich der Nockenanlaufflächen befinden und der Sperrstift durch die zwischengespeicherte Federkraft in seine Verriegelungsstellung nachgeführt wird.
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Das wenigstens einen Schaltsteg aufweisende, translatorisch verschiebbare und/oder rotatorisch bewegbare Steuerelement kann vorzugsweise als wenigstens eine Schaltstange ausgebildet sein und mittels einer als hydraulischer oder elektrischer Linear- und/oder Rotations-Aktuator ausgebildeten Steuereinheit zwischen der Verrieglungsstellung und der Entriegelungsstellung durch eine Motorsteuereinheit gesteuert betätigbar sein. Nicht ausgeschlossen ist jedoch, dass das Steuerelement als ein Schaltblech ausgebildet ist.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Schaltschlepphebel zur Betätigung von zwei nebeneinander angeordneten Ventilen wenigstens eines Zylinders einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der beigefügten Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine isometrische Darstellung eines gegabelten Schaltschlepphebels zur gleichzeitigen Betätigung zweier parallel in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneter Ventile,
- 2 eine schematische Darstellung des gegabelten Schaltschlepphebels gemäß 1 in einer Draufsicht mit Lagerbereichen für ein Steuerelement in einer Schaltstellung, in welcher der Sekundärhebel des Schaltschlepphebels von dessen Primärhebel entkoppelt ist,
- 3 eine schematische Darstellung in Draufsicht des erfindungsgemäßen, gegabelten Schaltschlepphebels in einer Schaltstellung, in welcher ein Federelement eines Sperrstifts in einem federnden Bauteil zwischengespeichert ist sowie nur die für diese Zwischenspeicherung erforderlichen Bauelemente dargestellt sind,
- 4 eine schematische Darstellung in Draufsicht des Schaltschlepphebels gemäß
- 3 in einer Verriegelungsstellung des Primärhebels mit dem Sekundärhebel mittels des Sperrstifts in seiner eingerasteten, die Verriegelung zwischen dem Primärhebel und dem Sekundärhebel bewirkenden Stellung,
- 5 eine schematische Darstellung in Draufsicht von zwei parallelen Schaltschlepphebeln zur Betätigung von zwei Ventilen mit Lagerbereichen für ein translatorisch verschiebbares Steuerelement in einer Schaltstellung, in welcher die Sekundärhebel der Schaltschlepphebel von deren Primärhebeln entkoppelt sind,
- 6 eine schematische Darstellung in Draufsicht der Schaltschlepphebel gemäß 5 in einer Verriegelungsstellung der Primärhebel mit den Sekundärhebeln mittels der Sperrstifte in ihrer eingerasteten, die Verriegelung zwischen den Primärhebeln und den Sekundärhebeln bewirkenden Stellung,
- 7 eine schematische Darstellung von zwei parallelen Schaltschlepphebeln zur Betätigung von zwei Ventilen in einer Draufsicht mit Lagerbereichen für ein rotatorisch bewegbares Steuerelement in einer Schaltstellung, in welcher die Sekundärhebel der Schaltschlepphebel von deren Primärhebeln entkoppelt sind,
- 8 eine schematische Darstellung in Draufsicht der Schaltschlepphebel gemäß 7 in einer Verriegelungsstellung der Primärhebel mit den Sekundärhebeln mittels der Sperrstifte in ihrer eingerasteten, die Verriegelung zwischen den Primärhebeln und den Sekundärhebeln bewirkenden Stellung.
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1 zeigt demnach einen gegabelten Schaltschlepphebel 1, welcher in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordnete Ventile 11, 12 gleichzeitig betätigen kann. Der Schaltschlepphebel 1 besteht aus einem Primärhebel 2 und einem um eine Schwenkachse 4 am Primärhebel 2 schwenkbar gelagerten Sekundärhebel 3. Der Primärhebel 2 weist zwei zueinander parallele, axial beabstandete Nockenanlaufflächen 5, 6 auf, auf die ihnen zugeordnete Nocken einer nicht dargestellten Nockenwelle einwirken können, um den Schaltschlepphebel 1 zu verschwenken und die Ventile 11, 12 zu öffnen sowie zu schließen. Am Sekundärhebel 3 ist eine Nockenrolle 7 um eine Drehachse 7a drehbar gelagert angeordnet, zu der beabstandet und parallel eine nicht dargestellte Nockenwelle im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine in bekannter Weise gelagert ist. Eine Oberfläche der Nockenrolle 7 bildet eine Nockenanlauffläche 8 für einen an der Nockenwelle angeordneten Nocken zur Betätigung des Sekundärhebels 3.
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Am Primärhebel 2 ist eine Sperrvorrichtung 9 angeordnet, deren Sperrstift 10 axial verlagerbar ist, um zum Verriegeln des Primärhebels 2 mit dem Sekundärhebel 3 in eine nicht dargestellte Ausnehmung im Sekundärhebel 3 einzugreifen und die Verriegelung zwischen den beiden Bauelementen zu bewirken.
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Das den gegabelten Enden des Schaltschlepphebels 1 gegenüberliegende Ende ist mittels einer Kugelkopfstütze 13 am nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine schwenkbar gelagert. Zwei beiderseits der Sperrvorrichtung 9 angeordnete Wickelfedern 14, 15 dienen dazu, den Sekundärhebel 3 in einer die Verriegelung zwischen dem Primärhebel 2 und dem Sekundärhebel 3 ermöglichenden Stellung zu halten sowie dafür zu sorgen, dass der Sekundärhebel 3 im entkoppelten Zustand stets an dem ihm zugeordneten Nocken der Nockenwelle anliegt.
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2 zeigt schematisch den Schaltschlepphebel 1 in einer Draufsicht im Zusammenwirken mit einem Steuerelement 19 in Form einer translatorisch verschiebbaren Schaltstange, welche Schaltstege 20 mit einer stufenförmigen Geometrie aufweist. Dieses Steuerelement 19 wirkt mit dem sichtbaren Schaltsteg 20 auf den Sperrstift 10 des Schaltschlepphebels 1. Es kann mittels eines elektromechanischen oder hydraulischen Linear-Aktuators 21 in die 2 dargestellte Stellung bewegt werden, in welcher der Sperrstift 10 außer Eingriff mit einer Ausnehmung im Sekundärhebel 3 gebracht ist. Um der stufenförmigen Geometrie des Schaltsteges 20 des Steuerelements 19 folgen zu können, wirkt eine Federkraft auf den Sperrstift 10 in Richtung zum Schaltsteg 20. Diese Federkraft wird von einer Rückholfeder 16 erzeugt, welche den Sperrstift 10 koaxial umgibt und sich mit deren schaltstegnahen Ende an einem Widerlager 17 abstützt, dass am Sperrstift 10 ausgebildet ist. Mit ihrem anderen axialen Ende stützt sich die Rückholfeder 16 an dem Primärhebel 2 ab.
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Zur Lagerung des Steuerelements 19 parallel zu einer nicht dargestellten, den Schaltschlepphebel 1 betätigenden Nockenwelle weist das Steuerelement 19 zumindest zwei axial beabstandete Lagerbereiche 22 auf, deren radiale Erstreckung R1 gleich oder größer als die radiale Erstreckung R2 des wenigstens einen radial vom Steuerelement 19 abstehenden Schaltstegs ist. Diese Lagerbereiche 22 sind in zu den Lagerbereichen 22 am Steuerelement 19 komplementären, zylinderkopfseitigen Lagerbereichen 23 axial verschiebbar geführt, und das Steuerelement 19 lässt sich zur Montage problemlos in diese Lagerbereiche 23 des Zylinderkopfs axial einführen. Die Lagerbereiche 23 brauchen demnach nicht geteilt ausgeführt zu werden.
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Wie 2 und 3 veranschaulichen, lässt sich das Steuerelement 19 zu einem beliebigen Zeitpunkt des Arbeitszyklus des jeweiligen Zylinders der Brennkraftmaschine in die in 3 dargestellte Stellung mittels des Linear-Aktuators 21 bewegen, wodurch der Sperrstift 10 angehoben wird und mit seinem anderen Ende gegen eine Wand des Sekundärhebels 3 stößt. Hierdurch wird ein als teleskopierbarer Bereich des Sperrstifts 10 ausgebildetes Federelement 18 komprimiert, in dem eine Druckfeder angeordnet ist, deren Federkonstante größer ist als die der Rückholfeder 16. Hierdurch wird dessen Federkraft so lange zwischengespeichert, bis der Verriegelungsmechanismus seine verriegelte Endposition, die in 4 dargestellt ist, noch nicht erreichen kann. Diese Endposition kann er erreichen, so dass der Sperrstift 10 in eine entsprechende Ausnehmung im Sekundärhebel 3 eintreten kann, sobald sich die den Nockenanlaufflächen 5, 6, 8 zugeordneten Nocken der Nockenwelle mit ihren Nockengrundkreisen im Bereich dieser Nockenanlaufflächen 5, 6, 8 befinden.
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Wenn der Sekundärhebel 3 mit dem Primärhebel 2 gemäß 2 nicht verriegelt ist, wirken nur die den Nockenanlaufflächen 5, 6 am Primärhebel 2 zugeordneten Nocken an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine auf den Schaltschlepphebel 1, während der Sekundärhebel 3 bei einer Nockenbeaufschlagung am Primärhebel 2 wirkungslos durchfedert. Dies kann bedeuten, dass die Ventile 11, 12 geschlossen bleiben oder nur geringfügig oder nur über einen kleinen Öffnungswinkel geöffnet werden. Auf diese Weise lässt sich ein zugehöriger Zylinder vollständig abschalten oder mit verminderter, jedoch verbrauchsgünstiger Leistung betreiben. Wird die volle Leistung der Brennkraftmaschine benötigt, wird der Primärhebel 2 mit dem Sekundärhebel 3 gemäß 4 verriegelt, so dass ein Nocken an der Nockenwelle auf die Nockenrolle 7 des Sekundärhebels 3 einwirkt und dadurch ein größerer Öffnungshub und/oder eine längere Ventilöffnungszeit der Ventile 11, 12 bewirkt wird. Diese Umschaltung erfolgt automatisch durch eine Motorsteuereinheit in Abhängigkeit von den Leistungsanforderungen an die Brennkraftmaschine.
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Es ist ersichtlich, dass das wenigstens einen Schaltsteg 20 aufweisende Steuerelement 19, welches parallel zur Nockenwellendrehachse mittels der Steuereinheit 21 translatorisch bewegbar ist, um den Sperrstift 10 in die Verriegelungsstellung gemäß 4 und in die Endriegelungsstellung gemäß 2 zu bewegen, es ermöglicht, die mechanische Verbindung des Primärhebels 2 mit dem Sekundärhebel 3 sowohl kinematisch als auch bezüglich des hierzu notwendigen Bauraumes mit einem besonders günstigen Konzept zu verwirklichen und einen deutlichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik zu erreichen gestattet.
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Die 5 bis 8 zeigen ein Ventiltriebsystem mit zwei parallelen Einzelschaltschlepphebeln 1a, 1b zur jeweiligen Betätigung von Ventilen 11, 12. Alle in den 5 bis 8 dargestellten Elemente des Ventiltriebsystems, die mit den in den 2 bis 4 dargestellten Elementen übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Aus 4 ist ein Ventiltriebsystem mit einem ersten Einzelschaltschlepphebel 1a zur Betätigung eines ersten Ventils 11 und einem zweiten Einzelschaltschlepphebel 1b zur Betätigung eines zweiten Ventils 12 ersichtlich. Der erste Einzelschaltschlepphebel 1a umfasst einen Primärhebel 2a und einen Sekundärhebel 3a, wobei der Sekundärhebel 3a des ersten Einzelschlepphebels 1a am Primärhebel 2a des ersten Einzelschaltschlepphebels 1a um eine Schwenkachse 4a schwenkbar am Primärhebel 2a des ersten Einzelschaltschlepphebels 1a angelenkt ist. Im Sekundärhebel 3a des ersten Einzelschlepphebels 1a ist eine Nockenrolle 7 um eine Drehachse 7a drehbar gelagert angeordnet. Im Primärhebel 2a des ersten Einzelschaltschlepphebels 1a ist ein Sperrstift 10 gegen den Druck einer Rückholfeder 16, die sich an einem Widerlager 17 abstützt, axial verschiebbar angeordnet.
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Gleiches gilt für den zweiten Einzelschaltschlepphebel 1b, umfassend entsprechend einen Primärhebel 2b und einen Sekundärhebel 3b, der um eine Schwenkachse 4b schwenkbar am Primärhebel 2b des zweiten Einzelschaltschlepphebels 1b gelagert ist. Der zweite Einzelschaltschlepphebel 1b umfasst des Weiteren eine Nockenrolle 7, die um eine Drehachse 7a drehbar im Sekundärhebel 3b des zweiten Einzelschaltschlepphebel 1b gelagert angeordnet ist. Außerdem ist auch am zweiten Einzelschaltschlepphebel 1b ein Sperrstift 10 im Primärhebel 2b des zweiten Einzelschaltschlepphebels 1b axial verschiebbar, gegen den Druck einer Rückholfeder 16, die sich an einem Widerlager 17 abstützt, gelagert.
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Ein Steuerelement 19a in Form einer translatorisch verschiebbaren Schaltstange weist zwei axial zueinander beabstandete Schaltstege 20a auf, deren Abstände auf dem Steuerelement 19a gleich dem Abstand der beiden Einzelschaltschlepphebel 1a, 1b ist. Das Steuerelement 19a lässt sich mittels eines Linear-Aktuators 21a translatorisch zwischen den Stellungen A und B verschieben.
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Das Steuerelement 19a weist drei axial zueinander beabstandete Lagerbereiche 22a auf, die in zugeordnete Lagerbereichen 23a im Zylinderkopf der Brennkopfmaschine gelagert sind. Sowohl die Schaltstege 20a als auch deren Lagerbereiche 22a können zylindrisch ausgeführt sein, wobei der Radius R1 der Lagerbereiche 22a größer ist als der Radius R2 der Schaltstege 20a, so dass die Montage des Steuerelements 19a mit den Schaltstegen 20a und den Lagerbereichen 22a im Durchschub in die Lagerbereiche 23a im Zylinderkopf möglich ist.
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Die Lagerbereiche 23b im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine lassen sich kostengünstig fertigen und sind ungeteilt. Die Umrisse aller Schaltstege 20a stehen in der montagegünstigsten Lage radial hinter den Konturen der komplementären Lagerbereiche 23a im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zurück, da die Radien R2 der Schaltstege 20a stets kleiner sind als die Radien R1 der Lagerbereiche 22a und der komplementären Lagerbereiche 23a im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine.
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Zur Erleichterung der erwähnten Durchschubmontage können die Radien R1 der Lagerbereiche 22a am Steuerelement 19a, ebenso wie die Radien R1 der komplementären Lagerbereiche 23a im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine in Richtung hin zu dem Linear-Aktuator 21a abnehmen, jedoch muss der kleinste Radius R1 der Lagerbereiche 22a am Steuerelement 19a größer als der Radius R2 der Schaltstege 20a am Steuerelement 19a bleiben.
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Aus Kostengründen sind die Lagerbereiche 22a am Steuerelement 19a sowie die dazu komplementären Lagerbereiche 23a im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine rotationssystemmetrisch und abmessungsgleich, jedoch kann zum Zweck einer Verdrehsicherung zumindest ein Lagerbereich 22a nicht rotationssymmetrisch ausgeführt sein, oder die Verdrehung des Steuerelements 19 kann an einem rotationssymmetrischen Lagerbereich 22a, 23a durch ein Verdrehsicherungselement verhindert sein.
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Die 5 zeigt den Linear-Aktuator 21a in der Stellung A, in der das Steuerelement 19a mit den Schaltstegen 20a und den Lagerbereichen 22a translatorisch nach links verschoben sind, so dass sich die Sperrstifte 10 an den Einzelschaltschlepphebeln 1a, 1b in der entriegelten Stellung befinden.
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Durch Betätigung des Linear-Aktuators 21a wird die in 6 dargestellte Position B angefahren, und die Sperrstifte 10 der Einzelschaltschlepphebel 1a, 1b gelangen in die Verriegelungsstellung, in der die Primärhebel 2a und 2b mit den Sekundärhebeln 3a, 3b verriegelt sind.
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Während die 5 und 6 ein translatorisch verschiebbares Steuerelement 19a mit den Schaltstegen 20a und den Lagerbereichen 22b zeigen, ist in den 7 und 8 ein Ventiltriebsystem mit einem Steuerelement 19b in Form einer rotatorisch bewegbaren Schaltstange für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel 1a, 1b dargestellt. Dieses Steuerelement 19b lässt sich mittels eines Rotations-Aktuators 21b in die Positionen C und D drehen, da das Steuerelement 19b mittels der zylindrischen Lagerbereiche 22b in komplementären, zylindrischen Lagerbereichen 23b im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist. Die Schaltstege 20b am rotatorisch bewegbaren Steuerelement 19b sind als Nocken gestaltet, deren größte Erhebung R2 kleiner sind als der Radius R1 der Lagerbereiche 22b am rotatorisch bewegbaren Steuerelement.
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Die Betätigung der Sperrstifte 10 von der in 7 dargestellten, entriegelten Stellung in die in 8 dargestellte verriegelte Stellung erfolgt durch Drehung des Steuerelements 19b durch den Rotations-Aktuator 21b von der Position C in die Position D.
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Die als Nocken ausgebildeten Schaltstege 20b am rotatorisch bewegbaren Steuerelement 19b können, wie dargestellt, phasengleich oder auch in Betätigungsrichtung phasenversetzt sein. Auch bei dieser Ausführungsform gemäß den 7 und 8 sind die Abmessungen der Lagerbereiche 22b des Steuerelements 19b und der dazu komplementären zylinderkopfseitigen Lagerbereiche 23b so ausgeführt, dass die Umrisse aller Schaltstege 20b in der montagegünstigsten Lage radial hinter den Konturen der Lagerbereiche 22b, 23b zurückstehen, oder aber der Umriss jedes einzelnen Schaltstegs 20b in der montagegünstigsten Lage radial hinter der Kontur der betreffenden Lagerbereiche 22b, 23b zurücksteht.
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Wie schon erwähnt, sind die zylinderkopfseitigen Lagerbereiche 23a, 23b axial ungeteilt und können in diskreten Lagerböcken oder mit Lagerböcken versehenen Rahmen angeordnet sein, wobei dieser Rahmen auch die Lagerböcke für eine oder mehrere Nockenwellen zur Betätigung der Ventile im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine umfassen kann.
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Zur Montageerleichterung können die Lagerbereiche 22a, 22b; 23a, 23b abgestufte Abmessungen aufweisen, wobei sich der kleinste Lagerdurchmesser der Lagerbereiche 22a, 22b, 23a, 23b am zum Linear-Aktuator 21a oder dem Rotations-Aktuator 21b benachbarten Ende des Steuerelements 19a, 19b sich befindet.
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Die Lagerbereiche 22a, 22b; 23a, 23b können auch unterschiedliche Abstände zueinander aufweisen, wodurch die Montage weiter vereinfacht wird, weil dann nicht alle Lagerbereiche 22a, 22b; 23a, 23b gleichzeitig gefügt werden müssen.
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Die Lagerbereiche 22a, 22b am Steuerelement 19a, 19b und/oder die dazu komplementären zylinderkopfseitigen Lagerbereiche 23a, 23b können Fasen oder Radien als Montagehilfen beim Einschieben in die komplementären Lagerbereiche 23a, 23b aufweisen.
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Die Ausführungsformen gemäß den 5 und 6 sowie 7 und 8 lassen sich auch miteinander kombinieren, indem die Lagerbereiche 23a, 22b am Steuerelement 19a, 19b entsprechend ausgebildet werden, damit sich durch die dadurch ermöglichten unterschiedlichen Betätigungsmöglichkeiten der Sperrstifte 10 unterschiedliche Schaltstellungen einstellen lassen, wenn ein einzelnes Abschalten der Ventile 11, 12 und/oder eine Betätigung mit verminderten Ventilhub, je nach Leistungsanforderung und Verbrauchsoptimum, erreicht werden soll.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gegabelter Schaltschlepphebel
- 1a
- Erster Einzelschaltschlepphebel
- 1b
- Zweiter Einzelschaltschlepphebel
- 2
- Primärhebel des gegabelten Schaltschlepphebels
- 2a
- Primärhebel des ersten Einzelschaltschlepphebels
- 2b
- Primärhebel des zweiten Einzelschaltschlepphebels
- 3
- Sekundärhebel des gegabelten Schaltschlepphebels
- 3a
- Sekundärhebel des ersten Einzelschaltschlepphebels
- 3b
- Sekundärhebel des zweiten Einzelschaltschlepphebels
- 4
- Schwenkachse am gegabelten Schaltschlepphebel
- 4a
- Schwenkachse am ersten Einzelschlepphebel
- 4b
- Schwenkachse am zweiten Einzelschlepphebel
- 5
- Erste Nockenanlauffläche des Primärhebels des Schaltschlepphebels 1
- 6
- Zweite Nockenanlauffläche des Primärhebels des Schaltschlepphebels 1
- 7
- Nockenrolle
- 7a
- Drehachse der Nockenrolle
- 8
- Nockenanlauffläche auf der Nockenrolle
- 9
- Sperrvorrichtung
- 10
- Sperrstift
- 11
- Erstes Ventil
- 12
- Zweites Ventil
- 13
- Kugelkopfstütze
- 14
- Erste Wickelfeder
- 15
- Zweite Wickelfeder
- 16
- Rückholfeder
- 17
- Widerlager für die Rückholfeder
- 18
- Federelement; teleskopierbarer Bereich
- 19
- Steuerelement; translatorisch verschiebbare Schaltstange für den gegabelten Schaltschlepphebel
- 19a
- Steuerelement; translatorisch verschiebbare Schaltstange für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 19b
- Steuerelement; rotatorisch bewegbare Schaltstange für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 20
- Schaltsteg am translatorisch verschiebbaren Steuerelement für den gegabelten Schaltschlepphebel
- 20a
- Schaltstege am translatorisch verschiebbaren Steuerelement für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 20b
- Schaltstege am rotatorisch bewegbaren Steuerelement für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 21
- Linear-Aktuator am translatorisch verschiebbaren Steuerelement für den gegabelten Schaltschlepphebel
- 21a
- Linear-Aktuator am translatorisch verschiebbaren Steuerelement für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 21b
- Rotations-Aktuator am rotatorisch bewegbaren Steuerelement für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 22
- Lagerbereiche am translatorisch verschiebbaren Steuerelement für den gegabelten Schaltschlepphebel
- 22a
- Lagerbereiche am translatorisch verschiebbaren Steuerelement für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 22b
- Lagerbereiche am rotatorisch bewegbaren Steuerelement für den ersten und zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 23
- Komplementäre Lagerbereiche im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine für das translatorisch verschiebbare Steuerelement für den gegabelten Schaltschlepphebel
- 23a
- Komplementäre Lagerbereiche im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine für translatorisch verschiebbare Steuerelemente für den ersten und den zweiten Einzelschaltschlepphebel
- 23b
- Komplementäre Lagerbereiche im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine für rotatorisch verschiebbare Steuerelemente für den ersten und den zweiten Einzelschaltschlepphebel
- A
- Erste Position des Linear-Aktuators
- B
- Zweite Position des Linear-Aktuators
- C
- Erste Position des Rotations-Aktuators
- D
- Zweite Position des Rotations-Aktuators
- R1
- Radiale Erstreckung der Lagerbereiche der Steuerelemente
- R2
- Radiale Erstreckung der Schaltstege
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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