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Die Erfindung betrifft eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch einen Ventiltrieb mit der Kipphebelanordnung.
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Gattungsgemäße Kipphebelanordnungen für Ventiltriebe sind bereits bekannt. Dabei weist die Kipphebelanordnung eine Rollenachse mit wenigstens einer Rolle und eine Nockenwelle mit wenigstens einer Nockengruppe auf. Die Rollenachse mit der Rolle ist dabei durch eine Verstelleinrichtung in eine erste Position und in eine zweite Position entlang der Nockenwelle verstellbar. In der ersten Position ist die Rolle der Rollenachse mit einem ersten Nocken und in der zweiten Position mit einem zweiten Nocken der auf der Nockenwelle festgelegten Nockengruppe antriebsverbunden. Die jeweiligen Nocken können unterschiedliche Nockenprofile aufweisen, so dass die Rollenachse in der ersten Position und in der zweiten Position eine abweichende Hubbewegung ausführen kann. Die Rollenachse ist dabei mit einem Kipphebel wirkend verbunden - beispielsweise auf einer Seite des Kipphebels in diesem verschiebbar gelagert, - der auf einer Kipphebelachse drehbar gelagert ist. Führt die Rollenachse eine Hubbewegung aus, so wird diese auf den Kipphebel übertragen. Durch ein Verstellen der Rollenachse in die erste Position oder in die zweite Position kann in dem Ventiltrieb zwischen den Nockenprofilen der beiden Nocken umgeschaltet werden.
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Gattungsgemäße Kipphebelanordnungen weisen jedoch einen erhöhten Bauraumbedarf. Ferner ist die Rollenachse einer starken Belastung ausgesetzt, so dass die Wahl der Materialien für die Rollenachse begrenzt ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Kipphebelanordnung und einen Ventiltrieb mit der Kipphebelanordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine gattungsgemäße Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist einen auf einer Kipphebelachse drehbar angeordneten Kipphebel und eine Rollenachse auf, an der wenigstens eine drehbar und axial festgelegte Rolle angeordnet ist. Die Rollenachse ist dabei durch eine Verstellanordnung entlang der Kipphebelachse in eine erste Position und in eine zweite Position verschiebbar. Die Kipphebelanordnung weist ferner eine Nockenwelle auf, die wenigstens eine drehfest auf der Nockenwelle festgelegte Nockengruppe mit einem ersten Nocken und mit einem zu dem ersten Nocken axial benachbarten zweiten Nocken aufweist. Die wenigstens eine Rolle der Rollenachse ist in der ersten Position mit dem ersten Nocken der wenigstens einen Nockengruppe und in der zweiten Position mit dem zweiten Nocken der wenigstens einen Nockengruppe antriebsverbunden, so dass die Rollenachse eine auf den Kipphebel übertragbare Hubbewegung ausführen kann. Erfindungsgemäß ist die Rollenachse an einer Verschiebeeinheit der Kipphebelanordnung festgelegt, die entlang der Kipphebelachse verschiebbar gelagert ist. Durch die Verstellanordnung ist die Verschiebeeinheit mit der an ihr festgelegten Rollenachse in eine erste Verschiebeposition und in eine zweite Verschiebeposition verschiebbar. Dabei entsprechen die erste Verschiebeposition der ersten Position der Rollenachse und die zweite Verschiebeposition der zweiten Position der Rollenachse. Die Hubbewegung der Rollenachse ist in der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung über die Verschiebeeinheit auf den Kipphebel übertragbar und die Rollenachse bleibt an der Verschiebeeinheit festgelegt. Auf diese vorteilhafte Weise ist die Rollenachse zusammen mit der Verschiebeeinheit entlang der Kipphebelachse verschiebbar, so dass die Rollenachse und damit die Kipphebelanordnung in axiale Richtung kompakter ausgestaltet werden können. Insbesondere kann dadurch der Bauraumbedarf für die Kipphebelanordnung reduziert werden. Ferner ist die Rollenachse durch eine kompaktere axiale Ausgestaltung steifer, wodurch die Wahl von geeigneten Materialien größer ist.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Verschiebeeinheit einen die Kipphebelachse in Umlaufrichtung zumindest bereichsweise ummantelnden Ummantelungsabschnitt und eine integral an dem Ummantelungsabschnitt ausgebildete Halterung aufweist. Die Halterung erstreckt sich dabei radial von dem Ummantelungsabschnitt und kann die Rollenachse aufnehmen. Die Halterung kann dazu zwei Halterungsarme aufweisen, die die Rollenachse beidseitig aufnehmen und an der Verschiebeeinheit festlegen. Vorteilhafterweise kann bei einer derartigen Ausgestaltung der Verschiebeeinheit die Rollenachse steifer ausgestaltet werden und insgesamt die Bauweise der Rollenachse und der Kipphebelanordnung vereinfacht werden.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung ist vorgesehen, dass die Kipphebelanordnung eine erste an der Kipphebelachse festgelegte Rastanordnung und eine zweite in dem Ummantelungsabschnitt der Verschiebeeinheit festgelegte Rastanordnung aufweist. Die erste Rastanordnung und die zweite Rastanordnung sind radial zur Kipphebelachse lösbar in Eingriff bringbar und dadurch ist die Verschiebeeinheit in der ersten Verschiebeposition und in der zweiten Verschiebeposition axial lösbar festlegbar. Zweckgemäß sind die erste Rastanordnung und die zweite Rastanordnung in der jeweiligen Verschiebeposition aneinander axial verschiebefest festgelegt und können bei einer axialen Krafteinwirkung voneinander gelöst werden. Auf diese Weise bleiben die Verschiebeeinheit sicher in der jeweiligen Verschiebeposition und die Rollenachse in der jeweiligen Position axial festgelegt.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die erste Rastanordnung eine radial federnde Ausformung an der Kipphebelachse und die zweite Rastanordnung zwei axial zueinander beabstandete Ausnehmungen in dem Ummantelungsabschnitt der Verschiebeeinheit aufweisen, die radial ausgerichtet sind und sich zumindest bereichsweise in Umlaufrichtung erstrecken. Dabei ist die radial federnde Ausformung mit den axial zueinander beabstandeten Ausnehmungen abwechselnd lösbar in Eingriff bringbar und die Verschiebeeinheit ist dadurch in der ersten Verschiebeposition und in der zweiten Verschiebeposition abwechselnd lösbar festlegbar. Zweckgemäß sind die Ausformungen auf einer der Kipphebelachse zugewandte Oberfläche des Ummantelungsabschnitts der Verschiebeeinheit ausgeformt. In der jeweiligen Verschiebeposition steht die Ausformung der Verschiebeeinheit radial mit der jeweiligen Ausnehmung im Eingriff. Die Ausformungen erstrecken sich dabei zumindest bereichsweise in Umlaufrichtung der Kipphebelachse, so dass beim Verdrehen der Verschiebeeinheit an der Kipphebelachse aufgrund der Hubbewegung der Rollenachse der radiale Eingriff zwischen der Ausformung und der jeweiligen Ausnehmung erhalten bleibt. Die radial federnde Ausformung kann beispielsweise eine in einer radialen Bohrung der Kipphebelachse angeordnete Feder umfassen, an der ein von einer Oberfläche der Kipphebelachse abstehendes Rastelement festgelegt ist. Durch die Feder kann dann das Rastelement radial zu der Kipphebelachse bewegt werden, wodurch der radiale Eingriff mit der jeweiligen Ausnehmung in der Verschiebeeinheit herstellbar und bei einer Krafteinwirkung lösbar ist. Alternativ dazu kann die zweite Rastanordnung eine radial federnde Ausformung in dem Ummantelungsbereich der Verschiebeeinheit und die erste Rastanordnung zwei axial zueinander beabstandete Ausnehmungen an der Kipphebelachse aufweisen, die radial ausgerichtet sind und sich in Umlaufsrichtung der Kipphebelachse erstrecken. Entsprechend ist die radial federnde Ausformung mit den axial zueinander beabstandeten Ausnehmungen abwechselnd lösbar in Eingriff bringbar und die Verschiebeeinheit ist dadurch in der ersten Verschiebeposition und in der zweiten Verschiebeposition abwechselnd lösbar festlegbar. Diese alternative Lösung ist auf eine identische zu der oben bereits erläuterten Weise realisierbar.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Verschiebeeinheit in dem axial auf der Kipphebelachse festgelegten Kipphebel verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise kann die Verschiebeeinheit und der Kipphebel axial kompakt ausgestaltet sein und dadurch der Bauraumbedarf für die Kipphebelanordnung reduziert werden. Ferner kann der Kipphebel einen seitlichen Anschlag für die Verschiebeeinheit beziehungsweise für den Ummantelungsabschnitt der Verschiebeeinheit bilden und dadurch ein axiales Verschieben der Verschiebeeinheit begrenzt werden. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Kipphebel und die Verschiebeeinheit eine zweiteilige Kipphebeleinheit bilden. Durch die Kipphebeleinheit kann insbesondere die Montage der Kipphebelanordnung vereinfacht und dadurch die Montagekosten reduziert werden. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Verschiebeeinheit mit dem Kipphebel mechanisch zusammenwirkend angeordnet ist, so dass eine Hubbewegung der Rollenachse über die Verschiebeeinheit auf den Kipphebel übertragbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Kipphebelanordnung ist vorgesehen, dass die Verstellanordnung einen ersten Eingriffsstift und einen zweiten Eingriffsstift aufweist, die zueinander beabstandet angeordnet und radial zur Rollenachse in eine Schaltposition und in eine Grundposition abwechselnd schaltbar sind. In der Schaltposition wirken der erste Eingriffsstift mit einer ersten Führungsspur und der zweite Eingriffsstift mit einer zweiten Führungsspur zusammen. In der Grundposition weisen die jeweiligen Eingriffsstifte keinen Kontakt mit der jeweiligen Führungsspur auf. Beim Zusammenwirken des ersten Eingriffsstifts mit der ersten Führungsspur ist die Verschiebeeinheit mit der Rollenachse entlang der Kipphebelachse aus der ersten Position in die zweite Position und beim Zusammenwirken des zweiten Eingriffsstifts mit der zweiten Führungsspur ist die Verschiebeeinheit mit der Rollenachse entlang der Kipphebelachse aus der zweiten Position in die erste Position verstellbar. Die Rollenachse ist erfindungsgemäß an der Verschiebeeinheit festgelegt, so dass beim Zusammenwirken des jeweiligen Eingriffsstifts mit der jeweiligen Führungsspur die Verschiebeeinheit mit der Rollenachse aus der ersten Verschiebeposition in die zweite Verschiebeposition verstellbar ist. Die Eingriffsstifte können dabei auf eine beliebige Weise radial zu der Rollenachse betätigbar sein. Denkbar ist beispielweise ein Betätigen der Eingriffsstifte durch einen gemeinsamen oder zwei einzelne Aktuatoren. Um den Bauraumbedarf für die Kipphebelanordnung zu reduzieren, können die erste Führungsspur und die zweite Führungsspur auf einer Kulissenführung angeordnet sein, die an der Nockenwelle axial und drehfest festgelegt ist. Alternativ dazu können die erste Führungsspur und die zweite Führungsspur auf jeweils einer Kulissenführung angeordnet sein, die an der Nockenwelle axial und drehfest festgelegt sind.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der erste Eingriffsstift und der zweite Eingriffsstift in der Rollenachse oder in der Verschiebeeinheit radial zu der Rollenachse verstellbar angeordnet sind. So kann die Rollenachse beispielsweise einen axialen Verlängerungsabschnitt aufweisen, in dem dann die jeweiligen Eingriffsstifte axial benachbart und radial in dem Verlängerungsabschnitt verschiebbar gelagert sind. Alternativ kann auch die Verschiebeeinheit einen Seitenabschnitt aufweisen, der axial zur Rollenachse absteht. In dem Seitenabschnitt können dann die beiden Eingriffsstifte axial benachbart und radial in dem Verlängerungsabschnitt verschiebbar gelagert sein. Ferner kann für den jeweiligen Eingriffsstift eine Rasteinheit vorgesehen sein, die den jeweiligen Eingriffsstift in dem Verlängerungsabschnitt der Rollenachse oder alternativ in dem Seitenabschnitt der Verschiebeeinheit lösbar in der Schaltposition oder in der Grundposition festlegt.
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Zusammenfassend können in der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung die Rollenachse und die Kipphebelanordnung in axiale Richtung kompakter ausgestaltet werden. Dadurch kann der Bauraumbedarf für die Kipphebelanordnung vorteilhaft reduziert werden.
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Die Erfindung betrifft auch einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, der eine Kipphebelanordnung wie oben beschrieben aufweist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung in einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung in einer zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung 1 für einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform. Die Kipphebelanordnung 1 weist einen Kipphebel 3 auf, der auf einer Kipphebelachse 4 drehbar angeordnet ist. Ferner weist die Kipphebelanordnung 1 eine Rollenachse 5 auf, an der zwei Rollen 5a und 5b drehbar und benachbart zueinander axial festgelegt sind. Die Kipphebelanordnung 1 weist ferner eine Nockenwelle 6 auf, die zwei Nockengruppen 7 und 8 mit jeweils einem ersten Nocken 7a und 8a und mit jeweils einem zweiten Nocken 7b und 8b aufweist. Die Nockengruppen 7 und 8 sind auf der Nockenwelle 6 drehfest festgelegt, so dass die jeweiligen Nocken 7a, 7b, 8a und 8b zusammen mit der Nockenwelle 6 drehbar sind. Die Rollenachse 5 ist an einer Verschiebeeinheit 9 der Kipphebelanordnung 1 festgelegt, die entlang der Kipphebelachse 4 verschiebbar gelagert ist. Dazu weist die Verschiebeeinheit 9 einen die Kipphebelachse 4 ummantelnden Ummantelungsabschnitt 9a und eine von diesem radial abstehende Halterung 9b auf, die durch zwei halterungsarme gebildet ist. In der Halterung 9b ist die Rollenachse 5 beidseitig aufgenommen und festgelegt. Die Verschiebeeinheit 9 ist dabei in dem Kipphebel 3 verschiebbar angeordnet und bildet zusammen mit diesem eine zweiteilige Kipphebeleinheit 10.
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Die Rollenachse 5 ist zusammen mit der Verschiebeeinheit 9 entlang der Kipphebelachse 4 verschiebbar. Beim Verschieben wechselt die Rollenachse 5 aus einer ersten Position - wie hier gezeigt - in eine zweite Position und zurück. Die erste Position der Rollenachse 5 entspricht dabei einer ersten Verschiebeposition der Verschiebeeinheit - wie hier gezeigt - und die zweite Position der Rollenachse 5 entspricht einer zweiten Verschiebeposition der Verschiebeeinheit 9. Die jeweilige Rolle 5a und 5b der Rollenachse 5 ist in der ersten Position mit dem jeweiligen ersten Nocken 7a und 8a der jeweiligen Nockengruppe 7 und 8 - wie hier gezeigt - und in der zweiten Position mit dem jeweiligen zweiten Nocken 7b und 8b der jeweiligen Nockengruppe 7 und 8 antriebsverbunden. Die jeweiligen ersten Nocken 7a und 8a und die jeweiligen zweiten Nocken 7b und 8b weisen voneinander abweichende Nockenprofile auf, so dass die Rollenachse 5 und die an der Rollenachse 5 festgelegte Verschiebeeinheit 9 eine abweichende Hubbewegung abhängig von der jeweiligen Position beziehungsweise von der jeweiligen Verschiebeposition ausführen. Die Verschiebeeinheit 9 ist dabei mit dem Kipphebel 3 wirkend verbunden, so dass die Hubbewegung der Rollenachse 5 und der Verschiebeeinheit 9 auf den Kipphebel 3 übertragbar ist. Beim Verstellen der Rollenachse 5 aus der ersten Position in die zweite Position und zurück kann folglich zwischen den Nockenprofilen der jeweiligen ersten Nocken 7a und 8a und den jeweiligen zweiten Nocken 7b und 8b in dem Ventiltrieb 2 gewechselt werden.
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Zum Verstellen der Rollenachse 5 und der Verschiebeeinheit 9 entlang der Kipphebelachse 4 weist die Kipphebelanordnung 1 eine Verstellanordnung 11 auf. Die Verstellanordnung 11 umfasst einen ersten Eingriffsstift 12a und einen zweiten Eingriffsstift 12b, die axial zueinander beabstandet und radial verschiebbar in der Rollenachse 5 festgelegt sind. Die Eingriffsstifte 12a und 12b sind radial zu der Rollenachse 5 aus einer Grundposition - wie hier gezeigt - in eine Schaltposition durch einen Aktuator 13 abwechselnd schaltbar. In der Schaltposition wirken dabei der erste Eingriffsstift 12a mit einer ersten Führungsspur 14a und der zweite Eingriffsstift 12b mit einer zweiten Führungsspur 14b zusammen. Die Führungsspuren 14a und 14b sind auf einer gemeinsamen Kulissenführung 14 angeordnet und laufen Y-artig zusammen. Durch den Aktuator 13 ist der jeweilige Eingriffsstift 12a oder 12b radial in Richtung der jeweiligen Führungsspur 14a oder 14b und dadurch aus der Grundposition - wie hier gezeigt - in die Schaltposition verstellbar. In der Grundposition weist der jeweilige Eingriffsstift 12a oder 12b keinen Kontakt mit der jeweiligen Führungsspur 14a oder 14b auf und wirkt in der Schaltposition mit dieser zusammen. Die Kulissenführung 14 ist dabei auf der Nockenwelle 6 drehfest festgelegt, so dass beim Drehen der Nockenwelle 6 der jeweilige Eingriffsstift 12a oder 12b in der Schaltposition in der jeweiligen Führungsspur 14a oder 14b axial führbar ist. Entsprechend sind die Rollenachse 5 in die erste Position oder in die zweite Position und die Verschiebeeinheit 9 in die erste Verschiebeposition oder in die zweite Verschiebeposition entlang der Kipphebelachse 4 verschiebbar. Durch einen Y-artigen Bereich der beiden Führungsspuren 14a und 14b sind die Eingriffsstifte 12a und 12b ferner aus der Schaltposition zurück in die Grundposition verstellbar.
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Zum axialen Festlegen der Verschiebeeinheit 9 in der jeweiligen Verschiebeposition und entsprechend der Rollenachse 5 in der jeweiligen Position weist die Kipphebelanordnung 1 eine erste an der Kipphebelachse 4 festgelegte Rastanordnung 15a und eine zweite an der Verschiebeeinheit 9 festgelegte Rastanordnung 15b auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Rastanordnung 15a eine radial federnde Ausformung 16 in der Kipphebelachse 4. Die Ausformung 16 ist dabei durch eine in einer radialen Bohrung 17 der Kipphebelachse 4 festgelegte Feder 18 und ein von einer Oberfläche 19 der Kipphebelachse 4 abstehendes Rastelement 20 gebildet. Die zweite Rastanordnung 15b ist in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei axial zueinander beabstandete Ausnehmungen 21 in der Verschiebeeinheit 9 gebildet, die radial ausgerichtet sind und sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die beiden Ausnehmungen 21 liegen dabei in dem Ummantelungsbereich 9a der Verschiebeeinheit 9 und sind zweckgemäß der Kipphebelachse 4 zugewandt angeordnet. Die Ausformungen 21 stehen in der ersten Verschiebeposition und in der zweiten Verschiebeposition der Verschiebeeinheit 9 abwechselnd mit der Ausformung 16 lösbar im radialen Eingriff. Durch eine durch die Verstellanordnung 11 erzeugte axiale Krafteinwirkung auf die mit der Kipphebelachse 4 verrastete Verschiebeeinheit 9 ist der radiale Eingriff der Ausformung 16 mit der einen Ausnehmung 21 lösbar und die Verschiebeeinheit 9 entlang der Kipphebelachse 4 aus der einen Verschiebeposition in die andere Verschiebeposition verschiebbar. In der anderen nach dem Verschieben erreichten Verschiebeposition der Verschiebeeinheit 9 ist der radiale Eingriff der Ausformung 16 mit der anderen Ausnehmung 21 herstellbar und die Verschiebeeinheit 9 an der Kipphebelachse 4 axial lösbar festlegbar.
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2 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung 1 in einer zweiten Ausführungsform. Abweichend zu der ersten Ausführungsform der Kipphebelanordnung 1 weist hier die Kipphebelanordnung 1 zwei Kulissenführungen 23a und 23b auf, die an der Nockenwelle 6 beidseitig von den Nockengruppen 7 und 8 drehfest festgelegt sind. Die erste Führungsspur 14a ist an der ersten Kulissenführung 23a und die zweite Führungsspur 14b ist auf der zweiten Kulissenführung 23b angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Entsprechend sind auch die Eingriffsstifte 12a und 12b beidseitig von der Verschiebeeinheit 9 in der Rollenachse 5 in dieser axial verschiebbar angeordnet. Der erste Eingriffsstift 12a ist dabei durch einen ersten Aktuator 22a und der zweite Eingriffsstift 12b ist durch einen zweiten Aktuator 22b abwechselnd aus der Grundposition in die Schaltposition schaltbar und wirken in der Schaltposition mit der jeweiligen Führungsspur 14a und 14b zusammen. Im Übrigen entspricht die hier gezeigte Kipphebelanordnung 1 in der zweiten Ausführungsform der in 1 gezeigten Kipphebelanordnung 1 in der ersten Ausführungsform.
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Zusammenfassend kann die Verschiebeeinheit 9 und die Rollenachse 5 in der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung 1 axial kompakt ausgestaltet sein und dadurch ist der Bauraumbedarf für die Kipphebelanordnung 1 reduzierbar. Ferner kann durch die Verschiebeeinheit 9 die Montage der Kipphebelanordnung 1 vereinfacht und dadurch auch die Herstellungskosten reduziert werden. Die Rollenachse 5 ist in der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung 1 kürzer und dadurch vorteilhafterweise steifer, so dass die Wahl von Materialien für die Rollenachse 5 entsprechend größer ist.
