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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Aus
DE 10 2017 129 720 A1 ist eine schaltbare Kipphebelanordnung mit zumindest einem Kipphebel bekannt, der auf einer maschinenfesten Kipphebelachse gelagert ist und einen mit einer Nockenwelle in Verbindung stehenden Nockenarm und einen mit zumindest einem Gaswechselventil einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine in Verbindung stehenden Ventilarm aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kipphebelanordnung der vorgenannten Art vorzuschlagen, die eine einfach aufgebaute variable Ventilsteuerung ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem ersten schaltbaren Kipphebel und einem zweiten schaltbaren Kipphebel vorgeschlagen. Diese sind jeweils auf einer Kipphebelachse mit einem axial außenliegenden Hebel und einem neben diesem auf der Kipphebelachse axial innenliegend angeordneten Hebel verschwenkbar angeordnet, wobei die Hebel zueinander verschwenkbar auf der Kipphebelachse gelagert sind. Zum Schalten des ersten Kipphebels ist der erste axial außenliegende Hebel mit dem ersten axial innenliegenden Hebel durch erste Koppelmittel zur Übertragung einer Hubbewegung zur Ventilbetätigung koppelbar. Zum Schalten des zweiten Kipphebels ist der zweite axial außenliegende Hebel mit dem zweiten axial innenliegenden Hebel jeweils durch zweite Koppelmittel zur Übertragung einer Hubbewegung zur Ventilbetätigung koppelbar. Zur Betätigung der jeweiligen Koppelmittel ist jeweils ein diesen zugeordneter Aktor an den voneinander abgewandten axial äußeren Hebellängsseiten der axial außenliegenden Hebel angeordnet. Da hierbei zur Betätigung der jeweiligen Koppelmittel jeweils ein Aktor an den voneinander abgewandten axialen Außenseiten der axial außenliegenden Hebel angeordnet sind, kann der Bauraum axial zwischen den Kipphebeln bzw. zwischen den diesen jeweils zugeordneten axial innenliegenden Hebeln insbesondere aufgrund der Einbauverhältnisse oder aus konstruktiven Gründen freigehalten werden. Da weiterhin jedem der Koppelmittel ein Aktor zum Schalten zugeordnet ist, ist jeder Kipphebel durch den jeweiligen Aktor einzeln schaltbar. Dadurch sind die Aktoren kleiner ausführbar und in größerer Anzahl mit geringeren Herstellungskosten herstellbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die axial außenliegenden Hebel als betätigungsseitige jeweils schwenkbeweglich mit einer Hubbewegung von einer Nockenwelle antreibbar. Dadurch kann der Abgriff der antriebsseitigen Hubbewegung möglichst weit axial außen erfolgen. Auf diese Weise wird eine Anordnung der Nocken nahe an den Lagerstellen der Nockenwelle ermöglicht, wodurch die Belastung der Nockenwelle insbesondere durch Biegung reduzierbar ist.
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Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der erste axial innenliegende Hebel als erster ventilseitiger Hebel in Ventilkontakt mit zumindest einem Einlass-Gaswechselventil der Brennkraftmaschine und der zweite axial innenliegende ventilseitige Hebel als zweiter ventilseitiger Hebel in Ventilkontakt mit zumindest einem Auslass-Gaswechselventil steht. Auf diese Weise ist durch den ersten schaltbaren Kipphebel zumindest ein Einlass-Gaswechselventil und durch den zweiten schaltbaren Kipphebel zumindest ein Auslass-Gaswechselventil für einen Zylinder der Brennkraftmaschine unabhängig voneinander ansteuerbar.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die außenliegenden betätigungsseitigen Hebel jeweils in einem zwischen einem betätigungsseitigen Hebelendbereich zum schwenkbeweglichen Antrieb und einem koppelseitigen Hebelendbereich zum Koppeln mit dem jeweiligen innenliegenden Hebel gelegenen mittleren Bereich auf der Kipphebelachse verschwenkbar gelagert sind. Auf diese Weise können die betätigungsseitigen Hebel jeweils als zweiseitige Hebel realisiert werden, die möglichst symmetrisch zur Kipphebelachse ausführbar sind, wodurch im Betrieb der sogenannte Steinersche Anteil an der Massenträgheit verringert und die Hertzschen Pressungen antriebsseitig beim Abgriff einer Nockenhubbewegung insbesondere mit einer Nockenrolle von einer Nockenwelle, reduziert werden können. Zudem ist es so möglich, die Koppelmittel und die zugeordneten Aktoren ventilseitig der Kipphebelachse anzuordnen.
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Eine Einzelbetätigung der Kipphebel ist auf einfache Weise möglich, wenn ein erster Aktor zum Schalten erster Koppelmittel vorgesehen ist, durch die ein erster axial außenliegender Hebel und ein zu diesem verschwenkbar angeordneter erster axial innenliegender Hebel koppelbar sind. Hierbei ist ein zweiter Aktor zum Schalten zweiter Koppelmittel vorgesehen, durch die ein zweiter axial außenliegender Hebel und ein zu diesem verschwenkbar angeordneter zweiter axial innenliegender Hebel durch zweite Koppelmittel koppelbar sind.
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Ein weiterer Vorteil kann erreicht werden, wenn die Koppelmittel jeweils einen in einer axialen Durchgangsbohrung am jeweiligen axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebel verschiebbaren Betätigungskolben aufweisen, durch den in direktem Stellkontakt ein in einer axialen Bohrung am jeweiligen axial innenliegenden Hebel angeordneter Koppelkolben zum Schalten verschiebbar ist. Dabei ist letzterer zum Koppeln mit dem außenliegenden Hebel in die Durchgangsbohrung desselben verschiebbar. Die Koppelmittel sind so jeweils parallel zur Kipphebelachse und quer zur Längsachse der Kipphebel anordenbar und zum Schalten verschiebbar. Auf diese Weise sind die Kipphebel durch eine bauraumsparende sogenannte Querverriegelung schaltbar, die zugleich eine Anordnung der Koppelmittel nahe der Kipphebelachse ermöglicht.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Koppelmittel jeweils zum Koppeln des jeweiligen außenliegenden Hebels mit dem jeweiligen innenliegenden Hebel durch Federmittel in den jeweils gekoppelten Zustand vorgespannt sind. Dadurch sind in unbetätigtem Zustand der Aktoren die jeweiligen Kipphebel in verriegeltem Zustand haltbar und durch diese eine Ventilhubbewegung auf die jeweils zugeordneten Gaswechselventile übertragbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Betätigungskolben jeweils an zumindest einem axialen stirnseitigen Ende im Außendurchmesser derart aufgeweitet, dass bei einer relativen Verschwenkung des jeweiligen außenliegendem Hebels gegenüber dem jeweiligen Aktor und/oder gegenüber dem jeweiligen Koppelkolben eine zumindest teilweise Überdeckung in axialer Richtung zwischen dem jeweiligen Betätigungskolben und dem jeweiligen Aktor und/oder gegenüber dem jeweiligen Koppelkolben zum Schalten gewährleistet ist. Auf diese Weise sind die Betätigungskolben und die jeweiligen Koppelkolben zum Schalten durch den jeweiligen Aktor permanent ansteuerbar. Dabei ist es beispielsweise auch möglich, die Betätigungskolben mit einem aktorseitigen stirnseitigen Ende aus der Durchgangsbohrung herausragend anzuordnen und über den Bohrungsdurchmesser hinaus aufzuweiten. Die Betätigungskolben können bei der Überdeckung in permanentem aktorseitigen und koppelkolbenseitigen Kontakt stehen oder jeweils durch einen geringfügigen Luftspalt beabstandet angeordnet sein.
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Der Aufbau kann weiter vereinfacht werden, wenn die Aktoren als elektrische Hubmagnete ausgeführt sind, die jeweils einen linear verschiebbaren Anker aufweisen, durch den in direktem axialen Stellkontakt der jeweilige Betätigungskolben zum Schalten verschiebbar ist. Die Hubmagnete sind zudem in großer Anzahl kostengünstig herstellbar.
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Eine weiter vereinfachte Anordnung wird ermöglicht, wenn die Aktoren jeweils zumindest teilweise in einen mit der Kipphebelachse verbundenen Träger integriert und radial beabstandet zur Kipphebelachse angeordnet sind. Am Träger sind so die Aktoren jeweils auf besonders einfache Weise in beliebigem individuellen radialen Abstand zur Kipphebelachse anordenbar. Dadurch wird eine Anordnung der Aktoren und ein Schalten der Koppelmittel nahe der Kipphebelachse ermöglicht, so dass gegenüber den Aktoren die Relativbewegung von beispielsweise in den ventilseitigen Hebel oder in einen betätigungsseitigen Hebel integrierten Koppelmitteln im Betrieb gering ist.
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Zwischen Aktor und Koppelmitteln ist so ein permanenter Kontakt zum Schalten einfach herstellbar. Zudem ist die Kipphebelanordnung mit den Aktoren, der Kipphebelachse und den Kipphebeln als vormontierbare Baueinheit über den Träger auf dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, insbesondere durch eine Schraubenverbindung, einfach befestigbar.
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Es können Rückstellfedermittel vorgesehen sein, die jeweils an den axialen Außenseiten der außenliegenden Hebel auf der Kipphebelachse mit einem spulenförmigen Grundkörper diese umfassend koaxial angeordnet und mit einem Federschenkel an der Kipphebelachse in Schwenkrichtung verspannt sind. Vorzugsweise ist dabei der anderen Federschenkel am jeweiligen axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebel in Schwenkrichtung verspannt. Die Rückstellfedermittel sind so zugleich jeweils mit dem Innendurchmesser des Grundkörpers auf dem Außendurchmesser der Kipphebelachse geführt. Sie sind als Torsions- bzw. Drehfedern vorzugsweise als sogenannte Drehschenkelfedern ausgeführt und dienen zur Rückstellung der jeweiligen Hebel in entkoppeltem Zustand aus einer verschwenkten Stellung in eine unverschwenkte Grundstellung. Eine Anordnung der Rückstellfedermittel axial zwischen den Kipphebeln kann so vermieden werden.
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Erster und zweiter Kipphebel sind unabhängig voneinander schalt- und betätigbar. Beispielsweise ist es möglich, durch den ersten Kipphebel zumindest ein Einlass-Gaswechselventil der Brennkraftmaschine und durch den zweiten Kipphebel zumindest ein Auslass-Gaswechselventil zu betätigen. Denkbar ist auch umgekehrt, durch den ersten Kipphebel zumindest ein Auslass-Gaswechselventil und durch den zweiten Kipphebel zumindest ein Einlass-Gaswechselventil zu betätigen.
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Die Integration der Aktoren in einen gemeinsamen Träger, der mit der gemeinsamen Kipphebelachse verbunden ist, auf der die schaltbaren Kipphebel mit den ventilseitigen und betätigungsseitigen Hebeln angeordnet sind, ermöglicht die Ausführung der Kipphebelanordnung als vormontierbare Baueinheit, die über den Träger einfach am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigbar ist. Zur Befestigung der Kipphebelachse am Träger und zur Befestigung des Trägers am Zylinderkopf kann jeweils eine Schraubverbindung vorgesehen sein. Die schaltbare Kipphebelanordnung kann so einzeln pro Zylinder direkt am Zylinderkopf befestigt werden. Es ist auch möglich, mehrere Kipphebel auf einer gemeinsamen Kipphebelachse für die gesamte Zylinderzahl anzuordnen. Dem entsprechend kann dann auch gewählt werden, ob alle oder einzelne Zylinder mit der schaltbaren Kipphebeleinheit versehen werden. Beispielsweise kann für eine Zylinderabschaltung nur die Hälfte der vorhandenen Zylinder der Brennkraftmaschine mit der Kipphebelanordnung ausgestattet werden. Denkbar ist aber auch, alle Zylinder entsprechend auszustatten, wenn eine Schubabschaltung bzw. ein sogenannter Segelbetrieb des Motors realisiert werden soll.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Kipphebelanordnung in einem ersten Betriebszustand,
- 2 die erfindungsgemäße Kipphebelanordnung in einem zweiten Betriebszustand,
- 3 einen geschnittenen vergrößerten Ausschnitt aus 2 in einem ersten Schaltzustand,
- 4 den vergrößerten Ausschnitt aus 2 in einem zweiten Schaltzustand,
- 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 im zweiten Schaltzustand.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Die in 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist einen ersten schaltbaren Kipphebel 1 und einen zweiten schaltbaren Kipphebel 2 auf, die auf einer gemeinsamen orts- bzw. maschinenfesten Kipphebelachse 3 angeordnet sind. Der erste Kipphebel 1 ist mit einem ersten auf der Kipphebelachse 3 axial außenliegend angeordneten Hebel 4 und mit einem ersten neben diesem auf der Kipphebelachse 3 axial innenliegend angeordneten Hebel 6 auf der Kipphebelachse 3 verschwenkbar angeordnet. Der zweite Kipphebel 2 ist mit einem zweiten auf der Kipphebelachse 3 axial außenliegend angeordneten Hebel 5 und einem zweiten neben diesem auf der Kipphebelachse 3 axial innenliegend angeordneten Hebel 7 auf der Kipphebelachse 3 verschwenkbar angeordnet. Hierbei sind die axial innenliegend angeordneten Hebel 6, 7 jeweils mit ihren axial inneren Hebellängsseiten 6a, 7a einander zugewandt angeordnet, während jeweils die axial außenliegenden Hebel 4, 5 an den jeweiligen voneinander abgewandten axial äußeren Hebellängsseiten 6b, 7b der jeweiligen axial innenliegend angeordneten Hebel 6, 7 positioniert sind. Die ventilseitigen und betätigungsseitigen Hebel 4, 5, 6, 7 sind jeweils zueinander verschwenkbar auf der Kipphebelachse 3 angeordnet.
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Zum Schalten des ersten Kipphebels 1 ist der erste axial außenliegende Hebel 4 mit dem ersten axial innenliegenden Hebel 6 durch erste Koppelmittel 8 koppelbar. Zum Schalten des zweiten Kipphebels 2 ist der zweite axial außenliegende Hebel 5 mit dem zweiten axial innenliegenden Hebel 7 durch zweite Koppelmittel 9 koppelbar. Hierbei ist an den voneinander abgewandten axial äußeren Hebellängsseiten 4a, 5a der axial außenliegenden Hebel 4, 5 jeweils ein Aktor 10, 11 angeordnet. Ein erster Aktor 10 ist an der axial äußeren Hebellängsseite 4a des ersten axial außenliegenden Hebels 4 zur Betätigung der ersten Koppelmittel 8 angeordnet. Ein zweiter Aktor 10 ist an der axial äußeren Hebellängsseite 5a des zweiten axial außenliegenden Hebels 5 zur Betätigung der zweiten Koppelmittel 8 positioniert. Auf diese Weise sind die Koppelmittel 8, 9 jeweils durch einen zugeordneten separaten elektrischen Aktor 10, 11 schaltbar.
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Die axial außenliegenden Hebel 4, 5 sind als betätigungsseitige Hebel schwenkbeweglich antreibbar. Hierzu stehen sie jeweils an einem Ende mit einer Nockenrolle 12, 13 in Kontakt mit einem zugeordneten Nocken 14, 15 einer Nockenwelle 27 der Brennkraftmaschine zum Abgriff einer Nockenhubbewegung. Die axial innenliegenden Hebel 6, 7 dienen als ventilseitige Hebel jeweils zur Übertragung der jeweils von den axial außenliegenden betätigungsseitigen bzw. nockenseitigen Hebeln 4, 5 abgegriffenen Nockenhubbewegung als Ventilhubbewegung auf zumindest ein nicht dargestelltes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine. Hierzu stehen die axial innenliegenden Hebel 6, 7 an einem ventilseitigen Hebelende in Kontakt mit einem oder mehreren nicht dargestellten Gaswechselventilen eines Zylinders der Brennkraftmaschine.
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Der erste schaltbarer Kipphebel 1 weist einen ersten axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebel 4 und einen ersten axial innenliegenden ventilseitigen Hebel 6 auf, wobei durch letzteren in Ventilkontakt zwei nicht dargestellte Einlass-Gaswechselventile betätigbar sind. Der zweite schaltbare Kipphebel 2 umfasst einen zweiten axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebel 5 und einen zweiten axial innenliegenden ventilseitigen Hebel 7, durch den in Ventilkontakt zwei nicht dargestellte Auslass-Gaswechselventil betätigbar sind. Über einen nicht dargestellten gabelförmigen Ventilkontakt, eine sogenannte Ventilbrücke, am ventilseitigen Hebelendbereich des jeweiligen axial innenliegenden ventilseitigen Hebels 6, 7 können jeweils zwei Gaswechselventile, d.h. 4 Gaswechselventile pro Zylinder, gleichzeitig betätigt werden. Alternativ kann auch jeweils nur ein Gaswechselventil, d.h. zwei Gaswechselventile pro Zylinder, betätigt werden, wobei jeweils eine Ventilbrücke nicht erforderlich ist. Die in 1 und 2 gezeigte Kipphebelanordnung mit den zwei schaltbaren Kipphebeln 1, 2 dient zur Zylinderabschaltung an einem nicht weiter dargestellten Motor für einen Lastkraftwagen, der mit einer einzigen die Kipphebel 1, 2 antreibenden obenliegenden Nockenwelle 27 dargestellt ist. Die Kipphebelanordnung ist auch für einen Motor mit einer unten liegenden Nockenwelle verwendbar. Denkbar ist auch die Verwendung mit entsprechenden Modifikationen für einen Motor mit zwei oben liegenden Nockenwellen.
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Die außenliegenden betätigungsseitigen Hebel 4, 5 sind jeweils in einem zwischen ihren koppelseitigen Enden und ihren nockenwellenseitigen Enden gelegenen mittleren Bereich auf der Kipphebelachse 3 gelagert. Sie sind so als zweiseitiger Hebel mit ihren Enden um die Kipphebelachse 3 verschwenkbar.
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In 1 ist die Kipphebelanordnung in einem ersten Betriebszustand in der Grundkreisphase der Nocken 14, 15 dargestellt, während sich in 2 in einem zweiten Betriebszustand ein Einlass-Nocken 14 in der Nockenhubphase und ein Auslass-Nocken 15 in der Grundkreisphase befinden. In der Nockenhubphase wird der jeweilige axial außenliegende betätigungsseitige Hebel 4, 5 durch den Abgriff eines Nockenhubs betätigt, während er in der Grundkreisphase unbetätigt ist.
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3 bis 5 zeigen jeweils einen vergrößerten Ausschnitt am ersten Kipphebel 1 zur Betätigung der Einlass-Gaswechselventile im Bereich der zugeordneten ersten Koppelmittel 8 und einem zugeordneten ersten Aktor 10 in verschiedenen Schaltzuständen. Die ersten Koppelmittel 8 weisen einen Betätigungskolben 8a und einen Koppelkolben 8b auf. Der Betätigungskolben 8a ist in einer axialen Durchgangsbohrung 4b am koppelseitigen Ende des jeweiligen ersten axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebels 4 zum Schalten verschiebbar angeordnet. Am ersten axial innenliegenden ventilseitigen Hebel 6 ist in einer axialen Bohrung 6c der Koppelkolben 8b verschiebbar aufgenommen. Die Bohrung 6c ist hier auch als axiale Durchgangsbohrung ausgeführt. Der Betätigungskolben 8a ist an einem betätigungsseitigen stirnseitigen Ende 8c durch den ersten Aktor 10 zum Schalten verschiebbar. Er steht am anderen stirnseitigen Ende 8d in Kontakt mit dem Koppelkolben 8b. Letzterer wird durch Federmittel 16 gegen den Betätigungskolben 8a vorgespannt, die als Schraubendruckfeder in der Bohrung 6c koaxial angeordnet ist. Die Bewegung des Betätigungskolbens 8a ist durch eine in die Durchgangsbohrung 4b am betätigungsseitigen Ende eingepresste Buchse 24 und an dieser axial stirnseitig gebildeten Anschlag 24a betätigungsseitig begrenzt. In ähnlicher Weise ist die Bewegung des Koppelkolbens 8b durch zwei an den jeweiligen Enden der Bohrung 6c eingepresste Buchse 25, 26 und an diesen jeweils axial stirnseitig gebildeten Anschlägen 25a 26a in beiden Verschieberichtungen begrenzt. Die zweiten Koppelmittel 9 des zweiten Kipphebels 2 sind analog zu denen des ersten Kipphebels 1 aufgebaut und zu diesen in axialer Richtung spiegelverkehrt angeordnet (1 und 2). Die Koppelmittel 8, 9 sind jeweils auf diese Weise in die jeweiligen ventilseitigen Hebel 6, 7 und in die jeweiligen betätigungsseitigen Hebel 4, 5 integriert
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Zur Aufnahme der Aktoren 10, 11 ist ein gemeinsamer Träger 17 vorgesehen ( 1 und 2). Die Aktoren 10, 11 werden durch elektrische Hubmagnete gebildet, die jeweils in eine Buchse 17a, 17b des Trägers 17 aufgenommen sind (3 bis 5). Die Aktoren 10, 11 sind koaxial zu den jeweiligen Koppelmitteln 8, 9 angeordnet (1 und 2). Sie weisen jeweils einen zum Stellkontakt mit dem Betätigungskolben 8a elektromagnetisch axial verschiebbaren Anker 10a auf (3 bis 5).
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Die Aktoren 10, 11 mit den Ankern 10a und die Koppelmittel 8, 9 in den Bohrungen 6c und den Durchgangsbohrungen 4b sind jeweils parallel zur Kipphebelachse 3 und quer zur Längsachse der Kipphebel 1, 2 angeordnet bzw. zum Schalten verschiebbar. Auf diese Weise sind die Kipphebel 1, 2 durch eine bauraumsparende sogenannte Querverriegelung schaltbar.
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In einem ersten Schaltzustand gemäß 3 befindet sich der Aktor 10 in unbetätigtem, d.h. unbestromten, Zustand. Der Anker 10a ist durch integrierte Rückstellfedermittel 10b in die Buchse 17a zurückgeschoben (3). Dabei gelangen in der Grundkreisphase (1), wenn sich der betätigungsseitige Hebel 4 und der ventilseitigen Hebel 6 in zueinander unverschwenkter Grundstellung befinden, die Bohrung 6c am ventilseitigen Hebel 6 und die Durchgangsbohrung 4b des betätigungsseitigen Hebels 4 axial fluchtend gegenüber. Durch die Federkraft der Federmittel 16 wird der Koppelkolben 8b aus der Bohrung 4b heraus über die Trennebene zwischen dem ventilseitigen Hebel 6 und dem betätigungsseitigen Hebel 4 in die Durchgangsbohrung 4b verschoben (3) und der ventilseitige Hebel 6 mit dem betätigungsseitigen Hebel 4 gekoppelt. Die Koppelkolben 8b und die Betätigungskolben 8a bleiben dabei an ihren zugewandten stirnseitigen Enden 8d in Kontakt. Die Trennebene zwischen ventilseitigem Hebel 6 und betätigungsseitigem Hebel 4 wird durch einen geringfügigen axialen Luftspalt gebildet. Im dritten Betriebszustand gemäß 3 wird in der Nockenhubphase des ersten Kipphebels 1 gemäß 2 die am ersten Nocken vom betätigungsseitigen Hebel 4 abgegriffene Nockenhubbewegung auf den ventilseitigen Hebel 6 übertragen, wodurch die Einlass-Gaswechselventile geöffnet werden. Auf analoge Weise kann durch die zweiten Koppelmittel 9 und dem zweiten Aktor 11 der zweite betätigungsseitige Hebel 5 mit dem zweiten ventilseitigen Hebel 7 gekoppelt und der zweite Kipphebel 2 geschaltet und durch diesen die Auslass-Gaswechselventile zum Öffnen angesteuert werden.
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Durch Bestromung der Hubmagnete wird der Aktor 10 in einem vierten Betriebszustand gemäß 4 und 5 betätigt. Der Anker 10a bewegt sich dabei gegen die Federkraft der Rückstellfedermittel 10b aus der Buchse 17a heraus und gelangt in Stellkontakt mit dem Betätigungskolben 8a. Dadurch wird letzterer gegen den Koppelkolben 8b vorgespannt. In der Grundkreisphase (1) wird durch den Betätigungskolben 8a der Koppelkolben 8b aus der Durchgangsbohrung 4b in die Trennebene zwischen dem ventilseitigen Hebel 6 und dem betätigungsseitigen Hebel 4 verschoben (3 und 4), wodurch die Hebel 4, 6 entkoppelt werden. Der betätigungsseitige Hebel 4 befindet sich im Leerhub und der erste Kipphebel 1 ist abgeschaltet. Dadurch wird im dritten Betriebszustand gemäß 3 in der in 2 dargestellten Nockenhubphase des ersten Kipphebels 1 keine Nockenhubbewegung auf den ventilseitigen Hebel 6 übertragen, wodurch die Einlass- Gaswechselventile geschlossen werden. Analog kann durch die zweiten Koppelmittel 9 und den zweiten Aktor 11 der zweite betätigungsseitige Hebel 5 mit dem zweiten ventilseitigen Hebel 7 gekoppelt und der zweite Kipphebel 2 abgeschaltet und können die Auslass-Gaswechselventile geschlossen werden. Auf diese Weise ist durch die Kipphebelanordnung mit abgeschaltetem ersten und zweiten Kipphebel 1, 2 eine Zylinderabschaltung realisierbar.
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Der Betätigungskolben 8a ist an seinen axialen stirnseitigen Enden 8c, 8d im Außendurchmesser pilzförmig aufgeweitet, derart, dass bei einer Verschwenkung des betätigungsseitigen Hebels 4 relativ zum Anker 10a und zum Koppelkolben 8b eine zumindest teilweise axiale stirnseitige Überdeckung gewährleistet ist (4 und 5). Er ist mit seinem aktorseitigen Ende 8c außerhalb der Durchgangsbohrung 4b angeordnet und über den Bohrungsdurchmesser hinaus aufgeweitet. Der nicht dargestellte Betätigungskolben der zweiten Koppelmittel 9 kann an seinen axialen stirnseitigen Enden in gleicher Weise aufgeweitet werden.
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Zur Rückstellung der axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebel 4, 5 aus einer verschwenkten Stellung in eine unverschwenkte Grundstellung sind Rückstellfedermittel 18, 19 vorgesehen (1 und 2). Diese sind jeweils an den axialen Außenseiten der axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebel 4, 5 mit einem spulenförmigen Grundkörper 18a, 19a koaxial auf der Kipphebelachse 3 angeordnet (1 bis 5). Die Rückstellfedermittel 18, 19 sind dabei jeweils mit dem Innendurchmesser des Grundkörpers 18a, 19a auf dem Außendurchmesser der Kipphebelachse 3 geführt. Ein erster Federschenkel 18b, 19b greift in eine radial verlaufenden Nut 20, 21 am axial stirnseitigen Ende der Kipphebelachse 3 in Schwenkrichtung verspannt ein. Ein zweiter Federschenkel 18c, 19c überbrückt jeweils den jeweiligen außenliegenden Hebel 4 bzw. 5 an dessen von den Gaswechselventilen bzw. dem Zylinderkopf abgewandten Oberseite in axialer Richtung und ist an der axialen Innenseite des jeweiligen außenliegenden Hebel 4 bzw. 5 in Schwenkrichtung verspannt (3 bis 5).
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Der Träger 17 weist eine zentrale länglich rechteckige Grundplatte 17c auf, die parallel zur Kipphebelachse 3 unterhalb der den Gaswechselventilen bzw. dem nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zugewandten Unterseite der axial innenliegenden ventilseitigen Hebel 6, 7 und der Unterseite der axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebeln 4, 5 verläuft (1 und 2). Die Grundplatte 17c ist an ihren axialen Enden jeweils mit einem vom Zylinderkopf abgewandt senkrecht abstehenden Arm 17d, 17e ausgeführt, der an seinem freien Ende die Buchsen 17a, 17b bildet. Letztere liegen den äußeren Hebellängsseiten 4a, 5a der axial außenliegenden betätigungsseitigen Hebeln 4, 5 axial gegenüber und nehmen die Aktoren 10, 11 auf. An der vom Zylinderkopf abgewandten Oberseite der Grundplatte 17c ist in einem axial zwischen den axial innenliegenden ventilseitigen Hebeln 6, 7 gelegenen Bereich ein zur Kipphebelachse 3 hin ausgerichteter vorstehender Tragabschnitt 17f ausgebildet. An diesem ist die Kipphebelachse 3 über eine erste Schraubverbindung 22 befestigt. Eine zweite Schraubverbindung 23 an der Grundplatte 17c erlaubt die Befestigung des Trägers 17 auf dem nicht dargestellten Zylinderkopf. Auf diese Weise ist der Träger 17 mit der Kipphebelachse 3 und den auf dieser angeordneten Kipphebeln 1, 2 und den Rückstellfedermitteln 18, 19 sowie mit den am Träger 17 aufgenommenen Aktoren 8, 9 als vormontierbare Baueinheit am Zylinderkopf befestigbar.
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Die Kipphebel 1, 2 sind durch die Aktoren 10 bzw. 11 jeweils einzeln betätigbar. Die Hubmagnete der Aktoren 10, 11 sind über eine nicht dargestellte Steuerelektronik ansteuerbar. Hierzu ist ein zentraler Kontakt, insbesondere ein Zentralstecker, in die Kipphebelanordnung integriert. Ein Anschluss zur Motorsteuerung, der hier nicht dargestellt ist, ist außerhalb des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine angeordnet.
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Durch einen Schaltbefehl von der Motorsteuerung, ein sogenanntes Can-Signal, können die Hubmagnete aktiviert werden. Die Berechnung des exakten Bestromungszeitpunktes der Hubmagnete übernimmt die integrierte Elektronik. Des Weiteren entscheidet auch die integrierte Elektronik, welcher der einzelnen Hubmagnete angesteuert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kipphebel
- 2
- Kipphebel
- 3
- Kipphebelachse
- 4
- Hebel
- 4a
- Hebellängsseite
- 4b
- Durchgangsbohrung
- 5
- Hebel
- 6
- Hebel
- 6a
- Hebellängsseite
- 6b
- Hebellängsseite
- 6c
- Bohrung
- 7
- Hebel
- 7a
- Hebellängsseite
- 7b
- Hebellängsseite
- 8
- Koppelmittel
- 8a
- Betätigungskolben
- 8b
- Koppelkolben
- 8c
- Ende
- 8d
- Ende
- 9
- Koppelmittel
- 10
- Aktor
- 10a
- Anker
- 10b
- Rückstellfedermittel
- 11
- Aktor
- 12
- Nockenrolle
- 13
- Nockenrolle
- 14
- Nocken
- 15
- Nocken
- 16
- Federmittel
- 17
- Träger
- 17a
- Buchse
- 17b
- Buchse
- 17c
- Grundplatte
- 17d
- Arm
- 17e
- Arm
- 17f
- Tragabschnitt
- 18
- Rückstellfedermittel
- 18a
- Grundkörper
- 18b
- Federschenkel
- 18c
- Federschenkel
- 19
- Rückstellfedermittel
- 19a
- Grundkörper
- 19b
- Federschenkel
- 19c
- Federschenkel
- 20
- Nut
- 21
- Nut
- 22
- Schraubverbindung
- 23
- Schraubverbindung
- 24
- Buchse
- 24a
- Anschlag
- 25
- Buchse
- 25a
- Anschlag
- 26
- Buchse
- 26a
- Anschlag
- 27
- Nockenwelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017129720 A1 [0002]
