EP2458166A1 - Schaltbares Ventiltriebssystem - Google Patents

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EP2458166A1
EP2458166A1 EP11176528A EP11176528A EP2458166A1 EP 2458166 A1 EP2458166 A1 EP 2458166A1 EP 11176528 A EP11176528 A EP 11176528A EP 11176528 A EP11176528 A EP 11176528A EP 2458166 A1 EP2458166 A1 EP 2458166A1
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pressure piston
piston
bore
coupling
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Oliver Schnell
Peter Sailer
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005—Deactivating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/181—Centre pivot rocking arms
    • F01L1/182—Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
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    • F01L1/2405—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the cylinder head and rocker arm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/245—Hydraulic tappets
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L2001/188—Fulcrums at upper surface

Definitions

  • the invention relates to a switchable valve train system for an internal combustion engine, with a extending in the cylinder head direction carrier whose located at or below an angle to the direction of gravity underside at least one hole is immanent, in which upside down a switchable plug-in or support element is installed, consisting of a in the bore firmly seated housing consists, in its inclusion a contrast axially movable pressure piston, at its head standing out of the bore a lever-like cam follower hinged or attachable, which pressure piston has a radial bore in which two coupling pistons are opposite, each of which for a coupling case is partially engageable with an opening of the housing into engagement and wherein the pressure piston is acted upon out of the housing via a cam return spring.
  • the invention is therefore based on the object to provide a system of the aforementioned type, in which the disadvantages listed are eliminated.
  • this object is achieved in that the coupling pistons are ungraded cylindrical, where they are engageable in the coupling case with an upper side of this clearly playful hole in the housing as an opening in engagement and at least one snap ring is seated at a lower end of the housing communicates with respective stop surfaces on the pressure piston such that the pressure piston on the one hand with respect to the housing an anti-rotation and on the other hand from the housing out a Wegbegrenzung.
  • the coupling piston can be manufactured very easily and inexpensively. Due to the indicated game involving encircling the coupling piston through the openings in the housing a simple tolerance compensation (circumferential direction) is created.
  • the at least one snap ring is designed as a multifunctional part, wherein it is provided according to a development of the invention, via this set a defined coupling play, ie an axial free travel, which covers the pressure piston with extended coupling piston until the piston at an upper side of the holes " to grab".
  • the bores be slightly conically tapering towards the outside.
  • plug-in or support element can also be provided with mechanical clearance adjustment measures of known type. It is more useful, however, to integrate in this a hydraulic lash adjuster, as proposed in training the invention. At the same time an additional reservoir for the hydraulic fluid is provided in a cylinder space between an upper side of the pressure piston and a bottom of the housing / carrier, which auxiliary reservoir is in fluid communication with the play compensation device via an axial path through a transverse web at the radial bore.
  • a secure filling of the reservoir of the lash adjuster is always ensured with hydraulic fluid.
  • a displacement of the coupling piston in the decoupling radially inward direction is easy to produce via front of their whostirnen conductive hydraulic fluid.
  • the housing is closed by a bottom, so it has pot-like geometry.
  • it may also be shown as a sleeve, so that the cam return spring is supported directly on a bottom of the bore.
  • valve train system As a carrier for the valve train system is a simple guide bar in question.
  • the respective male or female member may be positioned in a respective rib in the underside of the wearer.
  • the valve train system is also suitable for installation in a boxer engine.
  • the entire valve train system can be delivered completely preassembled with levers, so that it is unnecessary to assemble the individual parts on the cylinder head.
  • a switchable valve train system 1 for an internal combustion engine This consists of a cylinder head extending in the support 2, which is located in the direction of gravity bottom 3 has a hole 4.
  • a switchable plug-in or support element 5 which consists of a fixed in the bore 4 housing 6, in its receptacle 7 a contrast axially movable Pressure piston 8 extends.
  • the housing 6 is closed by a bottom 33 which bears against the base 27 of the carrier 2.
  • the pressure piston 8 On a protruding from the bore 4 head 9 of the plunger 8 is a lever-like cam follower 9 (rocker arm) articulated via a retaining clip.
  • the pressure piston 8 has a continuous radial bore 10, in which two ungestuft-cylindrical coupling piston 11 are opposite.
  • a carrier 2 is a separate bar in question.
  • the cylindrical coupling piston 11 in sections with an upper side 12 of a clear play this comprehensive bore 13 in the housing 6 into engagement.
  • the holes 13 have a slight, tapered radially outwardly tapering course, which is not visible in the drawing.
  • two snap rings 14 at a lower end 15 of the housing 6 can be seen. These are seated in a recess 18 of the housing 6 and each have a flattening 20 on their inner jacket 19 via which they engage the housing 6 with respect to the purpose of securing the pressure piston 8 against rotation a longitudinal flat 21 on the outer shell 22 of the pressure piston 8 cooperate. At the same time, the pressure piston 8 experiences a travel limit out of the housing 6 through contact with the uppermost snap ring 14 via its stop surface 16.
  • a hydraulic lash adjuster 23 is installed in the pressure piston 8. This will, in addition to the in FIG. 1 shown right path, supplied via an additional reservoir 24 with hydraulic fluid that is in a cylinder chamber 25 between an upper surface 26 of the plunger 8 and a bottom 27, which additional reservoir 24 via an axial path 28 by a transverse web 29 at the radial bore 10 with the lash adjuster 23 in Fluid connection is.
  • a cam return spring 17 is clamped, which is positioned between the top 26 and the bottom 27 and formed as a helical compression spring.
  • a displacement of the coupling piston 11 radially inward is accomplished via before herlusterstirnen 32 heranleitbares hydraulic fluid.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbares Ventiltriebssystem (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem sich in Zylinderkopfrichtung erstreckenden Träger (2), dessen in Schwerkraftrichtung gelegener Unterseite (3) wenigstens eine Bohrung (4) immanent ist, in welcher kopfüber ein schaltbares Einsteck- oder Abstützelement (5) eingebaut ist, das aus einem in der Bohrung (4) fest sitzenden Gehäuse (6) besteht, in dessen Aufnahme (7) ein demgegenüber axial beweglicher Druckkolben (8) verläuft, an dessen aus der Bohrung (4) stehenden Kopf (9) ein hebelartiger Nockenfolger (9) gelenkig angebunden ist, welcher Druckkolben (8) eine Radialbohrung (10) hat, in der sich zwei ungestuft-zylindrische Koppelkolben (11) gegenüberliegen, von denen jeder für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Oberseite (12) einer diese deutlich spielbehaftet umfassenden Bohrung (13) im Gehäuse (6) in Eingriff bringbar ist, wobei wenigstens ein Sprengring (14) an einem unteren Ende (15) des Gehäuses (6) sitzt, der mit respektiven Anschlagflächen (16) am Druckkolben (8) derartig kommuniziert, dass der Druckkolben (8) einerseits gegenüber dem Gehäuse (6) eine Verdrehsicherung und andererseits aus dem Gehäuse (6) heraus eine Wegbegrenzung erfährt und wobei der Druckkolben (8) aus dem Gehäuse (6) heraus über eine Nockenrückstellfeder (17) beaufschlagt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein schaltbares Ventiltriebssystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem sich in Zylinderkopfrichtung erstreckenden Träger, dessen in oder unter einem Winkel zur Schwerkraftrichtung gelegener Unterseite wenigstens eine Bohrung immanent ist, in welcher kopfüber ein schaltbares Einsteckoder Abstützelement eingebaut ist, das aus einem in der Bohrung fest sitzenden Gehäuse besteht, in dessen Aufnahme ein demgegenüber axial beweglicher Druckkolben verläuft, an dessen aus der Bohrung stehenden Kopf ein hebelartiger Nockenfolger gelenkig angebunden oder anbindbar ist, welcher Druckkolben eine Radialbohrung hat, in der sich zwei Koppelkolben gegenüberliegen, von denen jeder für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Öffnung des Gehäuses in Eingriff bringbar ist und wobei der Druckkolben aus dem Gehäuse heraus über eine Nockenrückstellfeder beaufschlagt ist.
  • Ein derartiges System geht aus der DE 10 2007 031 810 A1 hervor. Die Koppelkolben sind aufwändig gestuft und greifen in eine umlaufende, das Gehäuse schwächende Ringnut. Außerdem sind keine Maßnahmen für eine Einstellung eines Koppelspiels getroffen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die aufgeführten Nachteile beseitigt sind.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Koppelkolben ungestuft-zylindrisch sind, wobei sie im Koppelfall mit einer Oberseite einer diese deutlich spielbehaftet umfassenden Bohrung im Gehäuse als Öffnung in Eingriff bringbar sind und wobei wenigstens ein Sprengring an einem unteren Ende des Gehäuses sitzt, der mit respektiven Anschlagflächen am Druckkolben derartig kommuniziert, dass der Druckkolben einerseits gegenüber dem Gehäuse eine Verdrehsicherung und andererseits aus dem Gehäuse heraus eine Wegbegrenzung erfährt.
  • Somit sind die vorgenannten Nachteile beseitigt. Die Koppelkolben lassen sich sehr einfach und preisgünstig fertigen. Aufgrund der aufgezeigten spielbehafteten Umfassung der Koppelkolben durch deren Öffnungen im Gehäuse ist ein einfacher Toleranzausgleich (Umfangsrichtung) geschaffen. Der wenigstens eine Sprengring ist als multifunktionales Teil ausgeführt, wobei es gemäß einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen ist, über diesen auch ein definiertes Koppelspiel einzustellen, also einen axialen Leerweg, welchen der Druckkolben bei ausgefahrenen Koppelkolben zurücklegt, bis die Kolben an einer Oberseite der Bohrungen "greifen".
  • Zur Vermeidung von Kantenträgern bei Kopplung ist es vorgeschlagen, die Bohrungen sich geringfügig konusartig nach außen verjüngend darzustellen.
  • Zwar kann das Einsteck- oder Abstützelement auch mit mechanischen Spieleinstellmaßnahmen bekannter Bauart versehen sein. Zweckmäßiger ist es jedoch, in dieses eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung zu integrieren, so wie in Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen. Gleichzeitig ist ein Zusatzreservoir für das Hydraulikmittel in einem Zylinderraum zwischen einer Oberseite des Druckkolbens und einem Grund des Gehäuses / Trägers vorgesehen, welches Zusatzreservoir über einen Axialpfad durch einen Quersteg bei der Radialbohrung mit der Spielausgleichsvorrichtung in Fluidverbindung steht. Somit ist stets eine sichere Befüllung des Vorratsraums des Spielausgleichselements mit Hydraulikmittel sichergestellt.
  • Als einfache Nockenrückstellfeder, die auch als Lost-Motion-Feder bezeichnet wird, ist eine in den vorgenannten Zylinderraum eingebaute Schraubendruckfeder vorgeschlagen, wobei ebenfalls eine Schraubendruckfeder zum "Ausfahren" der Koppelkolben vorgesehen ist, deren Radialbohrung auch nicht durchgehend, sondern jeweils als Sackbohrung ausgeführt sein kann.
  • Eine Verschiebung der Koppelkolben in deren Entkoppelrichtung radial nach innen ist einfach über vor deren Außenstirnen leitbares Hydraulikmittel herstellbar.
  • Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist das Gehäuse durch einen Boden verschlossen, hat also topfartige Geometrie. Es kann jedoch auch als Hülse dargestellt sein, so dass sich die Nockenrückstellfeder unmittelbar an einem Grund der Bohrung abstützt.
  • Als Träger für das Ventiltriebssystem kommt eine einfache Führungsleiste infrage. Das jeweilige Einsteck- oder Abstützelement kann in einer respektiven Rippe in der Unterseite des Trägers positioniert sein. Das Ventiltriebssystem eignet sich auch für einen Einbau in einen Boxermotor.
  • Das gesamte Ventiltriebssystem kann komplett vormontiert mit Hebeln geliefert werden, so dass sich eine Montage der Einzelteile am Zylinderkopf erübrigt.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erklärt. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Ansicht einer ersten Variante eines Ventiltriebssystems mit einem in Schwerkraftrichtung gerichteten Einsteck- oder Abstützelement und
    • Fig. 2 eine weitere Variante eines Ventiltriebssystems mit schräg zur Schwerkraftrichtung weisendem Einsteck- oder Abstützelement (Boxermotor).
  • Dargestellt ist in den Figuren 1, 2 ein schaltbares Ventiltriebssystem 1 für eine Brennkraftmaschine. Dieses besteht aus einem sich in Zylinderkopfrichtung erstreckenden Träger 2, dessen in Schwerkraftrichtung gelegene Unterseite 3 eine Bohrung 4 hat. In Letztgenannter sitzt kopfüber ein schaltbares Einsteckoder Abstützelement 5, welches aus einem in der Bohrung 4 fest sitzenden Gehäuse 6 besteht, in dessen Aufnahme 7 ein demgegenüber axial beweglicher Druckkolben 8 verläuft. Das Gehäuse 6 ist durch einen Boden 33 verschlossen, welcher am Grund 27 des Trägers 2 anliegt.
  • An einem aus der Bohrung 4 stehenden Kopf 9 des Druckkolbens 8 ist ein hebelartiger Nockenfolger 9 (Kipphebel) über eine Halteklammer gelenkig angebunden. Der Druckkolben 8 hat eine durchgehende Radialbohrung 10, in der sich zwei ungestuft-zylindrische Koppelkolben 11 gegenüberliegen. Als Träger 2 kommt eine separate Leiste infrage.
  • Für einen Koppelfall, wie gezeigt, sind die zylindrischen Koppelkolben 11 abschnittsweise mit einer Oberseite 12 einer diese jeweils deutlich spielbehaftet umfassenden Bohrung 13 im Gehäuse 6 in Eingriff. Die Bohrungen 13 haben einen leichten, sich konusähnlich radial nach außen verjüngenden Verlauf, welcher in der Zeichnung nicht zu sehen ist.
  • Zu erkennen sind des Weiteren zwei Sprengringe 14 an einem unteren Ende 15 des Gehäuses 6. Diese sitzen in einer Ausnehmung 18 des Gehäuses 6 und haben an ihrem Innenmantel 19 jeweils eine Abflachung 20, über die sie zum Verdrehsicherungszweck des Druckkolbens 8 gegenüber dem Gehäuse 6 mit einer Längsabflachung 21 am Außenmantel 22 des Druckkolbens 8 zusammenwirken. Gleichzeitig erfährt der Druckkolben 8 aus dem Gehäuse 6 heraus eine Wegbegrenzung durch Anlage am obersten Sprengring 14 über dessen Anschlagfläche 16.
  • In den Druckkolben 8 ist eine hydraulische Spielausgleichsvorrichtung 23 eingebaut. Diese wird, neben dem in Figur 1 rechts gezeigten Pfad, über ein Zusatzreservoir 24 mit Hydraulikmittel versorgt, dass in einem Zylinderraum 25 zwischen einer Oberseite 26 des Druckkolbens 8 und einem Grund 27 liegt, welches Zusatzreservoir 24 über einen Axialpfad 28 durch einen Quersteg 29 bei der Radialbohrung 10 mit der Spielausgleichsvorrichtung 23 in Fluidverbindung steht.
  • In dem gleichen Zylinderraum 25 ist eine Nockenrückstellfeder 17 eingespannt, die zwischen der Oberseite 26 und dem Grund 27 positioniert und als Schraubendruckfeder ausgebildet ist.
  • Eine Verschiebung der Koppelkolben 11 radial nach außen erfolgt über ein zwischen deren Innenstirnen 30 eingespanntes Druckfedermittel 31, das hier als Schraubendruckfeder vorliegt. Eine Verlagerung der Koppelkolben 11 radial nach innen wird über vor deren Außenstirnen 32 heranleitbares Hydraulikmittel bewerkstelligt.
  • Aus Figur 3 ist ein ähnlicher Aufbau wie vorgenannt entnehmbar, wobei hier das Einsteck- oder Abstützelement 5 schräg in Erdrichtung angestellt ist und der Nockenfolger 9 sich in etwa senkrecht zur Horizontalen erstreckt. Dieser Aufbau ist bei einem Boxermotor vorgesehen.
    • Liste der Bezugszahlen
    • 1)
    Ventiltriebssystem
    2)
    Träger
    3)
    Unterseite
    4)
    Bohrung
    5)
    Einsteck- oder Abstützelement
    6)
    Gehäuse
    7)
    Aufnahme
    8)
    Druckkolben
    9)
    Nockenfolger
    10)
    Radialbohrung
    11)
    Koppelkolben
    12)
    Oberseite
    13)
    Bohrung
    14)
    Sprengring
    15)
    unteres Ende
    16)
    Anschlagfläche
    17)
    Nockenrückstellfeder
    18)
    Ausnehmung
    19)
    Innenmantel
    20)
    Abflachung
    21)
    Längsabflachung
    22)
    Außenmantel
    23)
    Spielausgleichsvorrichtung
    24)
    Zusatzreservoir
    25)
    Zylinderraum
    26)
    Oberseite
    27)
    Grund
    28)
    Axialpfad
    29)
    Quersteg
    30)
    Innenstirn
    31)
    Druckfedermittel
    32)
    Außenstirn
    33)
    Boden
    34)
    Rippe

Claims (9)

  1. Schaltbares Ventiltriebssystem (1) für eine Brennkraftmaschine, mit einem sich in Zylinderkopfrichtung erstreckenden Träger (2), dessen in oder unter einem Winkel zur Schwerkraftrichtung gelegener Unterseite (3) wenigstens eine Bohrung (4) immanent ist, in welcher kopfüber ein schaltbares Einsteck- oder Abstützelement (5) eingebaut ist, das aus einem in der Bohrung (4) fest sitzenden Gehäuse (6) besteht, in dessen Aufnahme (7) ein demgegenüber axial beweglicher Druckkolben (8) verläuft, an dessen aus der Bohrung (4) stehenden Kopf (9) ein hebelartiger Nockenfolger (9) gelenkig angebunden oder anbindbar ist, welcher Druckkolben (8) eine Radialbohrung (10) hat, in der sich zwei ungestuft-zylindrische Koppelkolben (11) gegenüberliegen, von denen jeder für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Oberseite (12) einer diese deutlich spielbehaftet umfassenden Bohrung (13) im Gehäuse (6) in Eingriff bringbar ist, wobei wenigstens ein Sprengring (14) an einem unteren Ende (15) des Gehäuses (6) sitzt, der mit respektiven Anschlagflächen (16) am Druckkolben (8) derartig kommuniziert, dass der Druckkolben (8) einerseits gegenüber dem Gehäuse (6) eine Verdrehsicherung und andererseits aus dem Gehäuse (6) heraus eine Wegbegrenzung erfährt und wobei der Druckkolben (8) aus dem Gehäuse (6) heraus über eine Nockenrückstellfeder (17) beaufschlagt ist.
  2. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1, wobei entweder nur die Oberseite (12) jeder Bohrung (13) des Gehäuses (6) einen konussegmentähnlichen, sich radial nach außen verjüngenden Verlauf hat oder wobei jede Bohrung (13) des Gehäuses (6) einen konusähnlichen, sich radial nach außen verjüngenden Verlauf aufweist.
  3. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei übereinander liegende Sprengringe (14) in einer Ausnehmung (18) des Gehäuses (6) sitzen, von denen zur Einstellung eines Koppelspiels der obere Sprengring (14) / die oberen Sprengringe in der Montage dickenkonstant und der zuunterst liegende Sprengring (14) dickenvariabel vorgehalten ist.
  4. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine Sprengring (14) an seinem Innenmantel (19) eine Abflachung (20) hat, mit welcher er zum Verdrehsicherungszweck mit einer Längsabflachung (21) am Außenmantel (22) des Druckkolbens (8) zusammenwirkt.
  5. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1, wobei das Einsteck- oder Abstützelement (5) mit einer in seinem Druckkolben (8) integrierten hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung (23) versehen ist, wobei ein Zusatzreservoir (24) für das Hydraulikmittel in einem Zylinderraum (25) zwischen einer Oberseite (26) des Druckkolbens (8) und einem Grund (27) des Gehäuses (6) / Trägers (2) vorgesehen ist, welches Zusatzreservoir (24) über einen Axialpfad (28) durch einen Quersteg (29) bei der Radialbohrung (10) mit der Spielausgleichsvorrichtung (23) in Fluidverbindung steht.
  6. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1 oder 5, wobei als Nockenrückstellfeder (17) zumindest eine Schraubendruckfeder appliziert ist, die in einem Zylinderraum (25) zwischen einer Oberseite (26) des Druckkolbens (8) und einem Grund (27) des Gehäuses (6) / Trägers (2) eingespannt ist.
  7. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Koppelkolben (11) über wenigstens ein zwischen deren Innenstirnen (30) eingespanntes Druckfedermittel (31) in Koppelrichtung verlagerbar sind, wobei deren Verschiebung in Entkoppelrichtung über vor deren Außenstirnen (32) heranleitbares Hydraulikmittel bewerkstelligt ist.
  8. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (6) durch einen Boden (33) verschlossen ist, der an einem Grund (27) des Trägers (2) anliegt.
  9. Ventiltriebssystem nach Anspruch 1, wobei als Träger (2) eine separate, im Zylinderkopfbereich zu verschraubende Führungsleiste vorgesehen ist.
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Publication Number Publication Date
EP2458166A1 true EP2458166A1 (de) 2012-05-30
EP2458166B1 EP2458166B1 (de) 2013-11-13

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