WO2018185197A1 - Mechanische ventilbetätigungsvorrichtung - Google Patents

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WO2018185197A1
WO2018185197A1 PCT/EP2018/058671 EP2018058671W WO2018185197A1 WO 2018185197 A1 WO2018185197 A1 WO 2018185197A1 EP 2018058671 W EP2018058671 W EP 2018058671W WO 2018185197 A1 WO2018185197 A1 WO 2018185197A1
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rocker arm
valve
coupling
coupling element
arm part
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Thomas SALMUTTER
Andreas Zurk
Martin KLAMPFER
Jürgen GELTER
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Avl List Gmbh
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    • F01L2820/01—Absolute values

Definitions

  • the invention relates to a valve actuating device for actuating at least one valve of a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine, with variable valve lift.
  • valve drives with variable or variable valve lift There are different fields of application for the use of valve drives with variable or variable valve lift. Some examples are listed below:
  • Stroke changeover allows the operating point dependent use of at least two different valve lifts.
  • a smaller valve lift specially adapted to the partial load range, is used, which improves the torque curve and reduces fuel consumption and emissions.
  • the big valve lift can be on more Performance improvement can be optimized.
  • a smaller valve lift with a lower maximum stroke and shorter event length allows for a reduction in charge cycle work (Miller Cycle) due to a much earlier intake-closing time and dethrottling in the intake manifold. Similar results are possible with the Atkinson cycle, which means extremely late inlet closure. An optimal filling of the combustion chamber thereby causes a torque increase in the partial load range.
  • Cylinder deactivation The cylinder deactivation is mainly used with large-volume, multi-cylinder engines (for example with four, eight, ten or twelve engine cylinders). Selected engine cylinders are shut down by Hubabscaria the intake and exhaust valves; There is a complete decoupling from the cam lift instead. Due to equidistant ignition sequences, conventional V8 and V12 engines can be switched to A4 or R6 engines. The purpose of engine cylinder deactivation is to minimize the charge cycle losses and perform an operating point shift towards higher mid pressures and hence higher thermodynamic efficiencies, which can achieve significant fuel savings.
  • Engine braking operation It is known to provide in the engine cylinders of an internal combustion engine additional macro-valves, with which a so-called decompression braking can be performed by at the end of the compression stroke of a four-stroke engine, ie at the end of the second cycle, a decompression of the cylinder over the additional engine valves is performed. As a result, the work done on the compressed gas escapes via the exhaust system of the internal combustion engine. Furthermore, the
  • Engine braking systems are becoming increasingly important in vehicle internal combustion engines, in particular for commercial vehicles, since these are cost-effective and space-saving additional brake systems which can relieve the wheel brakes, especially on longer downhill journeys.
  • the increase in the specific power of modern commercial vehicle engines also causes the increase in the braking power to be achieved.
  • DE 10 2005 010 182 A1 describes a variable mechanical valve control of an internal combustion engine, in particular with an underlying camshaft, for setting a valve lift and an opening and closing time of at least one intake and / or exhaust valve, wherein tilting means driven by a camshaft or swing lever via a transmission gear and actuate at least one push rod, the inlet and outlet valves, wherein an intermediate lever is connected via an axis with a push rod so that a rotatably mounted on the axis crank roller is driven by a camshaft in a gate, wherein a first contact surface on the intermediate lever is supported by a spring reinforced on an eccentric shaft or on a second contour surface and a lever is movable over a working curve over which the gas exchange valves are opened and / or closed, and in particular at one of the St ßelstange provided follower means for the additional adjustment of the phase position of the valve lift of gas exchange valves at the same time play-free adjustment of the valve lift and means for additional, independently control
  • DE 10 2010 015 719 A1 relates to a switchable rocker arm for a valve train of an internal combustion engine with an inner lever on one end at one end a system for a gas exchange valve and at the other end a contact surface for a head of a support element is immanent, which inner lever on the one end is provided with protruding axle pieces on both sides, wherein on the one axle piece a second outer arm extends pivotable relative to the inner lever, which outer arms extend in the direction of the other end, flanking outer walls of the inner lever, are present to each other as individual pieces and at their respective upper side have a cam surface, and wherein the portions of the other end on the one hand in the inner lever a coupling device for selectively connecting the outer arms with the inner lever sits and on the other hand sudstellfederstoff are provided for each of the outer arms, the one ends against the inner lever and at the other end against the respective outer arm.
  • DE 100 66 056 B4 relates to a Hubventil penetrateung for at least one valve of an engine, wherein the Hubventil thoroughlyung a control shaft with a non-rotatably connected thereto, having a hinge point for a balance beam lever, wherein the balance beam arranged at its two ends rollers in contact surfaces of a engages first and a second, mounted on a common axis rocker arm, the first rocker arm is driven by a cam roller of a cam and via the balance beam, the second rocker arm, which acts on the at least one valve actuated.
  • DE 10 2005 012 081 A1 relates to a variable mechanical valve control of an internal combustion engine, in particular with an underlying camshaft, for setting a valve lift and a Open, close and control time of at least one intake and / or exhaust valve, wherein actuated by a camshaft tilt or rocker lever via a transmission gear and at least one push rod actuate the inlet and outlet valves, wherein an intermediate lever connected via a hinge with a push rod so is that the rotatably mounted on a fixed axis intermediate lever is driven by a camshaft, wherein via a working cam, a lever is movable, are opened and / or closed via the gas exchange valves, and in particular at one provided on the push rod plunger or rocker arm means are provided for adjusting the phase position, the stroke and the opening time of the valve lift the gas exchange valves with simultaneous backlash adjustment.
  • US 4,612,887 A relates to a valve operating device for intake and exhaust valves in an internal combustion engine, which has a rocker arm in an end-pivoting manner.
  • the rocker arm has two rocker arms, which are connected by a connecting pin so as to be foldable.
  • a lock pin selectably engages the toggle either in a state of a single fixed rocker arm or in a state of a foldable rocker arm which absorbs the lift of the cam to stop operation of the valve, although the cam continues to rotate.
  • the connecting pin is arranged so that the displacement of the rocker arm during the foldable movement thereof is minimized.
  • US 4,617,880 A relates to a valve actuating device for intake and exhaust valves in an internal combustion engine, which has a rocker arm in an end-pivoting manner.
  • the rocker arm has two rocker arms, which are connected by a connecting pin so as to be foldable.
  • a lock pin selectively places the rocker arm in a position for a single fixed rocker arm or in a position for a foldable rocker arm in which it absorbs the lift of the cam to prevent the operation of the rocker arm Valve, although the cam continues to rotate.
  • a stopper is provided to limit the reverse position of the arms when folded to the cam.
  • valve operating device according to claim 1 and a method for actuating a valve operating device according to claim 28.
  • Advantageous embodiments are claimed in the subclaims. The teaching of the claims is expressly made a part of the description.
  • a first aspect of the invention relates to a valve actuating device for actuating at least one valve of a reciprocating engine, in particular an internal combustion engine, with variable valve lift, comprising: a first rocker arm part with a pivotable first coupling element, a second rocker arm part with a pivotable second coupling element, wherein the first rocker arm part and the second rocker arm part are both rotatably supported about a common axis of rotation, and wherein a rotational movement about the common axis of rotation between the first rocker arm part and the second rocker arm part is transferable when the first coupling element and / or the second coupling element are in a coupling position.
  • a second aspect of the invention relates to a method for actuating a valve actuating device, wherein starting from a coupling position of a first and a second rocker arm part in a first step, during which the first and second Kipphebelteil are force-free, the coupling elements are pivoted by an actuator in a Entkoppelwolf and force is exerted on the Kipphebelmaschine in a second step, so that the coupling elements are further pivoted to a defined end position.
  • An engine brake in the sense of the invention is preferably a mechanical resistance which an internal combustion engine opposes to a torque imposed from the outside.
  • a valve according to the invention is preferably an inlet or an outlet valve, in particular a four-stroke engine.
  • a valve control movement in the sense of the invention is preferably a kinematic event, which is generated in particular by one on a camshaft and is transmitted to a valve. This event is described in particular by the physical quantities position, speed and acceleration.
  • a variable valve lift in the sense of the invention is preferably a valve lift, which can be changed in any desired manner.
  • two states may exist with respect to the variable valve lift, namely firstly a zero lift and secondly a defined valve lift.
  • a rocker arm part in the sense of the invention is preferably a section of a valve lever which serves to transmit a valve control movement from a camshaft to a valve of a reciprocating piston engine, in particular an internal combustion engine.
  • the valve lever can be designed in particular as a drag lever or rocker arm.
  • the first rocker arm part and the second rocker arm part together form a valve lever, in particular a rocker arm.
  • a coupling position according to the invention is preferably a position in which two elements cooperate in such a way to transmit a rotational movement, in particular a rotational movement of a first element on the second element or vice versa.
  • the elements in a decoupling position within the meaning of the invention preferably cooperate in such a way or are decoupled in such a way that no rotational movement is transferable.
  • a defined end position in the sense of the invention is preferably a decoupling position of the coupling elements in which they are pivoted maximally, in particular by a force exerted by the camshaft.
  • the solution according to the invention is based, in particular, on the approach of configuring the valve actuating device such that a transmission of a rotary movement via a valve lever, which is formed according to the invention by a first rocker arm part and a second rocker arm part, can be switched in a simple manner from outside the valve lever.
  • pivotable coupling elements can be mechanically actuated by an actuating device of the valve actuating device, as provided in the following advantageous embodiments.
  • Hydraulic, electronic or electromagnetic devices to transmit the valve lift from camshaft to valve are therefore not necessary according to the invention.
  • the valve generated by a cam Rotary movement which acts on one of the rocker arms, be exploited.
  • a valve control movement can be transmitted from a camshaft via the first rocker arm part and the second rocker arm part to a valve.
  • the first rocker arm part and the second rocker arm part form a fixed valve lever in the coupling position.
  • valve actuating device is no rotational movement about the common axis of rotation between the first Kipphebelteil and the second Kipphebelteil transferable when the first coupling element and / or the second coupling element are in a Entkoppelwolf. In this way, in particular a zero stroke or "lost motion" stroke of the valve to be actuated can be achieved.
  • the first rocker arm part and the second rocker arm part form a foldable valve lever in order to absorb a rotational movement of one of the rocker arm parts when the first coupling element and / or the second coupling element are in a decoupling position.
  • a folding of the valve lever formed by the first rocker arm part and the second rocker arm part a movement which is introduced into the valve actuating device via one of the rocker arm parts can be absorbed particularly advantageously.
  • the lever which is not actuated on the cam side, thus makes a "lost motion" stroke.
  • the first coupling element and the second coupling element pivot against each other so that the total extent of the valve lever formed by the first rocker arm part and the second rocker arm part reduces about the common axis of rotation is through smaller total extent, the initiated movement is not forwarded.
  • first coupling element and the second coupling element are coupled by a first joint, in particular connected.
  • first joint By providing the first joint, the rocker arm parts can be held to each other in a defined position and operated together.
  • first coupling element with the first rocker arm part are connected by a second joint and the second coupling element with the second rocker arm part by a third joint.
  • the first coupling element and / or the second coupling element are biased by a rear part device, in particular at least one spring.
  • valve actuating device further comprises an actuating device, which is configured to actuate at least one of the coupling elements, in particular via the first joint.
  • actuating device which is configured to actuate at least one of the coupling elements, in particular via the first joint.
  • a tread is provided on the coupling elements or on the first joint or one of its elements, which with the Actuating device can interact.
  • the actuating device is adapted to act for decoupling the Kipphebelteil in the radial direction outward with respect to the axis of rotation.
  • valve actuating device is adapted to act on the at least one of the coupling elements for coupling the rocker arm parts in the radial direction inwardly with respect to the axis of rotation.
  • the normal position is a Entkoppelwolf and the actuator brings the coupling elements in the coupling position.
  • the actuating device is adapted to press the two coupling elements (or rocker arm parts) against a bias of a rear part device, in particular at least one spring in the coupling position.
  • the actuating device is adapted to hold the two coupling elements (or rocker arms) against a bias of a rear part, in particular at least one spring in a Entkoppelwolf, in such a way that a rotational movement of the Kipphebelmaschine pivoting the Coupling elements against each other and in relation to the rocker arm parts can cause.
  • the actuating device has a, in particular coaxial with the Kipphebel tone arranged disc, which has at least two different radii on its circumference, a first, smaller radius for the realization of the coupling position of the coupling elements (or rocker arm parts) and a second, larger radius for realizing the Entkoppel ein the coupling elements (or rocker arm parts), wherein the disc is preferably rotatable about the rotation axis independently of the Kipphebel sculpture.
  • the disc which is preferably mounted by means of a hollow shaft on the camshaft, can be brought by rotation in the coupling position and the Entkoppel too.
  • the actuating device has a latching element and the at least one coupling element has a detent which is adapted to hold the at least one coupling element in a defined position, in particular in a coupling position or a decoupling position, during an interaction.
  • the locking element preferably prevents a rear part of at least one of the two coupling elements back into the normal position, that is, the coupling position or Entkoppelwolf, can bring.
  • the coupling elements are designed in such a way to block each other in relation to their pivoting movement when applying a torque to the Kipphebelieri in the coupling position. This mutual blocking corresponds to a type of "self-locking." The larger the torque applied to the rocker arm parts about the common axis of rotation, the stronger is preferably the blocking between the two coupling elements of the rocker arm parts.
  • the blocking is achieved in that a first plane in which a second pivot axis of the second joint and a first pivot axis of the first joint lie, and a second plane in which a third pivot axis of the third joint and the first pivot axis of the first joint, in the coupling position on an axis of rotation facing side to each other at an angle ⁇ of more than 180 °, preferably at least about 185 °.
  • a torque is generated in the region of the first pivot axis when a torque acts on the two rocker arm parts, which causes a pivoting movement towards the common axis of rotation and thus blocks the coupling elements in the coupling position.
  • a one-sided blocking of the coupling elements is achieved in that a first plane in which a second pivot axis of the second joint and a first pivot axis of the first joint lie, and a second plane in which a third pivot axis of the third Joint and the first pivot axis of the first joint are, in the coupling position on an axis of rotation facing side to each other an angle ⁇ of less than 180 °, preferably at most about 175 °.
  • the first joint has a blocking element, in particular a bolt or a ball, which is mounted on both coupling elements and defines the relative position of the two coupling elements to each other at least in the coupling position.
  • the blocking element is slidably mounted on at least one of the two coupling elements, in particular in an elongated recess, in particular in such a way that between the first coupling element and the second coupling element and / or between the blocking element and the first or second coupling element in the coupling position can form a gap.
  • the slidable bearing ensures that the valve lever to the camshaft does not lose contact even if a torque is applied to the valve lever via another rocker arm part by another cam.
  • the first coupling element and / or the second coupling element have force-acting surfaces which can come into contact with one another or with the blocking element in the coupling position or are in contact.
  • the force acting surfaces serve a Main part of a torque which acts on one of the rocker arm parts to forward in the coupling position.
  • the force-acting surfaces are planes which each include an angle ⁇ with an amount less than approximately 10 ° and a radial plane in which the axis of rotation and the first pivot axis lie, and are preferably arranged at least substantially parallel to the radial plane , This ensures that the coupling elements block each other in the coupling position.
  • the force-acting surfaces are arranged on a side remote from the axis of rotation of the coupling elements. This also reinforces blocking of the coupling elements in the coupling position.
  • the blocking element is a ball and the force-acting surface of the first coupling element and / or the force-acting surface of the second coupling element are spherical and arranged in such a way to cooperate with the blocking element.
  • the blocking element is a cylindrical element and the force acting surface of the first coupling element and / or the force acting surface of the second coupling element are hollow cylindrical and arranged in such a way to cooperate with the blocking element.
  • the blocking element is formed integrally with the first coupling element or with the second coupling element.
  • the first rocker arm part has a first pickup, in particular a roller, to tap a contour of a first cam
  • the second rocker arm part has a valve lifter to actuate the at least one valve
  • the valve actuating device is arranged to transmit a valve control movement from the first cam to the at least one valve.
  • the valve stem is designed as a valve bridge or there is an additional valve bridge to operate two valves.
  • the second rocker arm part has a second pickup, in particular a roll pickup, in order to tap off a contour of a second cam.
  • the valve control movement of the second cam is constantly transmitted via the second rocker arm part to the valve lifter.
  • a second valve control movement can be transmitted from the first cam to the valve lifter.
  • the valve actuating device has a third rocker arm with a pivotable third coupling element and a second pickup, in particular a roller, to tap a contour of the second cam, wherein the second rocker arm part additionally a pivotable fourth coupling element, wherein the third Kipphebelteil is rotatably mounted about the axis of rotation and a rotational movement between the third rocker arm part and the second rocker arm part is transferable when the third coupling element and the fourth coupling element are in a coupling position.
  • a valve control movement may be selectively transmitted from the first cam via the first rocker arm part and the second rocker arm part and / or a second valve control movement from the second cam via the third rocker arm part and the second rocker arm part to a valve.
  • the first rocker arm part at least in the Entkoppelwolf by a first restoring element against the first cam is prestressed and / or the second or third rocker arm part at least in the Entkoppelgna by a second restoring element against the second cam prestressed.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of a valve actuating device according to the invention
  • FIGS. 2 and 3 are side views of a valve actuating device according to FIG. 1 in the coupling position
  • FIGS. 4 and 5 are side views of a valve operating device of Figure 1 in Entkoppelwolf ..;
  • FIGS. 6 and 7 are side views of a second embodiment of a valve actuating device according to the invention in the coupling position
  • FIG 8 and 9 are side views of the second embodiment of the valve actuating device according to the invention in Entkoppelwolf.
  • FIG. 10 (a) - (e) different views of a first embodiment of an assembly of the first joint and the coupling elements for the first or second embodiment of the invention
  • Valve actuator; 11 (a) - (e) are various views of a second embodiment of an entirety of the first joint and the coupling elements for the first or second embodiment of the valve actuating device according to the invention;
  • Figs. 13 (a) - (c), (d-1), (d-2), (e) show various views of a fourth embodiment
  • 15 and 16 are side views of a third embodiment of the valve actuating device according to the invention.
  • Figs. 17 (a) - (d) show various views of a sixth
  • Embodiment of an assembly of the first joint and the coupling elements for the third embodiment of the valve actuating device according to the invention are side views of a fourth embodiment of the valve actuating device according to the invention;
  • Fig. 20 is a perspective view of a variant of the first
  • FIG. 21 shows a perspective view of a further variant of a first embodiment of the valve actuating device according to the invention with two switchable valve levers.
  • valve actuating device 1 shows a first embodiment of a valve actuating device 1 according to the invention. Comparable elements are denoted by the same reference numerals in all figures.
  • the valve actuating device has a first rocker arm part 2 and a second rocker arm part 4, which together form a valve lever, in the embodiment shown a so-called rocker arm, with which a valve control movement, which is predetermined by a contour of a first cam 19 a valve stem 20 or a valve bridge can be passed, which or which actuate at least one intake or exhaust valve of an internal combustion engine.
  • the first rocker arm part 2 preferably has a pickup roller 18, which is furthermore preferably rotatably mounted on the second rocker arm part 2.
  • the second rocker arm part 2 is preferably used with a return element 26, in the embodiment shown in FIG. 1, a return spring 26, pressed with the pickup roller 18 against the contour of the cam 19.
  • the return spring 26 is preferably supported on the housing of the internal combustion engine, which preferably supports the valve actuating device 1 from.
  • the first valve lever part 2 and the second valve lever part 4 are rotatably mounted about a common axis of rotation 6, preferably on a common axis.
  • the first valve lever part 2 has a first coupling element 3, which is pivotably attached to the first valve lever part 2 by means of a second joint 8.
  • the second valve lever part 4 also has a second coupling element 5, which is preferably also pivotally attached to the second valve lever part 4 via a third joint 9.
  • the first coupling element 3 and the second coupling element 5 are preferably connected by means of a joint 7, so that the first coupling element 3 and the second coupling element 5 can also be pivoted relative to each other.
  • the hinge 7 is preferably realized by respective receptacles in the first coupling element 3 and in the second coupling element 5, which by means of a blocking element 12, in the embodiment of Fig. 1 a ball (not visible), are pivotally coupled to each other.
  • the valve actuating device 1 preferably has an actuating device 11, which in the embodiment of FIG. 1 is formed by a disk.
  • the disk 1 like the first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4, is preferably arranged concentrically to the common axis of rotation 6 and can also, preferably independently of the first rocker arm part 2 and / or of the second rocker arm part 4, about the common axis of rotation 6 are rotated.
  • the actuating device 1 1 is preferably mounted on the same axis as the first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4 by means of a kind of hollow shaft.
  • the disk 1 1 has two areas with different outer radii r1, r2.
  • Both the disk 1 1 has a running surface 28, as well as a pickup of the first coupling element 3 preferably has a running surface 29.
  • the running surface 28 of the actuating disk 1 1 and the running surface 29 of the bolt can cooperate to bring the coupling elements 3, 5 in defined positions.
  • the second coupling element 5 is provided by a rear part 10 in the illustrated embodiment, also a return spring in the manner with a preload that the second coupling element, and thus also the first coupling element 3, in the radial direction inwardly biased toward the common axis of rotation 6 out are.
  • a normal position of the coupling elements 3, 5 is defined, which corresponds to the coupling position in the illustrated embodiment.
  • the rear part device could also act on the first coupling element 3, for example as a second return spring.
  • Figures 2 and 3 show the first embodiment of the valve actuating device according to the invention according to FIG. 1 in side view, wherein the coupling elements 3, 5 are in the coupling position.
  • the actuating disk 1 1 is in a rotational position in which the running surface 29 of the first coupling element 3 with the small radius r1 of the tread 28 cooperates. Thereby, the first coupling element 3 and the second coupling element 5 are blocked against each other, whereby the first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4 are coupled for common rotation about the common axis of rotation 6.
  • FIG. 2 the first cam 19 is in a position in which the roller 18 of the first Kipphebelteils 2 rests against a small radius of the first cam 19.
  • the first cam 19 is rotated so that the roll taker 18 rests in a region of the contour of the first cam 19, in which it has a large radius and thus the first rocker arm 2 and thus the second coupled thereto for rotation Tilting lever part 4 is rotated about the common axis of rotation 6, so that on the one hand the valve stem 20 a valve (not shown) is actuated and on the other hand, the return element 26 is compressed.
  • Figures 4 and 5 represent two further side views of a valve actuating device 1 according to the invention according to the first embodiment of FIG. 1, wherein in contrast to Figures 2 and 3, the first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4 are decoupled from each other.
  • Fig. 4 corresponds here with respect to the first cam 19 of the situation shown in Fig. 2, that is, the pickup roller 18 abuts in a region on the contour of the first cam 19, in which it has a small radius.
  • the actuating disk 1 1 of the valve actuating device 1 in a rotational position with respect to the first joint 7 and the ball 12 of the first joint 7, in which the running surface 29 of the first coupling element 3 in a region of the tread 28 of Actuator is arranged, in which this has its large radius r2.
  • the pin 12 and thus the first joint 7 and the adjoining ends of the coupling elements 3, 5 are pushed away radially outwards from the common axis of rotation 6.
  • the first coupling element 3 and the second coupling element 5 rotate relative to one another and the two coupling elements 3, 5 are in a folded position, which serves as a decoupling position.
  • the first rocker arm part 2 starts to rotate about the common axis of rotation 6 in a clockwise direction. Since the valve or the valves, not shown, exert a resistance on the first rocker arm part 4 via the valve lifter 20 and / or a valve bridge, not shown, and the coupling elements 3, 5 are in a decoupling position, the Rotary movement of the first rocker arm part 2 in the clockwise direction is not passed on to the second rocker arm part 4, but the first coupling element 3 and the second coupling element 5 continue to rotate against each other and form a folding position, which corresponds to a defined end position, so that the first rocker arm part 2 the second Tilting lever part 4 approaches, as shown in Fig. 5. The movement induced by the first cam 19 therefore does not result in a valve control movement in the situation of FIG. 4, but is absorbed by the entirety of the two coupling elements 3, 5 and the first joint 7, the second joint
  • FIGS. 6 to 9 relate to a second embodiment of the valve actuating device 1 according to the invention.
  • the coupling elements 3, 5 are pressed radially outwards from the common axis of rotation 6 of the valve actuating device 1 by a rear part device (not shown), in particular a spring, or in each case a rear part device.
  • the normal position of the coupling elements 3, 5 is in the second embodiment shown here therefore a Entkoppelwolf, as shown in Figures 8 and 9 in side view of the second embodiment of the valve actuating device 1 according to the invention.
  • the coupling position in which a valve control movement is transmitted from the first cam 19 to the valve lifter 20 via the first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4, becomes, as in FIGS. 6 and 7, achieved in that the actuating device 1 1, in the present embodiment, a roller, for example, is movably mounted on the housing of the internal combustion engine.
  • the actuating device 1 1 is pressed to effect the coupling position, as shown in Figures 6 and 7, on an outer surface of the first coupling element and / or the second coupling element 5, so that the entirety of the first coupling element, first joint 7 and second coupling element 5 in Direction of the common axis of rotation 6 is pressed.
  • the coupling position can be maintained on the one hand by the contact pressure of the actuator 1 1, alternatively can be provided in the coupling position also that the first coupling element 3 and the second coupling element 5 mutually blocking in the coupling position upon the application of torque to the valve lever 2, 4 ,
  • FIGS. 8 and 9 which correspond to FIGS. 4 and 5 with respect to the first embodiment, the actuating device 1 1 is not in abutment with the first coupling element 3 and / or the second coupling element 5, so that the coupling elements 3, 5 pass through the rear part device are brought into the normal position of a Entkoppelwolf. If now, as shown in FIG. 9, the first rocker arm part 2 is rotated by the large radius of the first cam 19, a relative movement results between the first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4, since the first coupling element 3 and the second coupling element 5 to pivot against each other or folded.
  • FIGS. 10 to 14 and FIG. 17 show four exemplary embodiments of assemblies with first coupling element 3.
  • second coupling element 5 and first joint 7 explained.
  • a subfigure (a) shows a side view, a subfigure (b) a perspective view, the subfigures (c), and (d) (or, in FIG. 13, the subfigures (d-1) and (d-2) ) perspective views of the two coupling elements 3, 5 and a part figure (s), as far as a separate element in the respective embodiment present, a blocking element 12th
  • FIGS 9 shows various views of a first embodiment of an assembly of the first coupling element 3, the second coupling element 5, the first joint 7, the second joint 8 and the third joint 9.
  • This assembly can be used in valve actuation devices 1 of the first embodiment or the second embodiment according to FIGS 9 are used.
  • Fig. 10a shows the whole case in an arrangement which corresponds to the coupling position.
  • the respective force-acting surfaces 16 of the first coupling element 3 shown in FIGS. 10c and 10d and the force-acting surfaces 17 of the second coupling element 5 are in abutment.
  • the angle a which would lie in the installed state on the side of the common axis of rotation 6 of a valve actuating device 1, between a plane which is spanned by a first pivot axis 13 of the first hinge 7 and a second pivot axis 14 of the second hinge 8, and a plane which is spanned by the first pivot axis 13 of the first hinge 7 and the third pivot axis 15 of the third hinge 9, more than 180 °.
  • the angle shown in Fig. 10a is exemplified 185 °.
  • the angle ⁇ between the arrangement of the force-acting surfaces and a radial plane, in which the axis of rotation 6 and the common pivot axis 13 are, is in this case preferably less than 10 °.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of an assembly according to FIG. 10, which may be used in a valve actuating device 1 according to the first embodiment or the second embodiment according to FIGS. 1 to 9.
  • the main difference from the exemplary embodiment according to FIG. 10 is that the first coupling element 3 has tabs 30a, 30b which, together with the bolt 12 from FIG. 11e and the bore 31 of the second coupling element 5 in FIG first joint 7 form.
  • these tabs 30a, 30b of the first coupling element 3 have elongate recesses 32a, 32b.
  • the bolt 12 can move in the direction of the recesses 32a, 32b.
  • Fig. 12 shows various views of a third embodiment of an assembly, as shown in Figures 10 and 1 1.
  • the third exemplary embodiment of FIG. 12 differs from the second exemplary embodiment of FIG. 11 particularly in that the force-acting surface 17 is designed as a cylinder around the bore 31 of the second coupling element 5 and the corresponding force-acting surface 16 of the first coupling element 3 is designed as a partial hollow cylinder is as shown in Fig. 12e.
  • FIG. 13 shows various views of a fourth embodiment of an assembly, as also shown in FIGS. 10 to 12.
  • the fourth embodiment of FIG. 13 differs from the second embodiment of FIG. 1 1 and the third embodiment of FIG. 12 in particular in that the blocking element 12 shown in Fig. 13e is formed as a ball.
  • This ball 12 is also received in elongate recesses 32a, 32b in tabs 30a, 30b of the first coupling element 3.
  • the ball 12 is in two oppositely disposed holes 31 a, 31 b (not visible, since covered by the ball 12) added. Together, the recesses and the ball 12 form the first joint.
  • the force-acting surface is in the fourth embodiment shown in FIG. 13, as shown in Fig.
  • FIG. 14 shows various views of a fifth embodiment of an assembly, as also shown in FIGS. 10 to 13.
  • the entirety of the fifth exemplary embodiment according to FIG. 14 differs from the third exemplary embodiment according to FIG. 13 in particular in that the blocking element 12, which is embodied as a ball in both exemplary embodiments, is firmly connected to the second coupling element in FIG.
  • This ball 12 is guided in a recess 32 closed by three sides in the first coupling element 3, wherein also, as in the embodiments of Figures 1 1 to 13, a displacement of the ball in the recess 32 is possible to a lifting of the roller 18 to avoid from the cam.
  • the force-acting surface 16 of the first coupling element 3, which cooperates with the force-acting surface 17 of the ball 12, is spherical.
  • FIGS. 15 and 16 show two side views of a third embodiment of the valve actuating device 1 according to the invention.
  • the first coupling element 3 and the second coupling element 5 are not firmly connected in this third embodiment.
  • a continuous contact between roller and cam by forming a gap S between the first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4, in particular between the first coupling element 3 and the second coupling element 5, guaranteed.
  • the first joint 7 is formed in the illustrated entirety by a cylinder 12, which is an integral part of the second coupling element 5, and a part of a hollow cylinder with the force acting surface 16, which is part of the first coupling element 3. Accordingly, the force-acting surfaces 16, 17 shown in FIGS. 17c and 17d cooperate.
  • first rocker arm part 2 and the second rocker arm part 4 could be reversed.
  • recesses 32, 32 a, 32 b and the bores 31, 31 a, 31 b and also an arrangement of the respective blocking element 12 may be interchanged.
  • FIGS. 18 and 19 show a fourth embodiment of a valve actuating device 1 according to the invention. This differs from the first, second and third embodiment in particular in that the actuating device 1 1 is a locking element, which with a corresponding catch on the second coupling element 5 of the second Kipphebelteils 4 cooperates.
  • Fig. 18 shows a coupling position in which the locking element 1 1 engages with the catch 33 and thus prevents pivoting or folding of the first coupling element 3 and the second coupling element 5 against each other. This position therefore represents a coupling position in which a valve control movement is transmitted from the first cam 19 to the valve lifter 20.
  • Fig. 19 shows the coupling elements 3, 5 in the pivoted position.
  • the locking element 1 1 could also be arranged in the first Kipphebelteil 2 and could cooperate there with a correspondingly arranged on the first coupling element 3 catch to achieve the coupling position.
  • FIG. 20 shows a variant of the first embodiment of the valve actuating device 1 according to FIG. 1.
  • the second rocker arm part 4 is formed in this embodiment not only as a second half of a valve lever, which comprises the first rocker arm part 3 and the second rocker arm part 4, but the second rocker arm part 4 forms instead In addition, a valve lever, which has no variable valve lift.
  • valve control movement generated by the first cam 19 can be transmitted via the first roller 18 to the valve lifter 20 with variable valve lift, but also a valve control movement, which is caused by the second cam 22, via the second roller 21 and the second Tilting lever part 4 permanently transmitted to the valve stem 20.
  • valve actuating device By means of the variant of the valve actuating device according to FIG. 20, two different valve control movements can be transmitted in this way, wherein only one has a variable valve lift.
  • FIG. 21 shows a further variant of the valve actuating device 1 in the first embodiment according to FIG. 1.
  • valve actuating device 1 has a third rocker arm part 23, which comprises a third coupling element 24.
  • the second rocker arm part 4 has a further, in addition to the second coupling element 5 existing, fourth coupling element 25.
  • the third coupling element 24 and the fourth coupling element 25 cooperate in a similar manner as the first coupling element 3 and the second coupling element 5.
  • variable Valve lift are transmitted, depending on whether the third and fourth coupling elements 24, 25 are in a coupling position or in a decoupling position.
  • the valve actuating device 1 a further actuating disk 1 1 b, in addition to an actuating disk 1 1 a, which actuates the entirety of the first coupling element 3, second coupling element 5 and first joint 7 (not visible in FIG concealed).
  • valve actuating device 1 has a second restoring element 27, which pretensions the third tilting lever part 23 against the second cam 22.
  • a second return element 27 could of course also be provided in the second variant according to FIG. 20.
  • valve actuator 1 shown in FIGS. 6 to 9, FIGS. 15 and 16 and FIGS. 18 and 19 and other embodiments of the assemblies comprising the coupling elements 3, 5 which are shown in FIGS 14 are used in valve actuating devices 1 for the transmission of a plurality of valve control movements, as shown in Figures 20 and 21, are used and form further variants of the valve actuating device 1 according to the invention.
  • valve actuating device 1 can also be used in overhead camshafts as well as in underlying camshafts. It should also be noted that the above-described embodiments, embodiments and variants are merely examples that are not intended to limit the scope, application and structure in any way. Rather, the expert is given by the preceding description, a guide for the implementation of at least one exemplary embodiment, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the described components, can be made without leaving the scope, as it turns out according to the claims and these equivalent combinations of features.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit veränderlichem Ventilhub, aufweisend: Einen ersten Kipphebelteil mit einem schwenkbaren ersten Kopplungselement, einen zweiten Kipphebelteil mit einem schwenkbaren zweiten Kopplungselement, wobei der erste Kipphebelteil und der zweite Kipphebelteil beide drehbar um eine gemeinsame Drehachse gelagert sind, und wobei eine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse zwischen dem ersten Kipphebelteil und dem zweiten Kipphebelteil übertragbar ist, wenn das erste Kopplungselement und/oder das zweite Kopplungselement in einer Koppelstellung sind.

Description

Mechanische Ventilbetätigungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit veränderlichem Ventilhub.
Aufgrund der immer höheren Anforderungen in Bezug auf Leistung, Effizienz und Emission gewinnen variable Ventiltriebe bei Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere solchen im Vier-Takt-Betrieb, mehr und mehr an Bedeutung.
Mit den variablen Ventiltrieben kann dabei der Notwendigkeit der Motorenkonstrukteure und dem Wunsch der Thermodynamik entsprochen werden, verschiedene Ventilhubkurven auf ein Motorventil alternativ zu übertragen, wobei sowohl der Ventilhub als auch die Öffnungs- und Schließzeitpunkte angepasst werden können. Dies wird im Allgemeinen durch eine Umschaltung in dem Übertragungsweg des Ventiltriebs erreicht. Hubum- und Hubabschaltungssysteme mit schaltbaren Nockenfolgern, wie Tassenstößeln, Rollenstößeln oder Kipphebeln, sind in verschiedenen Anwendungen in Serie. Dabei gilt, dass für jeden weiteren alternativen Ventilhub auch ein entsprechender Nocken als hubgebendes Element vorhanden sein muss - es sei denn, der Alternativ-Hub ist ein Null-Hub.
Es gibt unterschiedliche Anwendungsbereiche für den Einsatz von Ventiltrieben mit veränderlichem bzw. variablem Ventilhub. Einige Beispiele werden im Folgenden aufgezählt:
Hubumschaltung: Die Hubumschaltung ermöglicht die Betriebspunktabhängige Nutzung von mindestens zwei verschiedenen Ventilerhebungen. Hierbei kommt ein speziell auf den Teillastbereich abgestimmter, kleinerer Ventilhub zum Einsatz, welcher den Drehmomentverlauf verbessert und den Verbrauch und die Emission reduziert. Der große Ventilhub kann auf weitere Leistungssteigerung optimiert werden. Ein kleinerer Ventilhub mit geringerem Maximal-Hub und kürzerer Länge des Ereignisses ermöglicht durch einen deutlich früheren Einlass-Schließzeitpunkt und der Entdrosselung im Ansaugtrakt eine Verringerung der Ladungswechsel-Arbeit (Miller-Zyklus). Ähnliche Resultate sind mit dem Atkinson-Zyklus, das heißt extrem spätem Einlass-Schluss, möglich. Eine optimale Füllung des Verbrennungsraums bewirkt dabei im Teillastbereich noch eine Drehmomentsteigerung.
Zylinderabschaltung: Die Zylinderabschaltung wird vorwiegend bei großvolumigen, vielzylindrigen Motoren (zum Beispiel mit vier, acht, zehn oder zwölf Motorzylindern) eingesetzt. Dabei werden ausgewählte Motorzylinder durch Hubabschaltung an den Ein- und Auslassventilen stillgelegt; es findet dabei eine komplette Entkopplung vom Nockenhub statt. Aufgrund von äquidistanten Zündfolgen lassen sich dabei gängige V8- und V12-Triebwerke auf A4- bzw. R6-Motoren umschalten. Der Zweck der Motorzylinderabschaltung liegt darin, die Ladungswechsel-Verluste zu minimieren und eine Betriebspunkt-Verlagerung hin zu höheren Mitteldrücken und damit höheren thermodynamischen Wirkungsgraden durchzuführen, wodurch erhebliche Kraftstoffeinsparungen erreicht werden können.
Motorbremsbetrieb: Es ist bekannt, in den Motorzylindern einer Verbrennungskraftmaschine zusätzliche Makroventile vorzusehen, mit welchen ein sogenanntes Dekompressionsbremsen durchgeführt werden kann, indem am Ende des Verdichtungstakts eines Vier-Takt-Motors, das heißt am Ende des zweiten Takts, eine Dekompression des Zylinders über die zusätzlichen Motorventile durchgeführt wird. Hierdurch entweicht die an dem verdichteten Gas verrichtete Arbeit über das Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine. Weiterhin muss die
Verbrennungskraftmaschine wiederum Arbeit aufwenden, um den Zylinder von Neuem mit Gas zu befüllen. Des Weiteren sind Motorbremsen bekannt, welche die Bremswirkung über einen variablen Ventilbetrieb der eigentlichen Auslassventile erreichen.
Motorbremssysteme erlangen in Fahrzeug-Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Nutzfahrzeuge, zunehmend an Bedeutung, da es sich bei diesen um kostengünstige und platzsparende Zusatzbremssysteme handelt, welche die Radbremsen, insbesondere bei längeren abschüssigen Fahrten, entlasten können. Zusätzlich bedingt die Steigerung der spezifischen Leistung moderner Nutzfahrzeugmotoren auch die Anhebung der zu erreichenden Bremsleistung.
Vor diesem Hintergrund beschreibt die DE 10 2005 010 182 A1 eine variable mechanische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer untenliegenden Nockenwelle, zur Einstellung eines Ventilhubes und einer Öffnungs- und Schließzeit mindestens eines Einlass- und/oder Auslassventils, wobei mittels einer Nockenwelle angetriebene Kipp- oder Schwing-Hebel über ein Übertragungsgetriebe und mindestens eine Stößelstange die Ein- und Auslassventile betätigen, wobei ein Zwischenhebel über eine Achse mit einer Stößelstange so verbunden ist, dass eine auf der Achse drehbar gelagerte Kulissenrolle durch eine Nockenwelle angetrieben in einer Kulisse bewegt wird, wobei eine erste Kontaktfläche am Zwischenhebel sich über eine Feder verstärkt an einer Exzenterwelle oder an einer zweiten Konturfläche abstützt und über eine Arbeitskurve ein Hebel bewegbar ist, über den die Gaswechselventile geöffnet und/oder geschlossen werden, und wobei insbesondere an einem an der Stößelstange vorgesehenen Stößel Mittel zur zusätzlichen Verstellung der Phasenlage der Ventilhebung der Gaswechselventile bei gleichzeitiger spielfreier Verstellung des Ventilhubs und Mittel zur zusätzlichen, unabhängig steuerbaren Ventilhuböffnung und -Schließung je Nockenwellenumdrehung vorgesehen sind. Die DE 10 2010 015 719 A1 betrifft einen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Innenhebel, dem an einer Unterseite an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Kontaktfläche für einen Kopf eines Abstützelements immanent ist, welcher Innenhebel an dem einen Ende mit beidseits überstehenden Achsstücken versehen ist, wobei auf dem einen Achsstück ein erster und auf dem anderen Achsstück ein zweiter Außenarm relativ zum Innenhebel anschwenkbar verläuft, welche Außenarme sich in Richtung zum anderen Ende, Außenwände des Innenhebels flankierend, erstrecken, zueinander als Einzelstücke vorliegen und an ihrer jeweiligen Oberseite eine Nockenumlauffläche haben, und wobei die Abschnitte des anderen Endes einerseits im Innenhebel eine Koppelvorrichtung zur wahlweisen Verbindung der Außenarme mit dem Innenhebel sitzt und andererseits Rückstellfedermittel für jeden der Außenarme vorgesehen sind, die einenends gegen den Innenhebel und andernends gegen den jeweiligen Außenarm agieren.
Die DE 100 66 056 B4 betrifft eine Hubventilsteuerung für mindestens ein Ventil einer Kraftmaschine, wobei die Hubventilsteuerung eine Steuerwelle mit einem mit ihr drehfest verbundenen, einen Gelenkpunkt für einen Waagebalken aufweisenden Stellhebel aufweist, wobei der Waagebalken mit an seinen beiden Enden angeordneten Rollen in Kontaktflächen eines ersten und eines zweiten, auf einer gemeinsamen Achse gelagerten Schwinghebels eingreift, der erste Schwinghebel über eine Nockenrolle von einem Nocken angetrieben wird und über den Waagebalken den zweiten Schwinghebel, der auf das mindestens eine Ventil einwirkt, betätigt.
Die DE 10 2005 012 081 A1 betrifft eine variable mechanische Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer untenliegenden Nockenwelle, zur Einstellung eines Ventilhubes und einer Offnungs-, Schließ- und Steuerzeit mindestens eines Einlass- und/oder Auslassventils, wobei mittels einer Nockenwelle angetriebene Kipp- oder Schwinghebel über ein Übertragungsgetriebe und mindestens eine Stößelstange die Ein- und Auslassventile betätigen, wobei ein Zwischenhebel über ein Gelenk mit einer Stößelstange so verbunden ist, dass der auf einer feststehenden Achse drehbar gelagerte Zwischenhebel durch eine Nockenwelle angetrieben bewegbar ist, wobei über eine Arbeitskurve ein Hebel bewegbar ist, über den Gaswechselventile geöffnet und/oder geschlossen werden, und wobei insbesondere an einem an der Stößelstange vorgesehenen Stößel oder Schwinghebel Mittel zur Verstellung der Phasenlage, des Hubes und der Öffnungszeit der Ventilerhebung der Gaswechselventile bei gleichzeitiger spielfreier Verstellung vorgesehen sind.
Die US 4,612,887 A betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung für Ein- und Auslassventile in einer Brennkraftmaschine, welche einen Kipphebel in einer End-Schwenk-Art aufweist. Der Kipphebel weist zwei Kipphebel auf, welche durch einen Verbindungsstift so verbunden sind, um faltbar zu sein. Ein Verschluss-Pin bringt den Kipphebel wählbar entweder in einen Zustand eines einzigen festen Kipphebels oder in einen Zustand eines faltbaren Kipphebels, welcher die Hebung des Nockens absorbiert, um den Betrieb des Ventils zu unterbrechen, obwohl der Nocken weiterhin rotiert. Der Verbindungsstift ist so angeordnet, dass die Verschiebung des Kipphebels während der faltbaren Bewegung davon minimiert wird.
Die US 4,617,880 A betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung für Einlass- und Auslassventile in einer Brennkraftmaschine, welche einen Kipphebel in einer End-Schwenk-Art aufweist. Der Kipphebel weist zwei Kipphebel auf, welche durch einen Verbindungsstift so verbunden sind, um faltbar zu sein. Ein Verschlussstift bringt den Kipphebel wahlweise in eine Stellung für einen einzigen festen Kipphebel oder in eine Stellung für einen faltbaren Kipphebel, in welcher er die Hebung des Nockens absorbiert, um den Betrieb des Ventils zu unterbrechen, obwohl der Nocken weiterhin rotiert. Ein Stopper wird bereitgestellt, um die Umkehrstellung der Arme zu begrenzen, wenn diese zu dem Nocken gefaltet sind.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ventilbetätigungsvorrichtung bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Ventilbetätigungsvorrichtung bereitzustellen, welche mechanisch betätigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Betätigung einer Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 28 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht. Die Lehre der Ansprüche wird ausdrücklich zu einem Teil der Beschreibung gemacht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungsvorrichtung zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit veränderlichem Ventilhub, aufweisend: Einen ersten Kipphebelteil mit einem schwenkbaren ersten Kopplungselement, einen zweiten Kipphebelteil mit einem schwenkbaren zweiten Kopplungselement, wobei der erste Kipphebelteil und der zweite Kipphebelteil beide drehbar um eine gemeinsame Drehachse gelagert sind, und wobei eine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse zwischen dem ersten Kipphebelteil und dem zweiten Kipphebelteil übertragbar ist, wenn das erste Kopplungselement und/oder das zweite Kopplungselement in einer Koppelstellung sind.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer Ventilbetätigungsvorrichtung, wobei ausgehend von einer Koppelstellung eines ersten und eines zweiten Kipphebelteils in einem ersten Arbeitsschritt, während welchem der erste und der zweite Kipphebelteil kraftfrei sind, die Kopplungselemente durch eine Betätigungseinrichtung in eine Entkoppelstellung geschwenkt werden und in einem zweiten Arbeitsschritt Kraft auf die Kipphebelteile ausgeübt wird, so dass die Kopplungselemente weiter bis in eine definierte Endstellung geschwenkt werden.
Eine Motorbremse im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein mechanischer Widerstand, welchen eine Verbrennungskraftmaschine einem von außen aufgezwungenen Drehmoment entgegensetzt.
Ein Ventil im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Einlass- oder ein Auslassventil, insbesondere eines Viertaktmotors.
Eine Ventilsteuerungsbewegung im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein kinematisches Ereignis, welches insbesondere von einem auf einer Nockenwelle erzeugt wird und zu einem Ventil übertragen wird. Dieses Ereignis ist insbesondere durch die physikalischen Größen Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung beschrieben.
Ein veränderlicher Ventilhub im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Ventilhub, welcher in beliebiger Weise veränderbar ist. Insbesondere können in Bezug auf den veränderlichen Ventilhub zwei Zustände existieren, nämlich erstens ein Nullhub und zweitens ein definierter Ventilhub.
Ein Kipphebelteil im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise ein Abschnitt eines Ventilhebels, welcher zur Übertragung einer Ventilsteuerungsbewegung von einer Nockenwelle zu einem Ventil einer Hubkolbenmaschine, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, dient. Der Ventilhebel kann dabei insbesondere als Schlepphebel oder Kipphebel ausgebildet sein. Erfindungsgemäß bilden der erste Kipphebelteil und der zweite Kipphebelteil zusammen einen Ventilhebel, insbesondere einen Kipphebel. Eine Koppelstellung im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Stellung, in welcher zwei Elemente in der Weise zusammenwirken, um eine Drehbewegung zu übertragen, insbesondere eine Drehbewegung eines ersten Elements auf das zweite Element bzw. umgekehrt.
Entsprechend wirken die Elemente in einer Entkoppelstellung im Sinne der Erfindung vorzugsweise in der Weise zusammen oder sind in der Weise entkoppelt, dass keine Drehbewegung übertragbar ist.
Eine definierte Endstellung im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Entkoppelstellung der Kopplungselemente, in welcher diese maximal, insbesondere durch eine von der Nockenwelle ausgeübte Kraft, verschwenkt sind.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert insbesondere auf dem Ansatz, die Ventilbetätigungsvorrichtung so auszugestalten, dass eine Übertragung einer Drehbewegung über einen Ventilhebel, welcher erfindungsgemäß durch einen ersten Kipphebelteil und einen zweiten Kipphebelteil gebildet wird, in einfacher weise von außerhalb des Ventilhebels geschaltet werden kann.
Insbesondere können die schwenkbaren Kopplungselemente durch eine Betätigungseinrichtung der Ventilbetätigungsvorrichtung mechanisch betätigt werden, wie in den nachfolgenden vorteilhaften Ausgestaltungen vorgesehen.
Hydraulische, elektronische oder elektromagnetische Einrichtungen, um den Ventilhub von Nockenwelle zu Ventil zu übertragen, sind daher erfindungsgemäß nicht notwendig. Erfindungsgemäß kann zur Einstellung des Ventilhubs darüber hinaus die durch die von einem Nocken erzeugte Drehbewegung, welche auf einen der Kipphebelteile wirkt, ausgenutzt werden.
Sind das erste Kopplungselement und/oder das zweite Kopplungselement in der Koppelstellung, kann eine Ventilsteuerungsbewegung von einer Nockenwelle über den ersten Kipphebelteil und den zweiten Kipphebelteil zu einem Ventil übertragen werden. Vorzugsweise bilden der erste Kipphebelteil und der zweite Kipphebelteil in der Koppelstellung einen festen Ventilhebel.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung ist keine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse zwischen dem ersten Kipphebelteil und dem zweiten Kipphebelteil übertragbar, wenn das erste Kopplungselement und/oder das zweite Kopplungselement in einer Entkoppelstellung sind. Hierdurch kann insbesondere ein Nullhub bzw.„Lost Motion"-Hub des zu betätigenden Ventils erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung bilden der erste Kipphebelteil und der zweite Kipphebelteil einen faltbaren Ventilhebel, um eine Drehbewegung von einem der Kipphebelteile zu absorbieren, wenn das erste Kopplungselement und/oder das zweite Kopplungselement in einer Entkoppelstellung sind. Insbesondere kann durch eine Faltung des durch den ersten Kipphebelteil und den zweiten Kipphebelteil gebildeten Ventilhebels eine Bewegung, welche über einen der Kipphebelteile in die Ventilbetätigungsvorrichtung eingeführt wird, besonders vorteilhaft absorbiert werden. Der z.B. nockenseitig nicht aktuierte Hebel macht damit einen„Lost Motion"-Hub. Erfindungsgemäß schwenken hierfür vorzugsweise das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement gegeneinander aus, so dass die Gesamtausdehnung des aus dem ersten Kipphebelteil und dem zweiten Kipphebelteil gebildeten Ventilhebels um die gemeinsame Drehachse verringert wird. Durch die geringere Gesamtausdehnung wird die eingeleitete Bewegung nicht weitergeleitet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung sind das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement durch ein erstes Gelenk gekoppelt, insbesondere verbunden. Durch das Vorsehen des ersten Gelenks können die Kipphebelteile zueinander in einer definierten Stellung gehalten und gemeinsam betätigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung sind das erste Kopplungselement mit dem ersten Kipphebelteil durch ein zweites Gelenk und das zweite Kopplungselement mit dem zweiten Kipphebelteil durch ein drittes Gelenk verbunden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung sind das erste Kopplungselement und/oder das zweite Kopplungselement durch eine Rücksteileinrichtung, insbesondere wenigstens eine Feder, vorgespannt. Durch das Vorsehen einer Rücksteileinrichtung in Bezug auf die Kopplungselemente kann eine Ruheposition der Kopplungselemente definiert werden, welche als Normalstellung eingenommen wird, wenn keine Betätigungseinrichtung auf die Kopplungselemente wirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Ventilbetätigungsvorrichtung des Weiteren eine Betätigungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist, um wenigstens eines der Kopplungselemente, insbesondere über das erste Gelenk, zu betätigen. Vorzugsweise ist hierfür an den Kopplungselementen oder an dem ersten Gelenk oder einem von deren Elementen eine Lauffläche vorgesehen, welche mit der Betatigungseinrichtung zusammenwirken kann. Durch das Einwirken der Betätigungseinrichtung auf die Kopplungselemente können diese aus ihrer Normalstellung gebracht werden. Hierdurch kann entweder eine Koppelstellung oder eine Entkoppelstellung realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung ist die Betätigungseinrichtung eingerichtet, zum Entkoppeln der Kipphebelteile in radialer Richtung nach außen in Bezug auf die Drehachse einzuwirken. Hierdurch können die Kipphebelteile aus ihrer Normalstellung, in diesem Fall der Koppelstellung, in eine Entkoppelstellung, gebracht werden. In dieser Entkoppelstellung führt ein Einleiten einer Drehbewegung auf eines der Kipphebelteile nicht zu einer Drehung des anderen Kipphebelteils und damit des gesamten Ventilhebels, sondern eine Ventilsteuerbewegung wird von den Koppelungselementen absorbiert und führt zu einer Bewegung der Ventilhebelteile relativ zueinander.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilbetätigungsvorrichtung dazu eingerichtet, zum Koppeln der Kipphebelteile in radialer Richtung nach innen in Bezug auf die Drehachse auf das wenigstens eine der Kopplungselemente einzuwirken. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung ist die Normalstellung eine Entkoppelstellung und die Betätigungseinrichtung bringt die Kopplungselemente in die Koppelstellung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung ist die Betätigungseinrichtung eingerichtet, die beiden Koppelungselemente (bzw. Kipphebelteile) gegen eine Vorspannung einer Rücksteileinrichtung, insbesondere wenigstens einer Feder, in die Koppelstellung zu drücken. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung ist die Betätigungseinrichtung eingerichtet, die beiden Koppelungselemente (bzw. Kipphebelteile) gegen eine Vorspannung einer Rücksteileinrichtung, insbesondere wenigstens einer Feder, in einer Entkoppelstellung zu halten, in der Weise, dass eine Drehbewegung eines der Kipphebelteile ein Verschwenken der Kopplungselemente gegeneinander und in Bezug auf die Kipphebelteile bewirken kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung weist die Betätigungseinrichtung eine, insbesondere koaxial mit den Kipphebelteilen angeordnete, Scheibe auf, welche auf ihrem Umfang wenigstens zwei verschiedene Radien aufweist, einen ersten, kleineren Radius zur Realisierung der Koppelstellung der Koppelungselemente (bzw. Kipphebelteile) und einen zweiten, größeren Radius zur Realisierung der Entkoppelstellung der Koppelungselemente (bzw. Kipphebelteile), wobei die Scheibe vorzugsweise unabhängig von den Kipphebelteilen um die Drehachse drehbar ist. Die Scheibe, welche vorzugsweise mittels einer Hohlwelle auf der Nockenwelle gelagert ist, kann durch Verdrehen in die Koppelstellung und die Entkoppelstellung gebracht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungseinrichtung weist die Betätigungseinrichtung ein Rastelement auf und das wenigstens eine Kopplungselement weist eine Raste auf, welche eingerichtet sind, bei einem Zusammenwirken das wenigstens eine Kopplungselement in einer definierten Stellung, insbesondere in einer Koppelstellung oder einer Entkoppelstellung, zu halten. Das Rastelement verhindert vorzugsweise, dass eine Rücksteileinrichtung wenigstens eines der beiden Kopplungselemente zurück in die Normalstellung, das heißt die Koppelstellung oder Entkoppelstellung, bringen kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung sind die Kopplungselemente in der Weise ausgebildet, um sich in Bezug auf ihre Schwenkbewegung beim Anliegen eines Drehmoments an den Kipphebelteilen in der Koppelstellung gegenseitig zu blockieren. Dieses gegenseitige Blockieren entspricht einer Art von „Selbsthemmung". Je größer das um die gemeinsame Drehachse anliegende Drehmoment an die Kipphebelteile ist, desto stärker ist vorzugsweise die Blockierung zwischen den beiden Kopplungselementen der Kipphebelteile.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung wird die Blockierung dadurch erreicht, dass eine erste Ebene, in welcher eine zweite Schwenkachse des zweiten Gelenks und eine erste Schwenkachse des ersten Gelenks liegen, und eine zweite Ebene, in welcher eine dritte Schwenkachse des dritten Gelenks und die erste Schwenkachse des ersten Gelenks liegen, in der Koppelstellung auf einer der Drehachse zugewandten Seite zueinander einen Winkel α von mehr als 180°, vorzugsweise wenigstens etwa 185°, aufweisen. Hierdurch wird im Bereich der ersten Schwenkachse beim Einwirken eines Drehmoments auf die beiden Kipphebelteile ein Drehmoment erzeugt, welches eine Schwenkbewegung zu der gemeinsamen Drehachse hin bewirkt und damit die Kopplungselemente in der Koppelstellung blockiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung wird ein einseitiges Blockieren der Kopplungselemente dadurch erreicht, dass eine erste Ebene, in welcher eine zweite Schwenkachse des zweiten Gelenks und eine erste Schwenkachse des ersten Gelenks liegen, und eine zweite Ebene, in welcher eine dritte Schwenkachse des dritten Gelenks und die erste Schwenkachse des ersten Gelenks liegen, in der Koppelstellung auf einer der Drehachse zugewandten Seite zueinander einen Winkel α von weniger als 180°, vorzugsweise höchstens etwa 175°, aufweisen. Hierdurch wird beim Einwirken eines Drehmoments auf die Kipphebelteile am ersten Gelenk ein Drehmoment von der gemeinsamen Drehachse weg und damit eine Schwenkbewegung bewirkt. Durch diese werden die beiden Kopplungselemente gegeneinander gefaltet, so dass die Ausdehnung des Ventilhebels geringer wird. Das auf die Kipphebelteile aufgebrachte Drehmoment und die darauf folgende Bewegung wird somit von der Ventilbetätigungsvorrichtung absorbiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungseinrichtung weist das erste Gelenk ein Sperrelement, insbesondere einen Bolzen oder eine Kugel, auf, welches an beiden Kopplungselementen gelagert wird und die relative Position der beiden Kopplungselemente zueinander wenigstens in der Koppelstellung definiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungseinrichtung ist das Sperrelement an wenigstens einem der beiden Kopplungselemente verschiebbar gelagert, insbesondere in einer länglichen Ausnehmung, insbesondere in der Weise, dass sich zwischen dem ersten Kopplungselement und dem zweiten Kopplungselement und/oder zwischen dem Sperrelement und dem ersten oder zweiten Kopplungselement in der Koppelstellung ein Spalt ausbilden kann. Die verschiebbare Lagerung gewährleistet, dass der Ventilhebel zu der Nockenwelle den Kontakt auch dann nicht verliert, wenn auf den Ventilhebel über einen anderen Kipphebelteil durch einen anderen Nocken ein Drehmoment ausgeübt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung weisen das erste Kopplungselement und/oder das zweite Kopplungselement Kraftwirkflächen auf, welche in der Koppelstellung miteinander oder mit dem Sperrelement in Kontakt kommen können oder in Kontakt sind. Die Kraftwirkflächen dienen dazu, einen Hauptteil eines Drehmoments, welches auf einen der Kipphebelteile einwirkt, in der Koppelstellung weiterzuleiten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung sind die Kraftwirkflächen Ebenen, welche jeweils einen Winkel ß mit einem Betrag kleiner etwa 10° und eine Radialebene, in welcher die Drehachse und die erste Schwenkachse liegen, einschließen und vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen parallel zu der Radialebene angeordnet sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass sich die Kopplungselemente in der Koppelstellung gegenseitig blockieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung sind die Kraftwirkflächen auf einer der Drehachse abgewandten Seite der Kopplungselemente angeordnet. Auch hierdurch wird ein Blockieren der Kopplungselemente in der Koppelstellung verstärkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Sperrelement eine Kugel und die Kraftwirkfläche des ersten Kopplungselements und/oder die Kraftwirkfläche des zweiten Kopplungselements sind sphärisch ausgebildet und in der Weise angeordnet, um mit dem Sperrelement zusammenzuwirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung ist das Sperrelement ein zylindrisches Element und die Kraftwirkfläche des ersten Kopplungselements und/oder die Kraftwirkfläche des zweiten Kopplungselements sind hohlzylindrisch ausgebildet und in der Weise angeordnet, um mit dem Sperrelement zusammenzuwirken. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung ist das Sperrelement einstückig mit dem ersten Kopplungselement oder mit dem zweiten Kopplungselement ausgebildet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung weist der erste Kipphebelteil einen ersten Abnehmer, insbesondere einen Rollabnehmer, auf, um eine Kontur eines ersten Nockens abzugreifen, und der zweite Kipphebelteil weist einen Ventilstößel auf, um das wenigstens eine Ventil zu betätigen, wobei die Ventilbetätigungseinrichtung eingerichtet ist, eine Ventilsteuerbewegung von dem ersten Nocken auf das wenigstens eine Ventil zu übertragen. Vorzugsweise ist der Ventilstößel als Ventilbrücke ausgebildet oder es ist eine zusätzliche Ventilbrücke vorhanden, um zwei Ventile zu betätigen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung weist der zweite Kipphebelteil einen zweiten Abnehmer, insbesondere einen Rollabnehmer, auf, um eine Kontur eines zweiten Nockens abzugreifen. In diesem Fall wird die Ventilsteuerbewegung des zweiten Nockens ständig über den zweiten Kipphebelteil an den Ventilstößel übertragen. Zusätzlich kann über den ersten Kipphebelteil und die Kopplungselemente eine zweite Ventilsteuerbewegung von dem ersten Nocken auf den Ventilstößel übertragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, welche alternativ zu der vorhergehenden vorteilhaften Ausgestaltung ist, weist die Ventilbetätigungsvorrichtung einen dritten Kipphebel mit einem schwenkbaren dritten Kopplungselement und einem zweiten Abnehmer, insbesondere einem Rollabnehmer, auf, um eine Kontur des zweiten Nockens abzugreifen, wobei der zweite Kipphebelteil zusätzlich ein schwenkbares viertes Kopplungselement aufweist, wobei auch der dritte Kipphebelteil drehbar um die Drehachse gelagert ist und eine Drehbewegung zwischen dem dritten Kipphebelteil und dem zweiten Kipphebelteil übertragbar ist, wenn das dritte Kopplungselement und das vierte Kopplungselement in einer Koppelstellung sind. In dieser Ausgestaltung kann selektiv eine Ventilsteuerbewegung von dem ersten Nocken über den ersten Kipphebelteil und den zweiten Kipphebelteil und/oder eine zweite Ventilsteuerbewegung von dem zweiten Nocken über den dritten Kipphebelteil und den zweiten Kipphebelteil zu einem Ventil übertragen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Ventilbetätigungsvorrichtung ist der erste Kipphebelteil wenigstens in der Entkoppelstellung durch ein erstes Rückstellelement gegen den ersten Nocken vorspannbar und/oder der zweite oder dritte Kipphebelteil jeweils wenigstens in der Entkoppelstellung durch ein zweites Rückstellelement gegen den zweiten Nocken vorspannbar. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass ein Ventilabnehmer in ständigem Kontakt mit dem jeweiligen Nocken ist. Dies hat den Vorteil, dass keine Schläge durch eine Wiederkontaktierung des Ventilabnehmers mit dem Nocken entstehen, was eine starke Geräuschentwicklung erzeugt und einen Verschleiß des Nockens und/oder des Abnehmers zur Folge hätte.
Die in Bezug auf die erfindungsgemäße Ventilbetätigungsvorrichtung beschriebenen Merkmale und Vorteile gelten auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Betätigung einer Ventilbetätigungsvorrichtung und umgekehrt. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden ausgehend von einer Koppelstellung des ersten und zweiten Kipphebelteils in einem ersten Arbeitsschritt, während welchem der erste und der zweite Kipphebelteil vorzugsweise kraftfrei sind, die Kopplungselemente durch eine Betätigungseinrichtung in eine Entkoppelstellung geschwenkt, und in einem zweiten Arbeitsschritt wird Kraft auf die Kipphebelteile ausgeübt, so dass die Kopplungselemente weiter bis in eine definierte Endstellung geschwenkt werden. Die Lehre der einzelnen vorteilhaften Ausgestaltungen kann grundsätzlich miteinander kombiniert werden. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsformen in Bezug auf die Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung;
Fig. 2 und 3 Seitenansichten auf eine Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 in der Koppelstellung;
Fig. 4 und 5 Seitenansichten auf eine Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 in Entkoppelstellung;
Fig. 6 und 7 Seitenansichten einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung in Koppelstellung;
Fig. 8 und 9 Seitenansichten der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung in Entkoppelstellung;
Fig. 10(a)-(e) verschiedene Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit aus erstem Gelenk und den Kopplungselementen für die erste oder zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilbetätigungsvorrichtung; Fig. 11(a)-(e) verschiedene Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit aus erstem Gelenk und den Kopplungselementen für die erste oder zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung;
Fig. 12(a)-(e) verschiedene Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit aus erstem Gelenk und den Kopplungselementen für die erste oder zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilbetätigungsvorrichtung;
Fig. 13(a)-(c), (d-1), (d-2), (e) verschiedene Ansichten eines vierten
Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit aus erstem Gelenk und den Kopplungselementen für die erste oder zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilbetätigungsvorrichtung;
Fig. 14(a)-(d) verschiedene Ansichten eines fünften Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit aus erstem Gelenk und den Kopplungselementen für die erste oder zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilbetätigungsvorrichtung;
Fig. 15 und 16 Seitenansichten auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung;
Fig. 17(a)-(d) verschiedene Ansichten eines sechsten
Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit aus erstem Gelenk und den Kopplungselementen für die dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung; Fig. 18 und 19 Seitenansichten auf eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung; Fig. 20 eine perspektivische Ansicht einer Variante der ersten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilbetätigungsvorrichtung mit einem schaltbaren Ventilhebel und einem festen Ventilhebel; und Fig. 21 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung mit zwei schaltbaren Ventilhebeln.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 . Vergleichbare Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Ventilbetätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 weist einen ersten Kipphebelteil 2 und einen zweiten Kipphebelteil 4 auf, welche zusammen einen Ventilhebel, in der gezeigten Ausführungsform einen sogenannten Kipphebel, bilden, mit welchem eine Ventilsteuerbewegung, die von einer Kontur eines ersten Nockens 19 vorgegeben wird, an einen Ventilstößel 20 oder eine Ventilbrücke weitergegeben werden kann, welcher oder welche wenigstens ein Einlass- oder Auslassventil einer Brennkraftmaschine betätigen.
Zur Abnahme der durch die Kontur des Nockens 19 vorgegebenen Bewegung weist der erste Kipphebelteil 2 vorzugsweise eine Abnehmerrolle 18 auf, welche weiter vorzugsweise drehbar an dem zweiten Kipphebelteil 2 gelagert ist. Des Weiteren wird der zweite Kipphebelteil 2 vorzugsweise mit einem Rückstellelement 26, in der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eine Rückstellfeder 26, mit der Abnehmerrolle 18 gegen die Kontur des Nockens 19 gedrückt. Die Rückstellfeder 26 stützt sich hierbei vorzugsweise am Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine, welche die Ventilbetätigungsvorrichtung 1 vorzugsweise lagert, ab.
Der erste Ventilhebelteil 2 und der zweite Ventilhebelteil 4 sind um eine gemeinsame Drehachse 6, vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse, drehbar gelagert.
Der erste Ventilhebelteil 2 weist ein erstes Kopplungselement 3 auf, welches mittels eines zweiten Gelenks 8 an dem ersten Ventilhebelteil 2 schwenkbar befestigt ist. Der zweite Ventilhebelteil 4 weist ebenfalls ein zweites Kopplungselement 5 auf, welches über ein drittes Gelenk 9 vorzugsweise ebenfalls schwenkbar an dem zweiten Ventilhebelteil 4 befestigt ist.
Das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 sind vorzugsweise mittels eines Gelenks 7 verbunden, so dass das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 ebenfalls relativ zueinander verschwenkt werden können.
Das Gelenk 7 wird vorzugsweise durch jeweilige Aufnahmen in dem ersten Kopplungselement 3 und in dem zweiten Kopplungselement 5 verwirklicht, welche mittels eines Sperrelements 12, in der Ausführungsform der Fig. 1 eine Kugel (nicht sichtbar), gegeneinander verschwenkbar gekoppelt sind. Des Weiteren weist die Ventilbetätigungsvorrichtung 1 vorzugsweise eine Betätigungseinrichtung 1 1 auf, welche in der Ausführungsform der Fig. 1 durch eine Scheibe gebildet wird. Die Scheibe 1 1 ist, wie der erste Kipphebelteil 2 und der zweite Kipphebelteil 4, vorzugsweise konzentrisch zu der gemeinsamen Drehachse 6 angeordnet und kann ebenfalls, vorzugsweise unabhängig von dem ersten Kipphebelteil 2 und/oder von dem zweiten Kipphebelteil 4, um die gemeinsame Drehachse 6 verdreht werden.
Die Betätigungsvorrichtung 1 1 ist auf derselben Achse wie der erste Kipphebelteil 2 und der zweite Kipphebelteil 4 vorzugsweise mittels einer Art Hohlwelle gelagert.
Die Scheibe 1 1 weist zwei Bereiche mit unterschiedlichen Außenradien r1 , r2 auf.
Sowohl die Scheibe 1 1 weist eine Lauffläche 28 auf, wie auch vorzugsweise ein Abnehmer des ersten Kopplungselements 3 eine Lauffläche 29 aufweist.
Die Lauffläche 28 der Betätigungsscheibe 1 1 und die Lauffläche 29 des Bolzens können zusammenwirken, um die Kopplungselemente 3, 5 in definierte Stellungen zu bringen.
Das zweite Kopplungselement 5 wird durch eine Rücksteileinrichtung 10 in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls eine Rückstellfeder, in der Weise mit einer Vorbelastung versehen, dass das zweite Kopplungselement, und damit auch das erste Kopplungselement 3, in radialer Richtung nach innen zu der gemeinsamen Drehachse 6 hin vorgespannt sind. Durch diese Vorspannung wird eine Normalstellung der Kopplungselemente 3, 5 definiert, welche in der dargestellten Ausführungsform der Koppelstellung entspricht. Alternativ oder zusätzlich könnte die Rücksteileinrichtung auch auf das erste Kopplungselement 3 wirken, beispielsweise als eine zweite Rückstellfeder.
In der dargestellten Anordnung der Betätigungsscheibe 1 1 in Bezug auf den Bolzen 12 befinden sich das Gelenk 7 und damit auch die beiden zueinander zeigenden Enden der Kopplungselemente 3, 4 in einer Koppelstellung, da die Lauffläche 29 des Bolzens 12 auf einem Bereich der Betätigungsscheibe 1 1 liegt, welcher einen kleinen Radius r1 aufweist. Würde die Lauffläche 29 des Bolzens 12 im Bereich des größeren Radius r2 der Betätigungsschreibe 1 1 an der Lauffläche 28 der Betätigungsscheibe 1 1 anliegen, so würde das Gelenk 7 und damit die beiden zueinander zeigenden Enden des ersten Kopplungselements 3 und des zweiten Kopplungselements 5 radial von der gemeinsamen Drehachse 6 nach außen weggedrückt, wodurch diese eine Entkoppelstellung einnehmen würden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht, wobei sich die Kopplungselemente 3, 5 in der Koppelstellung befinden.
In Fig. 2 befindet sich die Betätigungsscheibe 1 1 in einer Drehposition, in welcher die Lauffläche 29 des ersten Kopplungselements 3 mit dem kleinen Radius r1 der Lauffläche 28 zusammenwirkt. Dadurch werden das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 gegeneinander blockiert, wodurch der erste Kipphebelteil 2 und der zweite Kipphebelteil 4 zur gemeinsamen Drehung um die gemeinsame Drehachse 6 gekoppelt sind.
In Fig. 2 befindet sich der erste Nocken 19 in einer Position, in welcher der Rollabnehmer 18 des ersten Kipphebelteils 2 an einem kleinen Radius des ersten Nockens 19 anliegt. In Fig. 3 hingegen ist der erste Nocken 19 so verdreht, dass der Rollabnehmer 18 in einem Bereich der Kontur des ersten Nockens 19 anliegt, in welchem dieser einen großen Radius aufweist und somit den ersten Kipphebel 2 und damit den mit diesem zur Drehung gekoppelten zweiten Kipphebelteil 4 um die gemeinsame Drehachse 6 verdreht, so dass einerseits der Ventilstößel 20 ein Ventil (nicht dargestellt) betätigt und andererseits das Rückstellelement 26 gestaucht wird. Die Figuren 4 und 5 stellen zwei weitere Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 dar, wobei im Unterschied zu den Figuren 2 und 3 der erste Kipphebelteil 2 und der zweite Kipphebelteil 4 voneinander entkoppelt sind.
Fig. 4 entspricht hierbei in Bezug auf den ersten Nocken 19 der in Fig. 2 dargestellten Situation, das heißt die Abnehmerrolle 18 liegt in einem Bereich an der Kontur des ersten Nocken 19 an, in welchem diese einen kleinen Radius aufweist.
Im Unterschied zu Fig. 2 ist die Betätigungsscheibe 1 1 der Ventilbetätigungsvorrichtung 1 in einer Drehstellung in Bezug auf das erste Gelenk 7 bzw. die Kugel 12 des ersten Gelenks 7, in welcher die Lauffläche 29 des ersten Kopplungselements 3 in einem Bereich der Lauffläche 28 der Betätigungsscheibe angeordnet ist, in welchem diese ihren großen Radius r2 aufweist. Dadurch werden in der Situation der Fig. 4 der Bolzen 12 und damit das erste Gelenk 7 und die aneinandergrenzenden Enden der Kopplungselemente 3, 5 radial nach außen von der gemeinsamen Drehachse 6 weggedrückt. Hierdurch verdrehen sich das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 gegeneinander und die beiden Kopplungselemente 3, 5 sind in einer Faltstellung, welche als Entkoppelstellung dient.
Wandert der Rollabnehmer 18 nunmehr auf der Kontur des ersten Nockens 19 in Richtung des Bereichs des großen Radius des Nockens 19, so fängt der erste Kipphebelteil 2 an, sich um die gemeinsame Drehachse 6 im Uhrzeigersinn zu drehen. Da das nicht dargestellte Ventil bzw. die Ventile über den Ventilstößel 20 und/oder eine nicht dargestellte Ventilbrücke einen Widerstand auf den ersten Kipphebelteil 4 ausüben und sich die Kopplungselemente 3, 5 in einer Entkoppelstellung befinden, wird die Drehbewegung des ersten Kipphebelteils 2 im Uhrzeigersinn nicht an den zweiten Kipphebelteil 4 weitergegeben, sondern das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 drehen sich weiter gegeneinander und bilden eine Faltstellung aus, welche einer definierten Endstellung entspricht, so dass sich der erste Kipphebelteil 2 dem zweiten Kipphebelteil 4 annähert, wie in Fig. 5 gezeigt. Die durch den ersten Nocken 19 induzierte Bewegung resultiert daher in der Situation der Fig. 4 nicht in einer Ventilsteuerbewegung, sondern wird von der Gesamtheit aus den beiden Kopplungselementen 3, 5 und dem ersten Gelenk 7, dem zweiten Gelenk 8 und dem dritten Gelenk 9 absorbiert.
Daher wird in einer Situation, in welcher das erste Kopplungselement 3 und/oder das zweite Kopplungselement 5 in einer Entkoppelstellung sind, auch keine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse 6 zwischen dem ersten Kipphebelteil 2 und dem zweiten Kipphebelteil 4 übertragen,.
Die Figuren 6 bis 9 betreffen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 .
Im Unterschied zu der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten ersten Ausführungsform werden die Kopplungselemente 3, 5 durch eine Rücksteileinrichtung (nicht dargestellt), insbesondere eine Feder, oder jeweils eine Rücksteileinrichtung radial von der gemeinsamen Drehachse 6 der Ventilbetätigungsvorrichtung 1 nach außen gedrückt.
Die Normalstellung der Kopplungselemente 3, 5 ist in der hier dargestellten zweiten Ausführungsform daher eine Entkoppelstellung, wie sie in den Figuren 8 und 9 in Seitenansicht der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 dargestellt ist. Die Koppelstellung, in welcher eine Ventilsteuerbewegung von dem ersten Nocken 19 zu dem Ventilstößel 20 über den ersten Kipphebelteil 2 und den zweiten Kipphebelteil 4 übertragen wird, wird, wie in den Figuren 6 und 7, dadurch erreicht, dass die Betätigungseinrichtung 1 1 , in der vorliegenden Ausführungsform eine Rolle, beispielsweise beweglich am Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine gelagert ist.
Die Betätigungseinrichtung 1 1 wird zum Bewirken der Koppelstellung, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt, auf eine Außenfläche des ersten Kopplungselements und/oder des zweiten Kopplungselements 5 gepresst, so dass die Gesamtheit aus erstem Kopplungselement, erstem Gelenk 7 und zweitem Kopplungselement 5 in Richtung der gemeinsamen Drehachse 6 gedrückt wird.
Hierbei kann die Koppelstellung einerseits durch den Anpressdruck der Betätigungseinrichtung 1 1 aufrechterhalten werden, alternativ kann in der Koppelstellung auch vorgesehen sein, dass sich das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 gegenseitig in der Koppelstellung beim Einwirken eines Drehmoments auf den Ventilhebel 2, 4 blockieren.
In den Figuren 8 und 9, welche den Figuren 4 und 5 in Bezug auf die erste Ausführungsform entsprechen, ist die Betätigungseinrichtung 1 1 nicht im Anschlag mit dem ersten Kopplungselement 3 und/oder dem zweiten Kopplungselement 5, so dass die Kopplungselemente 3, 5 durch die Rücksteileinrichtung in die Normalposition einer Entkoppelstellung gebracht sind. Wird nunmehr, wie in Fig. 9 gezeigt, der erste Kipphebelteil 2 durch den großen Radius des ersten Nockens 19 verdreht, so ergibt sich zwischen dem ersten Kipphebelteil 2 und dem zweiten Kipphebelteil 4 eine Relativbewegung, da das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 gegeneinander verschwenken bzw. gefaltet werden.
Anhand der Figuren 10 bis 14 und Figur 17 werden vier Ausführungsbeispiele für Gesamtheiten mit erstem Kopplungselement 3, zweitem Kopplungselement 5 und erstem Gelenk 7 erläutert. Eine Teilfigur (a) zeigt dabei jeweils eine Seitenansicht, eine Teilfigur (b) eine perspektivische Ansicht, die Teilfiguren (c), und (d) (bzw. in Fig. 13 die Teilfiguren (d-1 ) und (d-2)) perspektivische Ansichten der beiden Kopplungselemente 3, 5 und eine Teilfigur (e), soweit als separates Element bei dem jeweiligen Ausführungsbeispiel vorhanden, ein Sperrelement 12.
Fig. 10 zeigt verschiedene Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit aus erstem Kopplungselement 3, zweitem Kopplungselement 5, erstem Gelenk 7, zweitem Gelenk 8 und drittem Gelenk 9. Diese Gesamtheit kann bei Ventilbetätigungsvorrichtungen 1 der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 9 eingesetzt werden.
Fig. 10a zeigt die Gesamtheit dabei in einer Anordnung, welche der Koppelstellung entspricht. In diesem Fall sind die in den Figuren 10c und 10d gezeigten jeweiligen Kraftwirkflächen 16 des ersten Kopplungselements 3 und die Kraftwirkflächen 17 des zweiten Kopplungselements 5 in Anschlag. Vorzugsweise beträgt hierbei der Winkel a, welcher in verbautem Zustand auf der Seite der gemeinsamen Drehachse 6 einer Ventilbetätigungsvorrichtung 1 liegen würde, zwischen einer Ebene, welche durch eine erste Schwenkachse 13 des ersten Gelenks 7 und eine zweite Schwenkachse 14 des zweiten Gelenks 8 aufgespannt wird, und einer Ebene, welche durch die erste Schwenkachse 13 des ersten Gelenks 7 und die dritte Schwenkachse 15 des dritten Gelenks 9 aufgespannt wird, mehr als 180°.
Der in Fig. 10a dargestellte Winkel beträgt beispielhaft 185°.
Wirkt zwischen dem zweiten Gelenk 8 und dem dritten Gelenk 9 ein Drehmoment, beispielsweise wenn ein Nocken eine Drehung des ersten Kipphebelteils 2 der Ventilbetätigungsvorrichtung 1 hervorruft, so entsteht durch die Anordnung der ersten Schwenkachse 13 in Bezug auf die zweite Schwenkachse 14 und die dritte Schwenkachse 15, welche durch die zuvor definierten Ebenen definiert wird, eine Blockierung des ersten Kopplungselements 3 durch Zusammenwirken mit dem zweiten Kopplungselement 5.
Der Winkel ß zwischen der Anordnung der Kraftwirkflächen und einer Radialebene, in welcher die Drehachse 6 und die gemeinsame Schwenkachse 13 liegen, ist hierbei vorzugsweise kleiner als 10°.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Gesamtheit nach Fig. 10, welche bei einer Ventilbetätigungsvorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 9 zum Einsatz kommen kann. Der Hauptunterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 besteht darin, dass das erste Kopplungselement 3 Laschen 30a, 30b aufweist, welche zusammen mit dem Bolzen 12 aus Fig. 1 1 e und der Bohrung 31 des zweiten Kopplungselements 5 in Fig. 1 1 d das erste Gelenk 7 bilden. Im Gegensatz zu der Fig. 10 weisen diese Laschen 30a, 30b des ersten Kopplungselements 3 längliche Ausnehmungen 32a, 32b auf. Hierdurch kann sich der Bolzen 12 in der Richtung der Ausnehmungen 32a, 32b verschieben.
In Zusammenspiel mit Rückstellelementen 26, 27, wie in den Figuren 1 bis 9 gezeigt, kann im unbelasteten Zustand eines Ventilhebels hierdurch ein Ventilspiel und damit das Abheben eines Rollabnehmers 18 von der Kontur eines ersten Nockens 19 verhindert werden. Hierbei rutscht der Bolzen 12 in den länglichen Ausnehmungen 32a, 32b in Fig. 1 1 nach rechts, so dass sich die Gesamtheit verlängert und die Kraftwirkflächen 16, 17 in der Koppelstellung außer Kontakt geraten. Dies hat zur Folge, dass der gesamte Ventilhebel aus erstem Kipphebelteil 3 und zweitem Kipphebelteil 4 verlängert wird ein Abheben eines Rollabnehmers 18 von der Nocke somit verhindert wird.
Fig. 12 zeigt verschiedene Ansichten eines dritten Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit, wie sie auch in den Figuren 10 und 1 1 dargestellt ist.
Das dritte Ausführungsbeispiel der Fig. 12 unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 1 insbesondere dadurch, dass die Kraftwirkfläche 17 um die Bohrung 31 des zweiten Kopplungselements 5 als Zylinder ausgeführt ist und die entsprechende Kraftwirkfläche 16 des ersten Kopplungselements 3 als teilweiser Hohlzylinder ausgeführt ist, wie in Fig. 12e dargestellt ist.
Dies hat zum Vorteil, dass die Kraftwirkfläche 17 möglichst nahe an eine gedachte Verbindungslinie zwischen den Gelenken 8, 9 der Kopplungselemente 3, 5 angeordnet wird.
Fig. 13 zeigt verschiedene Ansichten eines vierten Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit, wie sie auch in den Figuren 10 bis 12 dargestellt ist. Das vierte Ausführungsbeispiel der Fig. 13 unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 1 und dem dritten Ausführungsbeispiel der Fig. 12 insbesondere dadurch, dass das in Fig. 13e dargestellte Sperrelement 12 als Kugel ausgebildet ist. Diese Kugel 12 ist ebenfalls in länglichen Ausnehmungen 32a, 32b in Laschen 30a, 30b des ersten Kopplungselements 3 aufgenommen. In dem zweiten Kopplungselement 5 wird die Kugel 12 in zwei gegenüberliegend angeordneten Bohrungen 31 a, 31 b (nicht sichtbar, da durch die Kugel 12 verdeckt) aufgenommen. Zusammen bilden die Ausnehmungen und die Kugel 12 das erste Gelenk 7. Die Kraftwirkfläche wird in dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13, wie in Fig. 13d-1 gezeigt, einerseits durch die Oberfläche 17 der Kugel und andererseits durch eine ebenfalls sphärisch geformte Hohlfläche 16a des ersten Kopplungselements 3 und eine ebenfalls sphärisch geformte Hohlfläche 16b (nicht sichtbar, da durch die Kugel 12 verdeckt) des zweiten Kopplungselements 5 gebildet. Die sphärische Kraftwirkfläche 16b ist jedoch in der Ansicht nach Fig. 13d-2 ohne Kugel 12 sichtbar.
Fig. 14 zeigt verschiedene Ansichten eines fünften Ausführungsbeispiels einer Gesamtheit, wie sie auch in den Figuren 10 bis 13 dargestellt ist.
Die Gesamtheit des fünften Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14 unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 insbesondere dadurch, dass das Sperrelement 12, welches in beiden Ausführungsbeispielen als Kugel ausgeführt ist, in der Fig. 14 fest mit dem zweiten Kopplungselement verbunden ist.
Diese Kugel 12 wird in einer von drei Seiten geschlossenen Ausnehmung 32 in dem ersten Kopplungselement 3 geführt, wobei ebenfalls, wie in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 1 bis 13, eine Verschiebung der Kugel in der Ausnehmung 32 möglich ist, um ein Abheben des Rollabnehmers 18 von der Nocke zu vermeiden. Wie in dem vierten Ausführungsbeispiel der Fig. 13, wie in Fig. 14c gezeigt, ist die Kraftwirkfläche 16 des ersten Kopplungselements 3, welche mit der Kraftwirkfläche 17 der Kugel 12 zusammenwirkt, sphärisch ausgebildet.
Die Figuren 15 und 16 zeigen zwei Seitenansichten einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 . Im Gegensatz zu der ersten und zweiten Ausführungsform sind das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5 in dieser dritten Ausführungsform nicht fest verbunden. Auf diese Weise kann, wie in Fig. 16 gezeigt, ein kontinuierlicher Kontakt zwischen Rolle und Nocke durch das Bilden eines Spalts S zwischen dem ersten Kipphebelteil 2 und dem zweiten Kipphebelteil 4, insbesondere zwischen deren ersten Kopplungselement 3 und deren zweiten Kopplungselement 5, gewährleistet werden.
In dieser Ausführungsform kann vorzugsweise nur eines der beiden Kopplungselemente 3, 5 in eine Entkoppelstellung gebracht werden, wie in Fig. 16 in Bezug auf Kopplungselement 5 angedeutet ist.
Eine Gesamtheit aus erstem Kopplungselement 3 und zweitem Kopplungselement 4 ist, hier in Bezug auf die dritte Ausführungsform, in Fig. 17 aus verschiedenen Perspektiven dargestellt.
Das erste Gelenk 7 wird bei der dargestellten Gesamtheit durch einen Zylinder 12 gebildet, welcher fester Bestandteil des zweiten Kopplungselements 5 ist, und einen Teil eines Hohlzylinders mit der Kraftwirkfläche 16, welcher Teil des ersten Kopplungselements 3 ist. Entsprechend wirken die in Figuren 17c und 17d eingezeichneten Kraftwirkflächen 16, 17 zusammen.
Der Fachmann weiß, dass die jeweils zusammenwirkenden Elemente des ersten Kipphebelteils 2 und des zweiten Kipphebelteils 4 vertauscht werden könnten. Insbesondere könnten die Ausnehmungen 32, 32a, 32b und die Bohrungen 31 , 31 a, 31 b und auch eine Anordnung des jeweiligen Sperrelements 12 jeweils vertauscht sein.
Die Figuren 18 und 19 zeigen eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 . Diese unterscheidet sich von der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass die Betätigungseinrichtung 1 1 ein Rastelement ist, welches mit einer entsprechende Raste an dem zweiten Kopplungselement 5 des zweiten Kipphebelteils 4 zusammenwirkt.
Fig. 18 zeigt hierbei eine Koppelstellung, in welcher das Rastelement 1 1 mit der Raste 33 eingreift und somit ein Verschwenken bzw. Falten des ersten Kopplungselements 3 und des zweiten Kopplungselements 5 gegeneinander verhindert. Diese Position stellt daher eine Koppelstellung dar, in welcher eine Ventilsteuerbewegung von dem ersten Nocken 19 zu dem Ventilstößel 20 übertragen wird.
In Fig. 18 ist das Rastelement 1 1 in einer Position, in welcher dieses nicht mit der Raste 33 des zweiten Kopplungselements eingreift. Da der Winkel α in der eingerasteten Stellung in Fig. 18 kleiner als 180° ist, was einer Entkoppelstellung entspricht, werden die Kopplungselemente 3, 5 bei Einwirken einer Drehung auf den ersten Kipphebelteil 2 gegeneinander verschwenkt, so dass auch hier eine Ventilsteuerbewegung nicht übertragen wird.
Fig. 19 zeigt die Kopplungselemente 3, 5 in der verschwenkten Stellung.
Der Fachmann weiß selbstverständlich, dass das Rastelement 1 1 auch in dem ersten Kipphebelteil 2 angeordnet sein könnte und dort mit einer entsprechend an dem ersten Kopplungselement 3 angeordneten Raste zur Verwirklichung der Koppelstellung zusammenwirken könnte.
Fig. 20 zeigt eine Variante der ersten Ausführungsform der Ventilbetätigungsvorrichtung 1 nach Fig. 1 . Der zweite Kipphebelteil 4 ist in dieser Ausführungsform nicht nur als zweite Hälfte eines Ventilhebels ausgebildet, welcher den ersten Kipphebelteil 3 und den zweiten Kipphebelteil 4 umfasst, sondern der zweite Kipphebelteil 4 bildet stattdessen zusätzlich einen Ventilhebel aus, welcher keinen veränderlichen Ventilhub aufweist.
Hierdurch kann nicht nur eine durch den ersten Nocken 19 erzeugte Ventilsteuerbewegung über den ersten Rollabnehmer 18 an den Ventilstößel 20 mit veränderlichem Ventilhub übertragen werden, sondern zusätzlich wird eine Ventilsteuerbewegung, welche durch den zweiten Nocken 22 hervorgerufen wird, über den zweiten Rollabnehmer 21 und den zweiten Kipphebelteil 4 permanent an den Ventilstößel 20 übertragen.
Mittels der Variante der Ventilbetätigungsvorrichtung nach Fig. 20 können auf diese Weise zwei verschiedene Ventilsteuerbewegungen übertragen werden, wobei nur eine einen veränderlichen Ventilhub aufweist.
Die Fig. 21 zeigt eine weitere Variante der Ventilbetätigungsvorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 .
Im Unterschied zu der zweiten Variante gemäß Fig. 20 weist die Ventilbetätigungsvorrichtung 1 einen dritten Kipphebelteil 23 auf, welcher ein drittes Kopplungselement 24 umfasst. Der zweite Kipphebelteil 4 weist ein weiteres, zusätzlich zum zweiten Kopplungselement 5 vorhandenes, viertes Kopplungselement 25 auf.
Das dritte Kopplungselement 24 und das vierte Kopplungselement 25 wirken in ähnlicher Weise zusammen wie das erste Kopplungselement 3 und das zweite Kopplungselement 5. Somit kann auch die durch den zweiten Nocken 22 hervorgerufene Ventilsteuerbewegung, im Gegensatz zu der zweiten Variante der Fig. 20, mit veränderlichem Ventilhub übertragen werden, je nachdem, ob die dritten und vierten Kopplungselemente 24, 25 in einer Koppelstellung oder in einer Entkoppelstellung sind. Zur Betätigung dieses veränderlichen Ventilhubs weist die Ventilbetätigungsvorrichtung 1 eine weitere Betätigungsscheibe 1 1 b auf, zusätzlich zu einer Betätigungsscheibe 1 1 a, welche die Gesamtheit aus erstem Kopplungselement 3, zweitem Kopplungselement 5 und erstem Gelenk 7 betätigt (in Fig. 21 nicht sichtbar, da verdeckt).
Entsprechend weist die Ventilbetätigungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 21 ein zweites Rückstellelement 27 auf, welches den dritten Kipphebelteil 23 gegen den zweiten Nocken 22 vorspannt. Ein solches zweites Rückstellelement 27 könnte selbstverständlich auch bei der zweiten Variante gemäß der Fig. 20 vorgesehen sein.
Es wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Lehre auch an einer Vielzahl von Abwandlungen der im Vorhergehenden dargestellten Ausführungsformen, Ausführungsbeispiele und Varianten verwirklicht werden kann.
Insbesondere könnten die anderen Ausführungsformen der Ventilbetätigungseinrichtung 1 , welche in den Figuren 6 bis 9, in den Figuren 15 und 16 und den Figuren 18 und 19 dargestellt sind, sowie andere Ausführungsbeispiele der die Kopplungselemente 3, 5 umfassenden Gesamtheiten, welche in den Figuren 10 bis 14 dargestellt sind, in Ventilbetätigungsvorrichtungen 1 zur Übertragung mehrerer Ventilsteuerbewegungen, wie sie in den Figuren 20 und 21 dargestellt sind, zum Einsatz kommen und dabei weitere Varianten der erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsvorrichtung 1 bilden.
Die erfindungsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung 1 kann auch bei obenliegenden Nockenwellen wie auch bei untenliegenden Nockenwellen zum Einsatz kommen. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den im Vorhergehenden dargestellten Ausführungsformen, Ausführungsbeispielen und Varianten lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendung und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste Ventilbetätigungsvornchtung Erster Kipphebel
Erstes Kopplungselement
Zweiter Kipphebelteil
Zweites Kopplungselement Drehachse
Erstes Gelenk
Zweites Gelenk
Drittes Gelenk
Rücksteileinrichtung
, 1 1 a, 1 1 b Betätigungseinrichtung
Sperrelement
Erste Schwenkachse
Zweite Schwenkachse
Dritte Schwenkachse
, 16a, 16b Kraftwirkfläche der Kopplungselemente
Kraftwirkfläche
Erster Abnehmer
Erster Nocken
Ventilstößel
Zweiter Abnehmer
Zweiter Nocken
Dritter Kipphebelteil
Drittes Kopplungselement Viertes Kopplungselement Erstes Rückstellelement
Zweites Rückstellelement, 29 Lauffläche
a, 30b Lasche
, 31 a, 31 b Bohrung
, 32a, 32b Ausnehmung
Raste

Claims

Patentansprüche
1 . Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) zur Betätigung wenigstens eines Ventils einer Hubkolbenmaschine mit veränderlichem Ventilhub, insbesondere einer Brennkraftmaschine, aufweisend:
einen ersten Kipphebelteil (2) mit einem schwenkbaren ersten Kopplungselement (3),
einen zweiten Kipphebelteil (4) mit einem schwenkbaren zweiten Kopplungselement (5),
wobei der erste Kipphebelteil (2) und der zweite Kipphebelteil (4) beide drehbar um eine gemeinsame Drehachse (6) gelagert sind, und wobei eine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse (6) zwischen dem ersten Kipphebelteil (2) und dem zweiten Kipphebelteil (4) übertragbar ist, wenn das erste Kopplungselement (3) und/oder das zweite Kopplungselement (5) in einer Koppelstellung sind.
2. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei keine Drehbewegung um die gemeinsame Drehachse (6) zwischen dem ersten Kipphebelteil (2) und dem zweiten Kipphebelteil (4) übertragbar ist, wenn das erste Kopplungselement (3) und/oder das zweite
Kopplungselement (5) in einer Entkoppelstellung sind.
3. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kipphebelteil (2) und der zweite Kipphebelteil (4) einen faltbaren Ventilhebel bilden, um eine Drehbewegung von einem der
Kipphebelteile (2, 4) zu absorbieren, wenn das erste Kopplungselement (3) und/oder das zweite Kopplungselement (5) in einer Entkoppelstellung sind. 4. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kopplungselement (3) und das zweite Kopplungselement (5) durch ein erstes Gelenk (7) gekoppelt, insbesondere verbunden, sind.
Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kopplungselement (3) mit dem ersten Kipphebelteil (2) durch ein zweites Gelenk (8) und das zweite Kopplungselement (5) mit dem zweiten Kipphebelteil (4) durch ein drittes Gelenk (9) verbunden sind.
Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kopplungselement (3) und/oder das zweite Kopplungselement (5) durch eine Rücksteileinrichtung (10), insbesondere wenigstens eine Feder, vorgespannt sind.
Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren eine Betätigungseinrichtung (1 1 ) aufweisend, welche eingerichtet ist, um wenigstens eines der Kopplungselemente (3, 5), insbesondere über das erste Gelenk (7), zu betätigen.
Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, wobei die Betätigungseinrichtung (1 1 ) eingerichtet ist, zum Entkoppeln der Kipphebelteile (2, 4) in radialer Richtung nach außen in Bezug auf die Drehachse (6) einzuwirken oder zum Koppeln der Kipphebelteile (2, 4) in radialer Richtung nach innen in Bezug auf die Drehachse (6) auf das wenigstens eine der Kopplungselemente (3, 5) einzuwirken.
Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Betätigungseinrichtung (1 1 ) eingerichtet ist, die beiden Koppelungselemente (3, 5) gegen eine Vorspannung einer RückStelleinrichtung (10), insbesondere wenigstens einer Feder, in die Koppelstellung zu drücken.
10. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Betätigungseinrichtung (1 1 ) eingerichtet ist, die beiden
Koppelungselemente (3, 5) gegen eine Vorspannung einer Rücksteileinrichtung (10), insbesondere wenigstens einer Feder, in einer Entkoppelstellung zu halten, in der Weise, dass eine Drehbewegung eines der Kipphebelteile (2, 4) ein Verschwenken der Kopplungselemente (3, 5) gegeneinander und in Bezug auf die
Kipphebelteile (2, 4) bewirken kann.
1 1 . Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Betätigungseinrichtung (1 1 ) eine, insbesondere koaxial mit den Kipphebelteilen (2, 4) angeordnete, Scheibe aufweist, welche auf ihrem Umfang wenigstens zwei verschiedene Radien (r1 , r2) aufweist, eine ersten, kleineren Radius (r1 ) zur Realisierung der Koppelstellung der Koppelungselemente (3, 5) und einen zweiten, größeren Radius (r2) zur Realisierung einer Entkoppelstellung der Koppelungselemente (3, 5), wobei die Scheibe vorzugsweise unabhängig von den
Kipphebelteilen (2, 4) um die Drehachse (6) drehbar ist.
12. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, wobei die Betätigungseinrichtung (1 1 ) eine Rasteinrichtung ist und das wenigstens eine Kopplungselement eine Raste (33) aufweist, welche eingerichtet sind, bei ihrem Zusammenwirken das wenigstens eine Kopplungselement (3, 5) in einer definierten Stellung, insbesondere in der Koppelstellung oder einer Entkoppelstellung, zu halten. 13. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopplungselemente (3, 5) in der Weise ausgebildet sind, um sich in Bezug auf ihre Schwenkbewegung beim Anliegen eines Drehmoments an den Kipphebelteilen 2, 4 in der Koppelstellung gegenseitig zu blockieren. 14. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei eine erste Ebene, in welcher eine zweite Schwenkachse (14) des zweiten Gelenks (8) und eine erste Schwenkachse (13) des ersten Gelenks (7) liegen, und eine zweite Ebene, in welcher eine dritte Schwenkachse (15) des dritten Gelenks (9) und die erste Schwenkachse (13) des ersten Gelenks (7) liegen, in der
Koppelstellung auf einer der Drehachse (6) zugewandten Seite zueinander einen Winkel α von mehr als 180°, vorzugsweise wenigstens etwa 185° aufweisen. 15. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei eine erste Ebene, in welcher eine zweite Schwenkachse (14) des zweiten Gelenks (8) und eine erste Schwenkachse (13) des ersten Gelenks (7) liegen, und eine zweite Ebene, in welcher eine dritte Schwenkachse (15) des dritten Gelenks (9) und die erste Schwenkachse (13) des ersten Gelenks (7) liegen, in der Koppelstellung auf einer der Drehachse (6) zugewandten Seite zueinander einen Winkel α von weniger als 180°, vorzugsweise höchstens etwa 175°, aufweisen. 16. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei das erste Gelenk (7) ein Sperrelement (12), insbesondere ein Bolzen oder eine Kugel, aufweist, welches an beiden Kopplungselementen (3, 5) gelagert wird und die relative Position der beiden Kopplungselemente (3, 5) zueinander wenigstens in der Koppelstellung definiert. Ventilbetatigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 16, wobei das Sperrelement (12) an wenigstens einem der Kopplungselemente (3, 5) verschiebbar, insbesondere in einer länglichen Ausnehmung (32, 32a, 32b) gelagert ist, insbesondere in der Weise, dass sich zwischen dem ersten Kopplungselement (2) und dem zweiten Kopplungselement (4) und/oder zwischen dem Sperrelement (12) und dem ersten oder zweiten Kopplungselement in der Koppelstellung ein Spalt (S) ausbilden kann. 18. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Kopplungselement (3) und/oder das zweite Kopplungselement (5) Kraftwirkflächen (16, 17) aufweisen, welche in der Koppelstellung miteinander oder mit dem Sperrelement (12) in Kontakt kommen können oder in Kontakt sind.
19. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 18, wobei die Kraftwirkflächen (16, 17) Ebenen sind, welche jeweils einen Winkel ß mit einem Betrag kleiner etwa 10° mit einer Radialebene, in welcher die Drehachse (6) und eine erste Schwenkachse (13) eines ersten Gelenks (7) liegen, einschließen, und vorzugsweise wenigstens im
Wesentlichen parallel zu der Radialebene angeordnet sind.
20. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Kraftwirkflächen (16, 17) auf den der Drehachse (6) abgewandten Seite der Kopplungselemente (3, 5) angeordnet sind.
21 . Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das Sperrelement (12) eine Kugel ist und die Kraftwirkfläche (16a) des ersten Kopplungselements (3) und/oder die Kraftwirkfläche (16b) des zweiten Kopplungselements (5) sphärisch ausgebildet sind und in der Weise angeordnet sind, um mit dem Sperrelement (12) zusammenzuwirken.
22. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei das Sperrelement (12) ein zylindrisches Element ist und wobei die Kraftwirkfläche (16) des ersten Kopplungselements (3) und/oder die Kraftwirkfläche (17) des zweiten Kopplungselements (5) hohlzylindrisch ausgebildet ist und in der Weise angeordnet sind, um mit dem Sperrelement (12) zusammenzuwirken.
23. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei das Sperrelement einstückig mit dem ersten Kopplungselement oder mit dem zweiten Kopplungselement ausgebildet ist. 24. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kipphebelteil (2) einen ersten Abnehmer (18), insbesondere einen Rollabnehmer, aufweist, um eine Kontur einer ersten Nocke (19) abzugreifen und der zweite Kipphebelteil (4) einen Ventilstößel (20) aufweist, um das wenigstens eine Ventil zu betätigen, wobei die Ventilbetätigungseinrichtung (1 ) eingerichtet ist, eine Ventilsteuerbewegung von der ersten Nocke (19) auf das wenigstens eine Ventil zu übertragen.
25. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 24, wobei der zweite Kipphebelteil (4) einen zweiten Abnehmer (21 ), insbesondere einen
Rollabnehmer, aufweist, um eine Kontur einer zweiten Nocke (22) abzugreifen.
26. Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 25, einen dritten Kipphebelteil (23) mit einem schwenkbaren dritten Kopplungselement
(24) und einem zweiten Abnehmer (21 ), insbesondere einen Rollabnehmer, aufweisend, um eine Kontur einer zweiten Nocke (22) abzugreifen,
wobei der zweite Kipphebelteil (4) zusätzlich ein schwenkbares viertes Kopplungselement (25) aufweist,
wobei auch der dritte Kipphebelteil (23) drehbar um die Drehachse (6) gelagert ist und eine Drehbewegung zwischen dem dritten Kipphebelteil (23) und dem zweiten Kipphebelteil (4) übertragbar ist, wenn das dritte Kopplungselement (24) und das vierte Kopplungselement (25) in einer Koppelstellung sind.
Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei der erste Kipphebelteil (2) wenigstens in der Entkoppelstellung durch ein erstes Rückstellelement (26) gegen den ersten Nocken (19) vorspannbar ist und/oder der zweite oder dritte Kipphebelteil (4; 24) jeweils wenigstens in der Entkoppelstellung durch ein zweites Rückstellelement (27) gegen den zweiten Nocken (22) vorspannbar ist.
Verfahren zur Betätigung einer Ventilbetätigungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
wobei ausgehend von einer Koppelstellung des ersten und zweiten Kipphebelteils (2, 4) in einem ersten Arbeitsschritt, während welchem der erste und der zweite Kipphebelteil (2, 4) vorzugsweise kraftfrei sind, die Kopplungselemente (3, 5) durch eine Betätigungseinrichtung (1 1 ) in eine Entkoppelstellung geschwenkt werden, und
in einem zweiten Arbeitsschritt Kraft auf die Kipphebelteile (2, 4) ausgeübt wird, so dass die Kopplungselemente (3, 5) weiter bis in eine definierte Endstellung geschwenkt werden.
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