DE102008007255A1

DE102008007255A1 - Schaltbarer Ventiltrieb für Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102008007255A1
Application number: DE102008007255A
Authority: DE
Inventors: Richard Orem Best; Lucian Novi Botez; Florin Canton Bugescu; Debora Royal Oak Manther
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2008-08-28
Also published as: US7861681B2; US20080289593A1

Abstract

Schaltbarer Ventiltrieb für Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen mit einer Kipphebeleinrichtung (1), in die mittels wenigstens eines Nockens (2a, 2b), eines Stößels oder dgl. eine Kippbewegung um eine Kipphebelachse (3) einleitbar ist, die auf wenigstens ein Ventil (4) übertragbar ist, wobei die Kipphebeleinrichtung (1) aus wenigstens einem mit dem Nocken (2) in Wirkverbindung stehenden Nockenhebelteil (5) und einem mit dem Ventil (4) in Wirkverbindung stehenden Ventilhebelteil (6) gebildet ist, welche um die der Kipphebelachse (3) kippbar aufgenommen sind, wobei zwischen Nockenhebelteil (5) und dem Ventilhebelteil (6) eine Kupplungseinrichtung ausgebildet ist, um die Übertragung der Kippbewegung wahlweise zu schließen und zu trennen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen schaltbaren Ventiltrieb für Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen mit einer Kipphebeleinrichtung, in die mittels wenigstens eines Nockens, eines Stößels oder dergleichen eine Kippbewegung um eine Kipphebelachse einleitbar ist, die auf wenigstens ein Ventil übertragbar ist, wobei die Kipphebeleinrichtung aus wenigstens einem mit dem Nocken in Wirkverbindung stehenden Nockenhebelteil und einem mit dem Ventil in Wirkverbindung stehenden Ventilhebelteil gebildet ist und die Hebelteile um die Kipphebelachse kippbar aufgenommen sind.
Schaltbare Ventiltriebe werden eingesetzt, um einzelne Ventile bezüglich ihrer Betätigung abzuschalten, so dass diese in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vorübergehend außer Betrieb gesetzt werden. Der Betrieb der Ventile erfolgt über Kipphebeleinrichtungen, welche eine Kippbewegung um eine Kipphebelachse ausführen. Die Kipphebeleinrichtung wird über einen Nocken, einen Stößel oder dergleichen in die Kipphebeleinrichtung eingeleitet, wobei unter Verwendung eines Nockentriebes die Kipphebeleinrichtung wenigstens einen Teil aufweist, der mit dem Nocken in Wirkverbindung steht, und einen weiteren Teil umfasst, der mit dem Ventil in Wirkverbindung steht. Daher ist die Kipphebeleinrichtung unterteilbar in einen Nockenhebelteil und einen Ventilhebelteil, welche meist struktur- und materialeinheitlich und somit untrennbar verdrehfest miteinander ausgeführt sind. Das Ventil führt eine Hubbewegung aus, welche entweder hinsichtlich ihrer Steuerzeiten oder hinsichtlich der Größe des Ventilhubs verschiedenartig angesteuert werden können. Hierzu existieren spezielle Nockentriebe, welche durch geometrische Änderung der zusammenwirkenden Komponenten zueinander beispielsweise den Ventilhub variabel einstellbar oder auch die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile veränderbar machen.
Stand der Technik
Aus der Patentschrift DE 42 38 325 ist eine gattungsgemäßer schaltbarer Ventiltrieb für Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen mit einer Kippehebeleinrichtung bekannt. Hierin ist eine ein- und ausschaltbare Mitnehmereinrichtung mit Mitnehmern offenbart, die als Kugeln ausgeführt sind. Die Mitnehmereinrichtung ist zwischen der Kipphebeleinrichtung und einem Stößelelement angeordnet, welches die Kippbewegung in den Kipphebel einleitet. Wird die Mitnehmereinrichtung abgeschaltet, so wird die Bewegung des Stößelelements nicht auf den Kipphebel übertragen. Erst bei Einrasten der Kugelelemente liegt eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Stößelelement und dem Kipphebel vor, so dass die Bewegung übertragen wird. Die Kugelelemente greifen in eine Gegenkontur ein, die im Kipphebel selbst ausgebildet ist. Mittels eines Sperrkörpers werden die Kugeln in der Schließstellung in der Gegenkontur gehalten, so dass ein Formschluss gebildet wird. Der fluidisch betätigbare Sperrkörper weist eine Nutengeometrie auf, so dass bei einer Betätigung des Sperrkörpers die Nutengeometrie mit den Kugelelementen derart in Übereinstimmung gebracht werden kann, dass die Kugelelemente in die Nutengeometrie einrasten und somit aus der Gegenkontur im Kipphebel herausgeführt wer den. Damit wird die Freigabestellung der Mitnehmereinrichtung erzeugt, so dass die Bewegung nicht mehr übertragen wird.
Die aus dem Stand der Technik bekannten schaltbaren Ventiltriebe sind mit dem Problem behaftet, dass diese aus einer Vielzahl von Einzelteilen gebildet werden, wobei die Anordnung der Mitnehmereinrichtung großen dynamischen Belastungen ausgesetzt ist. Ferner ist die Mitnehmereinrichtung lediglich auf ein Ein- und Ausschalten eines Ventils ausgelegt, so dass eine wechselseitige Betätigung eines Ventils über mehrere, verschieden ausgebildete Nocken nicht möglich ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen schaltbaren Ventiltrieb für Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen zu schaffen, welcher einen einfachen Aufbau aufweist und das Betreiben eines Ventils mittels verschiedener Nocken ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem schaltbaren Ventiltrieb für Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zwischen dem wenigstens einen Nockenhebelteil und dem Ventilhebelteil eine Kupplungseinrichtung ausgebildet ist, um die Übertragung der Kippbewegung wahlweise zu schließen oder zu trennen.
Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, die Kipphebeleinrichtung, umfassend den Ventilhebelteil und den Nockenhebelteil, zweiteilig auszuführen, so dass der Kipphebelteil vom Nockenhebelteil wahlweise getrennt oder eingekuppelt werden kann. Dadurch wird ein schaltbarer Ventiltrieb geschaffen, wel cher es ermöglicht, den Betrieb eines Ventils durch Trennung des Ventilhebelteils vom Nockenhebelteil beliebig außer Betrieb zu setzen und wieder in Betrieb zu nehmen. Wenn das Ventil außer Betrieb gesetzt ist, führt lediglich der Nockenhebelteil eine Kippbewegung aus, weil dieser unverändert vom Nocken, vom Stößel oder dergleichen angetrieben wird. Jedoch wird die Bewegung nicht auf den Ventilhebelteil übertragen, da die Kupplungseinrichtung die Bewegung des Nockenhebelteils vom Ventilhebelteil trennt. Erst bei erneutem Schließen der Kupplungseinrichtung wird die Kippbewegung wieder auf den Ventilhebelteil übertragen und kann das Ventil wieder in Betrieb nehmen. Sowohl die Kippbewegung des Nockenhebelteils als auch die Kippbewegung des Ventilhebelteils erfolgt dabei um die Kipphebelachse, so dass beide Teile konzentrisch zueinander auf der Kipphebelachse selbst angeordnet sind.
Vorteilhafterweise ist die Kupplungseinrichtung fluidisch betätigbar. Die fluidische Betätigung kann entweder mittels eines Drucköls erfolgen, wobei auch eine pneumatische Betätigung eine mögliche Variante darstellt. Dabei ist es möglich, die Kupplungseinrichtung derart auszurichten, dass das Ventil außer Betrieb gesetzt wird, wenn der Fluiddruck der Kupplungseinrichtung zugeführt wird, und erst bei Rückführung des Fluiddrucks das Ventil wieder in Betrieb gesetzt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Kupplungseinrichtung umfasst wenigstens einen Klemmkörper, welcher zwischen einer Einrastposition und einer Freigabeposition bewegbar ist. Der Klemmkörper ist vorteilhafterweise als Kugelelement ausgeführt und ist in einer Aufnahmebohrung eingesetzt, die radial im Ventilhebelteil eingebracht ist. Die radiale Ausrichtung der Aufnahmebohrung beschreibt einen Verlauf der Bohrung, welche senkrecht, d. h. orthogonal zur Kipphebelachse angeordnet ist. Die Einnahme der Einrastposition bzw. der Freigabeposition des Kugelelements erfolgt dabei durch eine Bewegung des Kugelelements innerhalb der Aufnahmebohrung in radialer Richtung.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Kugelelement zur Einnahme der Einrastposition in der Aufnahmebohrung radial nach außen bewegbar ist, und dieses in eine im Nockenhebelteil eingebrachte taschenförmige Vertiefung einrastet, um einen Formschluss zur Übertragung der Kippbewegung zwischen dem Nockenhebelteil und dem Ventilhebelteil zu schaffen. In der Einrastposition ist der Ventilhebelteil mit dem Nockenhebelteil verdrehfest verbunden, wobei in der Freigabeposition die Verbindung unterbrochen ist. Die taschenförmige Vertiefung ist innenseitig im Nockenhebelteil eingebracht, so dass sich das Kugelelement derart tief in die taschenförmige Vertiefung hineinbewegen kann, dass ein hinreichender Formschluss geschaffen ist, um die Kippbewegung zu übertragen. Soll die Übertragung unterbrochen werden, so wird das Kugelelement erneut aus der taschenförmigen Vertiefung herausgeführt, so dass der Formschluss aufgehoben ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform beschreibt wenigstens einen Nockenhebelteil und einen Ventilhebelteil, welche auf einer gemeinsamen Aufnahmewelle verkippbar aufgenommen sind, die sich um die Kipphebelachse erstrecht. Das Kugelelement grenzt dabei radial innenseitig an einen Stellkolben an, der hülsenförmig ausgebildet ist und die Aufnahmewelle radial umschließt. Der Stellkolben ist in Gestalt einer Hülse ausgebildet, die auf der Aufnahmewelle dichtend geführt ist. Der Stellkolben wirkt mit den Kugelelementen zusammen und kann aufgrund seiner geometrischen Ausbildung des Außenumfangs die Kugelelemente in radialer Richtung versetzen.
Dies erfolgt über wenigstens eine umfangsseitig eingebrachte Nutengeometrie im Stellkolben, in die ein zugeordnetes Kugelelement radial nach innen hinein bewegbar ist, um den Formschluss zur Übertragung der Kippbewegung zwischen dem Nockenhebelteil und dem Ventilhebelteil zu lösen, wobei die Übereinbringung der Nutengeometrie mit dem Kugelelement mittels einer axialen Verschiebung des Stellkolbens erfolgt. Durch die radiale Beweglichkeit der Kugelelemente können diese entweder innerhalb der taschenförmigen Vertiefung eingebracht sein oder die Kugelelemente werden in die Nutengeometrie eingebracht, die sich umfangsseitig am Stellkolben befindet. Dabei stehen sich die taschenförmige Vertiefung im Nockenhebelteil und die Nutengeometrie im Stellkolben lediglich in der Freigabeposition gegenüber, so dass das Kugelelement in die Nutengeometrie überführt wird. Wird der Stellkolben axial verschoben, so stehen sich die Nutengeometrie und die taschenförmige Vertiefungen nicht mehr gegenüber, so dass das Kugelelement in die taschenförmige Vertiefung hineingedrückt wird, um den Formschluss zu bilden. Damit ist die Einrastposition erreicht, und das Ventil wird über den zugeordneten Nocken in Betrieb genommen.
Vorteilhafterweise grenzt der Stellkolben mit einer axialen Endfläche an eine im Ventilhebelteil eingebrachte Druckmittelkammer an, wobei der Stellkolben mittels einer Druckbeaufschlagung der Druckmittelkammer axial in Richtung der Kipphebelachse gegen eine Rückstellfeder bewegbar ist. Durch die Anordnung der Druckmittelkammer auf der einen Seite des Stellkolbens und der Kraftbeaufschlagung der Rückstellfeder auf der gegenüberliegenden Seite des Stellkolbens wird eine monostabile Anordnung des Stellkolbens geschaffen, so dass bei einer Druckbeaufschlagung der Druckmittelkammer der Stellkolben gegen die Kraft der Rückstellfeder bewegt wird. Dabei kann die druckbeaufschlagte Position des Stellkolbens entweder die Einrastposition oder die Freigabeposition darstellen.
Es ist von Vorteil, dass einem Ventilhebelteil zwei Nockenhebelteile zugeordnet sind, welche jeweils mittels einer Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Übertragung der Kippbewegung des ersten Nockenhebelteils oder des zweiten Nockenhebelteils verdrehfest mit dem Ventilhebelteil verbindbar sind. Die wahlweise Kraftübertragung entweder eines ersten Nockenhebelteils oder eines zweiten Nockenhebelteils erfolgt durch eine vorliegende oder nicht vorliegende Druckbeaufschlagung, so dass eine erste Kupplungseinrichtung zwischen dem Ventilhebelteil und dem ersten Nockenhebelteil einrastet bzw. ausrastet, oder wechselweise ein zweiter Nockenhebelteil über eine zweite Kupplungseinrichtung mit dem Ventilhebelteil verbindbar ist, welche ebenfalls wechselweise ein- oder ausrastet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung umfasst Druckmittelkammern, welche über Fluidzufuhrkanäle fluidisch beaufschlagbar sind, wobei bei gleich zeitiger Druckbeaufschlagung der jeweiligen Druckmittelkammern ein erster Stellkolben in eine Schließposition und ein zweiter Stellkolben in eine Öffnungsposition bringbar ist. Wenn beide Druckmittelkammern, die an die jeweiligen Stellkolben angrenzen, druckbeaufschlagt sind, so befindet sich der erste Stellkolben in einer Schließposition und der zweite Stellkolben in einer Öffnungsposition. Dies kann beispielsweise schon dadurch erreicht werden, dass bei der entsprechend monostabilen Anordnung des Stellkolbens die Position der umlaufenden Nutengeometrie derart angeordnet ist, dass diese beim ersten Stellkolben mit der taschenartigen Vertiefung übereingebracht ist und in der zweiten Anordnung bei einer Druckbeaufschlagung nicht übereingebracht ist.
Vorteilhafterweise sind auf dem Umfang der Kupplungseinrichtung zwei, drei, vier oder mehr Kugelelemente und jeweils zugeordnete Aufnahmebohrungen gleich beabstandet zueinander angeordnet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine dreifache Anordnung der Kugelelemente in den jeweils zugeordneten Aufnahmebohrungen beschränkt, sondern es kann ein Kugelelement, zwei Kugelelemente, drei Kugelelemente oder jede beliebige Anzahl von Kugelelementen in jeweils zugeordneten Aufnahmebohrungen vorgesehen sein. Dabei ist auch eine Gleichverteilung der Kugelelemente nicht zwingend notwendig, so dass die jeweiligen Abstände der Kugelelemente zueinander auch unterschiedlich ausgeführt sein können.
Weiterhin ist von Vorteil, dass im mit dem ersten Nockenhebeiteil zusammenwirkenden ersten Nocken eine andere Hubinformation abgelegt ist als im mit dem zweiten Nockenhebeiteil zusammenwirkenden zweiten Nocken, sodass mittels des wahlweisen Umschaltens der Wirkverbindung des Ventilhebelteils mit dem ersten oder mit dem zweiten Nockenhebeiteil unterschiedliche Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhübe einstellbar sind. Damit wird erreicht, dass mittels des wahlweisen Umschaltens der Wirkverbindung des Ventilhebelteils mit dem ersten oder alternativ mit dem zweiten Nockenhebeiteil unterschiedliche Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhübe einstellbar sind. Verschiedene Ventilhübe sind über verschieden große Nockengeometrien erzeugbar, wobei verschiedene Ventilsteuerzeiten die Umfangsposition der Nocken auf der Nocken welle bedingen. Somit kann in Abhängigkeit von dem Betriebszustand bzw. dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine entweder eine erste Ventilsteuerzeit mit einem ersten Ventilhub eingestellt werden oder wahlweise eine zweite Ventilsteuerzeit mit einem größeren oder kleineren Ventilhub. Damit kann zumindest in zwei-stufiger Form die Ventilsteuerzeit des betriebenen Ventils an den Betriebspunkt der Brennkraftmaschine angepasst werden.
Ferner ist es von Vorteil, dass der Ventilhebelteil wahlweise mit dem ersten Nockenhebelteil, mit dem zweiten Nockenhebelteil oder mit keinem der Nockenhebeiteile im Kraftfluss ist, um eine Ventilabschaltung zu schaffen. Damit ist das betreffende Ventil abschaltbar, was in Abhängigkeit vom Betriebspunkt und dem Lastzustand der Brennkraftmaschine Vorteile bringen kann. Ferner können die Stellkolben mittels fluidischer Beaufschlagung wie einem Drucköl oder mittels eines elektrisch betriebenen Aktuators wie einem Elektromagneten betätigt werden, um jeweilige Vorteile der verschiedenen Antriebsarten nutzen zu können.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiel
Es zeigt:
1 eine quergeschnitte Seitenansicht einer Kipphebeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Ventilhebelteil, an welchem seitlich benachbart sowohl ein erster Nockenhebelteil als auch ein zweiter Nockenhebelteil angeordnet ist;
2 eine perspektivische Ansicht der Kipphebeleinrichtung, wobei die Nockenhebelteile und die Ventilhebelteile in einer voneinander getrennten Position dargestellt sind; und
3 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kipphebeleinrichtung mit einem Nockenhebelteil, innerhalb dessen die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung gezeigt ist.
Die Kipphebeleinrichtung 1 in 1 erstreckt sich um eine Kipphebelachse 3 und ist auf einer Aufnahmewelle 10 aufgenommen. Die Kipphebeleinrichtung 1 wird durch die Nocken 2a und 2b angeregt, welche auf einer sich drehenden Nockenwelle 16 angeordnet sind. Linksseitig ist der Nocken 2a dargestellt, und rechtsseitig der Nocken 2b. Wie erkennbar, greifen Rollenelemente 17a und 17b die Hubinformation von den zugeordneten Nocken 2a und 2b ab, und versetzen einen jeweiligen Nockenhebelteil 5a bzw. 5b, in denen die zugeordneten Rollenelemente 17a und 17b eingebracht sind, in eine Kippbewegung. Diese Kippbewegung erfolgt um die Kipphebelachse 3, so dass die Nockenhebelteile 5a und 5b auf der Aufnahmewelle 10 drehbar aufgenommen sind. Nicht dargestellte Rückhubfedern bewegen die jeweiligen Nockenhebelteile 5a und 5b gegen die Nocken 2a und 2b. Zwischen den beiden Nockenhebelteilen 5a und 5b ist ein Ventilhebelteil 6 angebracht, wobei zwischen dem Ventilhebelteil 6 und sowohl dem linksseitigen Nockenhebelteil 5a als auch dem rechtsseitigen Nockenhebelteil 5b eine jeweilige Kupplungseinrichtung angeordnet ist. Die Kupplungseinrichtung ermöglicht es, die Nockenhebelteile 5a bzw. 5b entweder verdrehfest mit dem Ventilhebelteil 6 zu verbinden oder die Verbindung zu trennen, so dass die Kippbewegung des Nockenhebelteils 5a, 5b nicht auf den Ventilhebelteil 6 übertragen wird. Das Ventilhebelteil 6 wirkt mit dem Ventil 4 zusammen, wobei die Rückstellbewegung des Ventithebelteils 6 mittels einer Rückstellfeder 18 erfolgt.
Die Kupplungseinrichtungen sind derart ausgebildet, die Nockenhebelteile 5a und 5b wahlweise mit dem Ventilhebelteil 6 verdrehfest zu verbinden, so dass die Kippbewegung auf das Ventil 4 übertragen wird. Dies erfolgt mittels jeweiliger Kugelelemente 7, die einen Formschluss zwischen den Hebelteilen 5 und 6 erzeugen. Linksseitig ist eine Kupplungseinrichtung dargestellt, welches das Kugelelement 7 umfasst, das sich in einer taschenartigen Vertiefung 9 befindet, welche im Nockenhebelteil 5 eingebracht ist. Indem ferner das Kugelelement 7 innerhalb einer Aufnahmebohrung 8 im Ventilhebelteil 6 eingebracht ist, ist ein Formschluss zwischen dem Nockenhebelteil 5a und dem Ventilhebelteil 6 geschaffen. In der Schnittebene ist lediglich ein einziges Kugelelement 7 dargestellt, wobei gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für jede Kupplungseinrichtung drei umfangsseitig gleich verteilt angeordnete Kugelelemente 7 vorhanden sind.
Innenseitig grenzt das Kugelelement 7 gemäß der Darstellung an einen ersten Stellkolben 11a an, wobei die Außenkontur des Stellkolbens 11a das Kugelelement 7 in die Vertiefung 9 hineindrückt. Damit befindet sich der Stellkolben 11a in einer Schließposition, so dass das Kugelelement 7 eingerastet ist und eine Drehbewegung bzw. Kippbewegung des Nockenhebelteils 5a auf den Ventilhebelteil 6 übertragen wird. Folglich wird gemäß der Darstellung das Ventil 4 durch den Nocken 2a in eine Hubbewegung versetzt.
Die rechtsseitige Kupplungseinrichtung, welche den Nockenhebelteil 5b mit dem Ventilhebelteil 6 verbindbar macht, befindet sich in einer Freigabeposition. Das Kugelelement 7 ist nicht in die taschenförmige Vertiefung 9 innerhalb des Nockenhebelteils 5b eingebracht, so dass kein Formschluss erzeugt ist. Damit kann sich das Nockenhebelteil 5b in einer Kippbewegung um die Kipphebelachse 3 bewegen, wobei die Bewegung nicht auf dem Ventilhebelteil 6 übertragen wird. Das Herausführen des Kugelelements 7 aus der taschenförmigen Vertiefung 9 erfolgt durch eine geometrische Ausgestaltung des Stellkolbens 11b, welche umfangsseitig angeordnet eine Nutengeometrie 12 umfasst, in die das Kugelelement 7 einrücken kann. Wird die Nutengeometrie 12 durch eine axiale Verschiebung des Stellkolbens 11b mit der Position der taschenförmigen Vertiefung 9 innerhalb des Nockenhebelteils 5b in Übereinstimmung gebracht, so wird das Kugelelement 7 aus der taschenförmigen Vertiefung 9 herausgeführt und die formschlüssige Verbindung ist gelöst.
Die axiale Verschiebung der Stellkolben 11 erfolgt über an diese endseitig angrenzende Druckmittelkammern 13, welche über Fluidzufuhrkanäle 15 druck beaufschlagbar sind. Die Geometrien der Stellkolben 11a und 11b sind jedoch derart unterschiedlich geschaffen, dass bei einer Fluidbeaufschlagung des Stellkolbens 11a das Kugelelement 7 in eine Freigabeposition überführt wird, wobei bei einer Fluidbeaufschlagung des Stellkolbens 11b das zugeordnete Kugelelement 7 in die taschenförmige Vertiefung 9 hineingedrückt wird, so dass eine Einrastposition geschaffen ist. Die Stellkolben 11a und 11b sind in einer monostabilen Anordnung gezeigt, wobei zur Rückführung eine Rückstellfeder 14 die Stellkolben 11a und 11b in Richtung der Druckmittelkammern 13 drückt.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kipphebeleinrichtung 1, wobei wiederum die Nocken 2a und 2b gezeigt sind, welche auf der Nockenwelle 16 angeordnet sind. Gemäß der Darstellung ist deutlich erkennbar, dass der linksseitig dargestellte Nocken 2a kleiner ausgebildet ist als der rechtsseitig dargestellte Nocken 2b. Damit wird durch den linksseitigen Nocken 2a eine kleinere Hubbewegung im Ventil 4 erzeugt als durch den Nocken 2b auf der rechten Seite. Der Nocken 2b wirkt mit dem Ventil 4 über eine verdrehfeste Verbindung des Nockenhebelteils 5b mit dem Ventilhebelteil 6 zusammen, wobei zur Wirkverbindung des Nockens 2a mit dem Ventil 4 der Nockenhebelteil 5b mit dem Ventilhebelteil 6 einrasten muss, um die Drehbewegung zu übertragen. Aufgrund der Explosionsdarstellung sind die Komponenten voneinander getrennt dargestellt, so dass im Nockenhebelteil 5a die taschenförmigen Vertiefungen 9 deutlich erkennbar sind. Ferner ist erkennbar, dass die Aufnahmewelle 10 sowohl die Nockenhebelteile 5a und 5b, als auch den Ventilhebelteil 6 aufnimmt. Innerhalb des Ventilhebelteils 6 sind Aufnahmebohrungen 8 eingebracht, in welchen Kugelelemente 7 angeordnet sind. Diese wirken innenseitig mit den Stellkolben 11a und 11b zusammen, wobei die Stellkolben wiederum durch zugeordnete Rückstellfedern 14 axial verschiebbar sind.
3 zeigt eine Detailansicht der Anordnung der Kugelelemente 7 innerhalb des Ventilhebelteils 6. Ferner sind die taschenförmigen Vertiefungen 9 dargestellt, welche im Nockenhebelteil 5 eingebracht sind. Gemäß der Darstellung befinden sich die Kugelelemente 7 in einer Einrastposition, so dass eine Drehbewegung zwischen dem Nockenhebelteil 5 und dem geschnittenen und daher nur teilweise dargestellten Ventilhebelteil 6 übertragen wird. Beide Hebelteile 5 und 6 sind drehbar auf einer Aufnahmewelle 10 aufgenommen, welche ebenfalls geschnitten dargestellt ist. Deutlich erkennbar ist der ringförmige Stellkolben 11, welcher die Aufnahmewelle 10 auf dem vollen Umfang umschließt. Eine Rückstellfeder 18 dient zum Rückstellen des Nockenhebelteils 5 gegen eine – hier nicht näher dargestellte – Nocke, welche mit dem Rollenelement 17 als Abgriffselement in Wirkverbindung steht.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. So ist die Geometrie der Klemmkörper nicht auf eine Kugelgeometrie beschränkt, sondern es sich alle möglichen verschiedenartigen Geometrien denkbar. Beispielsweise sind Zylinderstifte eine mögliche Alternative zu einem kugelförmigen Klemmkörper, so dass die Zylinderstifte in ebenfalls zylindrische taschenartige Vertiefungen 9 einrasten können. Ferner kann der Stellkolben 11 alternativ zu einer Nutengeometrie 12 auch eine Kegelform oder dergleichen aufweisen, um über den Kegelwinkel den Klemmkörper in die Vertiefung zu drücken.

1: Kipphebeleinrichtung
2: Nocken
3: Kipphebelachse
4: Ventil
5: Nockenhebelteil
6: Ventilhebelteil
7: Kugelelement
8: Aufnahmebohrung
9: taschenförmige Vertiefung
10: Aufnahmewelle
11: Stellkolben
12: Nutengeometrie
13: Druckmittelkammer
14: Rückstellfeder
15: Fluidzufuhrkanal
16: Nockenwelle
17: Rollenelement
18: Rückstellfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4238325 [0003]

Claims

Schaltbarer Ventiltrieb für Ladungswechselventile von Brennkraftmaschinen mit einer Kipphebeleinrichtung (1), in die mittels wenigstens eines Nockens (2a, 2b) sowie eines Stößels eine Kippbewegung um eine Kipphebelachse (3) einleitbar ist, die auf wenigstes ein Ventil (4) übertragbar ist, wobei die Kipphebeleinrichtung (1) aus wenigstens einem mit dem Nocken (2a, 2b) in Wirkverbindung stehenden Nockenhebelteil (5a, 5b) und einem mit dem Ventil (4) in Wirkverbindung stehenden Ventilhebelteil (6) gebildet ist, welche um die Kipphebelachse (3) kippbar aufgenommen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen Nockenhebelteil (5a, 5b) und dem Ventilhebelteil (6) eine Kupplungseinrichtung ausgebildet ist, um die Übertragung der Kippbewegung wahlweise zu schließen oder zu trennen.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung fluidisch betätigbar ist.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung wenigstens einen Klemmkörper umfasst, welcher zwischen einer Einrastposition und einer Freigabeposition bewegbar ist.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmkörper als Kugelelement (7) ausgebildet ist und in einer radial im Ventilhebelteil (6) eingebrachten Aufnahmebohrung (8) aufgenommen ist.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelelement (7) zur Einnahme der Einrastposition in der Aufnahmebohrung (8) radial nach außen bewegbar ist, und dieses in eine im Nockenhebelteil (5a, 5b) eingebrachte taschenförmige Vertiefung (9) einrastet, um einen Formschluss zur Übertragung der Kippbewegung zwischen dem Nockenhebelteil (5a, 5b) und dem Ventilhebelteil (6) zu schaffen.
Schaltbarer Ventiltrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Nockenhebelteil (5a, 5b) und der Ventilhebelteil (6) auf einer sich um die Kipphebelachse (3) erstreckenden Aufnahmewelle (10) verkippbar aufgenommen sind, und dass das Kugelelement (7) radial innenseitig an einen Stellkolben (11) angrenzt, der hülsenförmig ausgebildet ist und die Aufnahmewelle (10) radial umschließt.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (11) wenigstens eine umfangsseitig eingebrachte Nutengeometrie (12) umfasst, in die ein zugeordnetes Kugelelement (7) radial nach innen hinein bewegbar ist, um den Formschluss zur Übertragung der Kippbewegung zwischen dem Nockenhebelteil (5a, 5b) und dem Ventilhebelteil (6) zu lösen, wobei die Übereinbringung der Nutengeometrie (12) mit dem Kugelelement (7) mittels einer axialen Verschiebung des Stellkolbens (11) erfolgt.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (11) mit einer axialen Endfläche an eine im Ventilhebelteil (6) eingebrachte Druckmittelkammer (13) angrenzt, und der Stellkolben (11) mittels einer Druckbeaufschlagung der Druckmittelkammer (13) axial in Richtung der Kipphebelachse (3) gegen eine Rückstellfeder (14) bewegbar ist.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einem Ventilhebelteil (6) zwei Nockenhebelteile (5a, 5b) zugeordnet sind, welche jeweils mittels einer Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Übertragung der Kippbewegung des ersten Nockenhebelteils (5a) oder des zweiten Nockenhebelteils (5b) verdrehfest mit dem Ventilhebelteil (6) verbindbar sind.
Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur fluidischen Beaufschlagung der Druckmittelkammern (13) in der Aufnahmewelle (10) eingebrachte Fluidzufuhrkanäle (15) vorgesehen sind, wobei bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung der jeweiligen Druckmittelkammern (13) ein erster Stellkolben (11a) in eine Schließposition und ein zweiter Stellkolben (11b) in eine Öffnungsposition bringbar ist, wobei der Ventilhebelteil (6) wahlweise mit dem ersten Nockenhebelteil (5a), mit dem zweiten Nockenhebelteil (5b) oder mit keinem der Nockenhebelteile (5a, 5b) im Kraftfluss ist, um eine Ventilabschaltung zu schaffen.
Schaltbarer Ventiltrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Umfang der Kupplungseinrichtung mindestens zwei Kugelelemente (7) und eine entsprechende Anzahl zugeordneter Aufnahmebohrungen (8) gleich beabstandet zueinander angeordnet sind.
Schaltbarer Ventiltrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im mit dem ersten Nockenhebelteil (5a) zusammenwirkenden ersten Nocken (2a) eine andere Hubinformation abgelegt ist als im mit dem zweiten Nockenhebelteil (5b) zusammenwirkenden zweiten Nocken (2b), so dass mittels des wahlweisen Umschaltens der Wirkverbindung des Ventilhebelteils (6) mit dem ersten oder mit dem zweiten Nockenhebelteil (5a, 5b) unterschiedliche Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhübe einstellbar sind.
Schaltbarer Ventiltrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkolben (11a, 11b) mittels fluidischer Beaufschlagung oder mittels eines elektrisch betriebenen Aktuators betätigt sind.