Das genannte System trägt den Grundgedanken, den Hub und die Steuerzeiten der Ventile eines Verbrennungsmotors regelbar zu gestalten. Motoren mit variablem Ven- tiltrieb weisen gegenüber den"normalen"Motoren grosse Vorteile auf. Sie besitzen hervorragende Laufeigenschaften über der ganzen Drehzahlbereich. Der Schadstoff- ausstoss sowie der Kraftstoffverbrauch kann erheblich reduziert werden. Durch die regelbare Gestaltung des Hubs und der Ventilsteuerzeiten können auch mit kleineren Motoren höhere Leistungen erzielt werden. Die gesamte Autoindustrie arbeitet mit grossem Aufwand an dieser gefragten Technik.

Im Stand der Technik ist durch die DE-A-34 43 855 ein Kipphebelsystem bekannt, wel- ches das Übersetzungsverhältnis mit Hilfe einer Zahnstange und einem Zalmsegment verändert. Die US-A-4,438, 736 zeigt ein System, welches zwischen dem Kipphebel und dem Ventil eine Kurvenscheibe enthält. Die US-A-5,937, 809 zeigt ein System, bei dem durch das Verdrehen des Kipphebels um die Nockenwelle die Steuerzeiten veränder- bar sind. Die US-A-5,003, 939 zeigt ein System, bei dem sich die Nockenwelle in einem Exzenter dreht. Durch Verdrehen des Exzenters ist der Ventilhub veränderbar. Die US-A-5,857, 438 zeigt eine hydraulische Ventilhubregelung.

Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich der erfindungsgemässe Kipphebel dadurch aus, das er sehr kompakt und einfach aufgebaut ist. Dies wird dadurch erzielt, dass der Kipphebel für die Ventilbetätigung von Verbrennungsmotoren mehr als eine, vorzugsweise zwei, Drehachsen aufweist, die bei Bedarf anwählbar sind. Die gesamte Mechanik, welche für die Realisierung der variablen Steuerzeit benötigt wird, ist be- reits im Kipphebel integriert. Die Vielzahl der möglichen Ausführungsvarianten er-

möglicht es sogar, Motoren älterer und sogar ganz alter Bauart mit der erfindungsge- mässen Lösung auszustatten (Fig. 13). Neue Motoren können vereinfacht konstruiert werden. Auf technisch komplexe Ventilantriebe, wie sie aus dem zuvor geschilderten Stand der Technik bekannt sind, kann verzichtet werden.

Im Folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen erläutert. Die beschriebene Variante basiert dabei beispielsweise auf einem traditionell amerikanischen V8 Motor mit zentraler Nocken- welle aus dem Jahre 1965. Es zeigen in nicht massstabsgetreuer Darstellung : Fig. 1 einen Kipphebel gemäss der Erfindung im Zusammenwirken mit einem Ventil ; Fig. 2-Fig. 4 Detaildarstellungen des Kipphebels aus Fig. 1 mit jeweils am Kipphebel körper erläuterten Drehpunkten und Hebelarmen ; Fig. 5-Fig. 7 Detaildarstellungen des Kipphebels, insbesondere der Exzenterbuchse und der Hauptwelle mit Anschlagstift ; Fig. 8 und Fig. 9 zwei Darstellungen des kompletten Kipphebels ; Fig. 10 eine zu Fig. 1 analoge Darstellung, die den Kipphebel im belasteten Zustand bei grosser Übersetzung zeigt ; Fig. lla und Fig. llb zwei Diagramme des Ventilhubes und der Steuerzeiten bei unterschiedlichen Kipphebelübersetzungen ; Fig. 12 eine Differenzdarstellung aus der Überlagerung der beiden Diagramme aus Fig. lla und Fig. llb ; Fig. 13 eine auseinandergezogene Ansicht einer Variante des erfindungsgemässen Kipphebels ;

Fig. 14-Fig. 16 eine modifizierte Exzenterbuchse in drei Ansichten ; und Figs. 17 und Fig. 18 zwei Ansichten einer Variante des Mitnehmerstiftes zum Einsatz in Verbindung mit der Exzenterbuchse gemäss Fig. 14-Fig. 16.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Kipphebels umfasst einen Kipphebelkörper 1. Der Kipphebelkörper 1 wird gemäss dem darge- stellten Ausführungsbeispiel durch eine Stossstange 9 angetrieben. In einer alternati- ven Ausführungsvariante kann er auch direkt durch die Nockenwelle angetrieben werden. Eine Kugelpfanne 2 dient zur Aufnahme der Stossstange 9. Die Kugelpfanne 2 sitzt im Presssitz im Kipphebelkörper 1. Sie kann auch eingeschraubt sein. Am gegen- überliegenden Ende des Kipphebelkörpers 1 ist ein Betätigungskopf 4 angeordnet, über den ein Ventil 20 betätigbar ist. Der Kipphebel ist derart ausgebildet, dass er sich in einer ersten Stellung frei um eine Exzenterbuchse 5 drehen kann. Die Exzenterbuch- se 5 ist in eine Zentralbohrung 8 des Kipphebelkörpers eingesetzt und kann sich um einen bestimmten Winkel frei um eine Zentralwelle 6 des Kipphebels drehen. Bei einer Krafteinwirkung weist die Exzenterbuchse 5 die Tendenz auf, sich gegen den Uhrzei- gersinn zu drehen. Ein als Verdrehsicherung vorgesehener Anschlagstift 7 verhindert dies. Dadurch dreht sich der Kipphebel um eine erste Drehachse 10. Ein von einer Druckfeder 12 belasteter Mitnehmerstift 3 wird dabei mittels Öldruck in der Freigabe- position gehalten. Wird der Öldruck auf ein Minimum reduziert, so verbindet der Mit- nehmerstift 3 den Kipphebelkörper 1 mit der Exzenterbuchse 5. Nun dreht sich der Kipphebelkörper 1 zusammen mit der Exzenterbuchse 5 um die Drehachse 11 der Zentralwelle 6.

In Fig. 2 sind die zwei verschiedenen Drehachsen 10 und 11 des Kipphebels am Kipp- hebelkörper 1 jeweils mit einem Ziellcreuz gekennzeichnet Je nachdem, um welchen Drehpunkt der Kipphebel sich dreht, verändert sich das Übersetzungsverhältnis von Kraftarm L1 und Lastarm L2, wie dies in Fig. 3 und Fig. 4 ersichtlich ist.

Fig. 5 und 6 zeigen eine Aufsichts-und eine Schnittdarstellung der Exzenterbuchse 5, die im zusammengesetzten Zustand des Kipphebels von der Zentralbohrung des Kipp-

hebelkörpers aufgenommen wird. Die Exzenterbuchse 5 ist ein wesentliches Element für die Erzielung der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse. Sie ist mit einer axialen Bohrung 13 versehen und besitzt an ihrer Oberfläche eine Ausfräsung 14 mit einer Mitnehmerfläche 15. Eine Ölbohrung 15 erstreckt sich von der Ausfräsung 14 in Richtung der axialen Bohrung 13. Eine Anschlagfläche 17 dient zur Abstützung des Anschlagstifts. Wie aus Fig. 1 und Fig. 7 ersichtlich ist, wird die Exzenterbuchse 5 auf die Zentralwelle 6 mit der Drehachse 11 geschoben und durch den Anschlagstift 7 ge- sichert. Der Anschlagstift 7 und die Anschlagfläche 17 sind in Anlage und verhindern eine Drehung der Exzenterbuchse 5 um die Drehachse 11 der Zentralwelle 6. Diese Verdrehtendenz der Exzenterbuchse 5 ist durch das Drehmoment M verursacht, wel- ches bei der Krafteinwirkung beim Öffnen des Ventils entsteht. Dadurch ist gewähr- leistet, dass die Drehachse des Kipphebels die Drehachse 10 bleibt. Dies ist in Fig. 8 dargestellt. Insbesondere sind aus Fig. 8 auch die beim Öffnen des Ventils auftretenden Kräfte F1-F3 dargestellt, die in dem Drehmoment M resultieren, welches versucht, die Exzenterbuchse 5 zu verdrehen. Solange der federbelastete Mitnehmerstift 3 nicht in Eingriff mit der Mitnehmerfläche 15 kommt kann sich der Kipphebel frei um die Ex- zenterbuchse 5 mit der ersten Drehachse 10 drehen. Die Exzenterbuchse 5 kann sich bezüglich der Zentralwelle 6 nicht verdrehen, da sie vom Anschlagstift 7 blockiert ist.

In diesem Zustand arbeitet der Kipphebel mit kleinem Übersetzungsverhältnis gemäss Fig. 3.

Fig. 9 zeigt den Zustand des Kipphebels, in dem von einem kleinen zu einem grossen Übersetzungsverhältnis umgeschaltet ist, der Kipphebel demnach gemäss Fig. 4 um die Drehachse 11 der Zentralwelle dreht. Der für den Umschaltvorgang veranwortliche Mitnehmerstift 3 ist in Fig. 9 eingekreist hervorgehoben. Dieser ist bei einem im unte- ren Drehzahlbereich laufendem Motor über die Ölbohrung 16 mit Öldruck beauf- schlagt. Der Öldruck wirkt der Federkraft der Druckfeder 12 entgegen und hält den Mitnehmerstift 3 ausser Eingriff mit der Mitnehmerfläche 15 der Exzenterbuchse 5. Der Öldruck stammt beispielsweise vom Ölkreislauf des Motors und wird in die als Hohl- welle ausgebildete Zentralwelle 6 eingespeist. Durch Durchgangsbohrungen in der Zentralwelle gelangt das Öl zum Umschaltmechanismus in den Kipphebeln.

Wird der Lastzustand des Motors so verändert, dass eine Umschaltung auf längere Steuerzeiten und grösseren Ventilhub zweckmässig ist, wird dies vom Motoren- management ausgeführt. Dazu wird ein vorzugsweise elektrisch betätigbares Hydrau- likventil aktiviert, welches den Öldruck im Kipphebelsystem auf ein Minimum redu- ziert, aber immer noch eine ausreichend grosse Schmierung gewährleistet ist. Durch das Verschwinden der Gegenkraft des Öldrucks kann nun die Druckfeder 12 den Mit- nehmerstift 3 in Richtung der Exzenterbuchse 5 drücken. Sobald das Ventil geschlossen ist, ist die Ausfräsung in der Exzenterbuchse 5 freigegeben und der Mitnehmerstift 3 fällt in sie hinein und gelangt in Eingriff mit der Mitnehmerfläche 15. Dadurch ist die Exzenterbuchse 5 mit dem Kipphebelkörper 1 mechanisch verbunden. Dieser Um- schaltvorgang geschieht bei laufendem Motor in Bruchteilen einer Sekunde. Nun dreht sich der Kipphebelkörper 1 zusammen mit der Exzenterbuchse 5 um die Drehachse 11 der Zentralwelle 6. Dadurch weist der Kipphebel für die Ventilbetätigung ein grosses Übersetzungverhältnis gemäss Fig. 4 auf.

Fig. 10 zeigt den Kipphebel bei geöffnetem Ventil. Die Bezugszeichen entsprechen denjenigen in Fig. 1. Durch den Kreis ist hervorgehoben, dass sich die Exzenterbuchse 5 aus dem Anschlag zwischen dem Anschlagstift 7 und der Anschlagfläche 17 ausdre- hen kann. Die Exzentrizität der Exzenterbuchse 5 bestimmt die Ventilhubdifferenz und die Differenz der nominalen Steuerzeiten. Aus einem Vergleich der Fig. 1 und 10 ist der aus der Veränderung der Drehachse resultierende grössere Hub unmittelbar er- sichtlich.

In den Diagrammen in Fig. lla, Fig. llb und Fig. 12 ist der Einfluss der Umschaltung auf die Steuerzeit und auf den Ventilhub ersichtlich. Die in diesem Beispiel verwendete Nockenwelle zeichnet sich durch hohe Leistung im hohen Drehzahlbereich aus. Im niedrigen Drehzahlbereich würde sie ohne Umschaltung auf kurze Steuerzeiten keine zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Das Diagramm in Fig. lla zeigt beispielsweise eine Ventilerhebungskurve bei einem Kipphebelübersetzungsverhältnis 1.5 : 1, was dem Normalfall entspricht. Die Ventilspieleinstellung beträgt 0.55 mm. Die effektive Steuerzeit beträgt 284°. Der effektive Ventilhub beträgt 12.06 mm. Das Diagramm in Fig. llb zeigt den Verlauf des Ventilhubs bei einem Kipphebelübersetzungsverhältnis

von 1.1 : 1. Die Ventilspieleinstellung beträgt wiederum 0.55 mm. Die effektive Steuer- zeit beträgt nun 268° und der effektive Ventilhub beläuft sich auf 8.71 mm. In Fig. 12 sind die beiden Diagramme aus Fig. lla und Fig. llb zusammengefasst, um die Diffe- renzen der effektiven Steuerzeiten und des effektiven Ventilhubs ersichtlich zu ma- chen.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kipphebels in auseinandergezoge- ner Darstellung. Gleiche Bestandteile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen. Der Kipphebelkörper trägt wiederum das Bezugszeichen 1. Der Kipphebelkör- per 1 ist mit einer Zentralbohrung 8 versehen, welche die Exzenterbuchse 5 aufnimmt.

Die Ausfräsung an der Umfangsfläche der Exzenterbuchse 5 trägt das Bezugszeichen 14 und dient zur Aufnahme von zwei Mitnehmerstiften 3, welche in Bohrungen des Kipphebelkörpers 1 geführt sind. Die Druckfedern, welche gleichfalls in den Bohrun- gen sitzen und die Mitnehmerstifte 3 belasten, sind in Fig. 13 nicht dargestellt. Der Betätigungskopf 4 des Kipphebelkörpers 1 ist gegabelt ausgebildet und trägt zwischen den Gabelteilen eine Betätigungsrolle 18, welche über einen Achsstift 19 fixiert ist. Eine Bohrung 26 nimmt den Anschlagstift 7 auf. Die axiale Bohrung 13 in der Exzenterbuch- se 5 nimmt die Zentralwelle 6 auf. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Zen- tralwelle 6 für die Ölzufuhr als Hohlwelle ausgebildet ist. Auf der Zentralwelle 6 sitzt auch ein Stellkörper 20 für die Grundeinstellung des Kipphebels. Dieser ist mit der Exzenterbuchse 5 verbindbar. Der gesamte Kipphebel ist über die Zentralwelle 6 an einem Kipphebelträger 21 mit Durchführungen 22 für die Zentralwelle 6 montiert. Am Kipphebelträger 21 ist eine Ausfräsung 23 vorgesehen, welche die Einstellmöglichkeit des Stellkörpers 6 gewährleistet.

Die in den Fig. 14-Fig. 16 dargestellte Exzenterbuchse trägt wiederum das Bezugszei- chen 5. Die Ausfräsung an der Umfangsfläche der Extenterbuchse 5 ist mit dem Be- zugszeichen 14 versehen. Im Bereich der Mitnehmerfläche der Exzenterbuchse 5 ist eine axiale Aufnahmebohrung 24 für einen Abrollstift 25 vorgesehen. Der Abrollstift 25 besteht vorzugsweise aus einem gehärteten Stahl und ist in einer losen Passung in der Aufnahmebohrung 24 frei drehbar. Die beiden Drehachsen des Kipphebelkörpers sind in der Seitenansicht der Fig. 15 und in der Schnittdarstellung der Fig. 16 mit den Be-

zugszeichen 10 und 11 angedeutet. Mit dem Bezugszeichen 26 ist wiederum die Boh- rung in der Exzenterbuchse 5 bezeichnet, in welche den Anschlagstift 7 (Fig. 13) einge- presst ist.

Fig. 17 und 18 zeigen eine zur Exzenterbuchse gemäss Fig. 14-Fig. 16 gehörige Vari- ante des Mitnehmerstiftes, der wiederum gesamthaft mit dem Bezugszeichen 3 verse- hen ist. Der Mitnehmerstift 3 weist eine angeschliffene Fläche 27 auf. Die angeschliffe- ne Fläche 27 rollt beim Umschaltvorgang über den Abrollstift 25 in der Exzenterbuchse 5 (Fig. 14-16) ab. Die Krümmung der angeschliffenen Fläche 27 ist dabei derart ausge- bildet, dass der Kontakt zwischen dem Mitnehmerstift 3 und dem Abrollstift 25 stets ein Linienkontakt ist. Dadurch wird die Flächenpressung verringert. Auch wird durch die Ausbildung des Mitnehmerstiftes und die modifizierte Exzenterbuchse mit dem Abrollstift ein Verkanten des Mitnehmerstiftes verhindert. Dies verbessert die Um- schalteigenschaften. Die Ausführungsdetails der Kipphebelbestandteile gemäss den Fig. 14-Fig. 18 erlauben es auch, die Exzenterbuchse 5 selbst aus einem ungehärteten Stahl herzustellen. Es genügt, die miteinander in Kontakt kommenden Bestandteile, den Abrollstift 25 und den Mitnehmerstift 3, zu härten. Der modifizierte Mitnehmer- stift 3 weist auch eine Andrehung 28 auf, die zur Aufnahme der Druckfeder dient, die mit leichter Pressung auf die Andrehung 28 geschoben wird. Die Druckfeder ist über eine nicht dargestellte Federkappe fixiert. Somit wird der Mitnehmerstift 3 über die im Presssitz auf der Andrehung 28 sitzende Druckfeder gegen eine Verdrehung gesichert.