Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schaltbare Betätigungsvorrichtung für ein Hubventil ei ner Brennkraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine schaltbare Betätigungsvor richtung für ein Ladungswechselventil einer Brennkraftmaschine, das zwischen einer Schließ- und Offenstellung mittelbar durch einen Nocken einer Nockenwelle periodisch bewegbar ist. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Brennkraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Betätigungsvorrichtung.

Bei Brennkraftmaschinen kann in Situationen, in denen nicht das volle Antriebsmoment der Brennkraftmaschine benötigt wird, durch Deaktivierung der Einspritzung einzelner Zylinder der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine gesenkt werden. Wird hierbei zusätzlich auch der Gaswechsel in den entsprechenden Zylindern deaktiviert, kann der Kraftstoffverbrauch noch weiter gesenkt werden, da dann keine Gaswechselarbeit verrichtet werden muss. Gleichzeitig wird durch das Deaktivieren des Gaswechsels auch ein Auskühlen des Abgasnachbehand lungssystems, insbesondere im Schwachlastbetrieb, verringert.

Um nun ein derartiges gezieltes Deaktivieren des Gaswechsels einzelner Zylinder zu ermög lichen, sind im Stand der Technik verschiedene Systeme mit Kipphebel- oder Schlepphebel kombinationen bekannt. Nachteilig an den bekannten Systemen ist jedoch oftmals, dass große Belastungen an den Lagern bzw. den einzelnen Bauteilen auftreten und/oder dass für ein De aktivieren bzw. Aktivieren viele oder große Bauteile bewegt werden müssen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Lösung zum gezielten Deaktivieren des Gaswechsels einzelner Zylinder einer Brennkraftma schine bereitzustellen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine (ab)schaltbare Betätigungsvorrichtung für ein Hubventil einer Brennkraftmaschine bereitzu stellen, die mit wenigen belasteten, d. h. insbesondere nicht durch Momente belasteten, Bau teilen realisiert werden kann.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine schaltbare Betätigungsvorrichtung, eine Brennkraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezug nahme auf die Figuren näher erläutert.

Die erfindungsgemäße schaltbare Betätigungsvorrichtung für ein Hubventil einer Brennkraft maschine umfasst einen zweiteiligen Kipphebel zur Betätigung des Hubventils. Dieser weist ein schwenkbar um eine Kipphebelachse gelagertes erstes Kipphebelteil auf, an dem eine, vorzugsweise hohlzylinderförmige, Lagerhülse konzentrisch zur Kipphebelachse befestigt ist. Ferner umfasst der zweiteilige Kipphebel ein schwenkbar auf der Lagerhülse gelagertes zwei tes Kipphebelteil. Mit anderen Worten kann die mit dem ersten Kipphebelteil befestigte Lager hülse somit als Gleitlager für das zweite Kipphebelteil dienen. Weiterhin umfassen sowohl das erste wie auch das zweite Kipphebelteil jeweils eine Ausnehmung, vorzugsweise in Form einer sich parallel zur Kipphebelachse erstreckenden Nut. Zur besseren Unterscheidbarkeit der bei den Ausnehmungen soll dabei im Folgenden die Ausnehmung des ersten Kipphebelteils als „erste“ Ausnehmung und die Ausnehmung des zweiten Kipphebelteils als„zweite“ Ausneh mung bezeichnet werden.

Zusätzlich zum zweiteiligen Kipphebel weist die schaltbare Betätigungsvorrichtung ferner eine Kopplungseinrichtung zum lösbaren drehfesten Verbinden des ersten und zweiten Kipphebel teils auf. Hierzu umfasst die Kopplungseinrichtung ein Arretierelement - z. B. in Form eines Einlegekeils - das wahlweise in und außer Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung bringbar ist. Vorzugsweise handelt es bei dem Eingriff zwischen dem Arretierelement und der ersten bzw. zweiten Ausnehmung um einen Nut-Feder-Eingriff und/oder um einen form- und/o der kraftschlüssigen Eingriff. Dabei ist eine Betätigung des Hubventils, vorzugsweise ein Wechsel zwischen einer Schließ- und Offenstellung des Hubventils, unterbrochen, falls das Arretierelement nicht in Eingriff mit der ersten oder zweiten Ausnehmung steht. Mit anderen Worten kann der zweiteiligen Kipphebel einerseits in einem gekoppelten Zustand, in dem die beiden Kipphebelteile drehfest verbunden sind und wie ein einzelner zweiseitiger Gesamt- Kipphebel wirken, vorliegen, um einen Gaswechsel am Hubventil zu ermöglichen. Anderer seits kann der zweiteiligen Kipphebel in einem entkoppelten Zustand, in dem die beiden Kipp hebelteile unabhängig gegeneinander verschwenkt werden können und wie zwei getrennte einseitige Hebel wirken, vorliegen, um einen Gaswechsel am Hubventil zu unterbrechen. Der Wechsel vom gekoppelten in den ungekoppelten Zustand und umgekehrt erfolgt durch die Bewegung des Arretierelements. Insgesamt wird dadurch eine (ab)schaltbare Betätigungsvorrichtung für ein Hubventil bereit gestellt, bei dem durch die Art der Kopplung sowie der erfindungsgemäßen Lagerung der bei den Kipphebelteile eine wenig belastete und damit verschleißarme Kipphebelführung erreicht wird, bei der das Auftreten von Momenten am Lager und den Bauteilen größtenteils möglichst vermieden werden kann.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Hubventil der Brennkraftmaschine um ein Ladungs wechselventil, das zwischen einer Schließ- und Offenstellung mittelbar durch einen Nocken einer Nockenwelle periodisch bewegbar ist. Beispielsweise kann hierbei das erste Kipphebel teil über eine drehbar am ersten Kipphebelteil gelagerte Rolle in Wirkverbindung mit einem Nocken der Nockenwelle stehen und das zweite Kipphebelteil mit dem Hubventil bzw. La dungswechselventil bewegungstechnisch gekoppelt sein. Diese Zuordnung des ersten bzw. zweiten Kipphebelteils zu einem Nocken bzw. einem Ventil kann jedoch auch umgekehrt er folgen. Mit anderen Worten kann es sich bei dem schwenkbar um die Kipphebelachse gela gerten ersten Kipphebelteil sowohl um einen Nocken- als auch um einen Ventilhebel handeln, wobei dann jeweils das schwenkbar auf der Lagerhülse gelagerte zweite Kipphebelteil ent sprechend als die andere Hebelform (Ventil- bzw. Nockenhebel) ausbildet sein soll.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung kann die Lagerhülse integral an dem ersten Kipphe belteil angeformt sein. Mit anderen Worten sind die Lagerhülse und das erste Kipphebelteil einstückig ausgebildet. Hierdurch kann auf vorteilhafte Weise die Herstellung und Montage erleichtert werden. Zudem oder alternativ kann die Lagerhülse die Kipphebelachse auch kon zentrisch umgeben. Bzw. anders ausgedrückt kann die Lagerhülse die Kipphebelachse um fangsseitig komplett umschließen. Besonders bevorzugt ist die Lagerhülse dabei als Hohlzy linder ausgebildet, dessen Innenradius im Wesentlichen dem Außenradius der Kipphebe lachse entspricht. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine große Anlagefläche zwischen La gerhülse und Kipphebelachse erreicht werden, was die Stabilität der Lagerung erhöht. Um hierbei ferner die Reibung zwischen dem schwenkbar um die Kipphebelachse gelagerten ers ten Kipphebelteil und der Kipphebelachse zu reduzieren, können der erste Kipphebelteil und die Lagerhülse auch auf einer gemeinsamen Gleitlagerbuchse um die Kipphebelachse ange ordnet sein. Zudem oder alternativ kann die Lagerhülse auch eine, vorzugsweise umfangsei tige, d. h. senkrecht zur Kipphebelachse verlaufende, Nut umfassen. In diese kann dann ein Sicherungsring zur axialen Lagesicherung des zweiten Kipphebelteils eingesetzt sein. Auf vor teilhafte Weise wird dadurch eine axiale Bewegung des zweiten Kipphebelteils unterbunden und dadurch eine stabilere Kipphebelführung erreicht. Vorzugsweise ist dabei zwischen dem Sicherungsring und dem zweiten Kipphebelteil zusätzlich noch eine die Lagerhülse umge bende Anlaufscheibe zur Reibungsreduzierung angeordnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Arretierelement durch ein Bewegen senkrecht zur Kipphebelachse, vorzugsweise durch ein im Wesentlichen radiales Bewegen, wahlweise in eine Freigabestellung S _e oder in eine Arretierstellung S _a bringbar sein. Hierzu kann die Kopplungseinrichtung ausgebildet sein, zum lösbaren drehfesten Verbinden des ers ten und zweiten Kipphebelteils das Arretierelement senkrecht zur Kipphebelachse zu bewe gen, um das Arretierelement wahlweise in eine Freigabestellung S _e oder in eine Arretier-stel- lung S _a zu bringen. Dabei soll in der Freigabestellung S _e das Arretierelement nicht mit der ersten und zweiten Ausnehmung in Eingriff stehen. Während das Arretierelement in der Arre tierstellung S _a mit der ersten und zweiten Ausnehmung in Eingriff stehen soll. Der Ausdruck„in Eingriff stehen“ kann dabei allgemein ein Ineinandergreifen der Bauteile und/oder ein Einliegen des Arretierelements in der ersten und zweiten Ausnehmung bezeichnen. Vorzugsweise bildet sich, falls das Arretierelement mit der ersten und zweiten Ausnehmung„in Eingriff steht“ eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Arretierelement und der ersten Aus nehmung sowie dem Arretierelement und der zweiten Ausnehmung aus. Besonders bevorzugt ist dabei das Arretierelement mit der ersten und zweiten Ausnehmung in radialer und axialer Richtung kraftschlüssig und in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden. Hierbei sowie im gesamten Dokument sollen derartige Richtungsangaben (radial, axial, umfangsseitig) dabei in Bezug zur Kipphebelachse verstanden werden. So kann z. B. der Ausdruck„in Umfangsrich tung“ als Kurzform für„in Umfangsrichtung zur Kipphebelachse“ bzw.„in Umfangsrichtung in Bezug zur Kipphebelachse“ ausgelegt werden. Dadurch, dass eine Arretierung bzw. ein Lösen der Arretierung durch ein Bewegen des Arretierelements senkrecht zur Kipphebelachse er folgt, können auf vorteilhafte Weise, Belastungen für die Lager und Bauteile vermieden wer den, da hierbei zwar Kräfte, jedoch keine Momente an den Lagern und Bauteilen auftreten.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die erste und zweite Ausnehmung jeweils als sich parallel zur Kipphebelachse erstreckende Nut mit einem sich zur Kipphebelachse verjüng enden Nutquerschnitt, z. B. in Form einer Trapeznut, ausgebildet sein. Der Ausdruck„Nut querschnitt“ soll hierbei einen Schnitt durch die erste bzw. zweite Ausnehmung senkrecht zur Kipphebelachse bezeichnen. Mit anderen Worten kann eine bezogen auf die Kipphebelachse radial außen liegende umfangseitige Ausdehnung der Nut größer als eine radial weiter innen liegende umfangseitige Ausdehnung der Nut sein. Weiterhin kann das Arretierelement keilför mig und/oder keil stumpfförmig und/oder zumindest abschnittsweise formkomplementär zur ersten und/oder zweiten Ausnehmung ausgebildet sein. Vorzugsweise verlaufen dabei die An lageflächen zwischen dem Arretierelement und der ersten und zweiten Ausnehmung parallel zur Kipphebelachse. Auf vorteilhafte Weise kann durch in Umfangsrichtung eine formschlüs sige Verbindung zwischen dem Arretierelement und der ersten und/oder zweiten Ausnehmung erreicht werden, wodurch eine stabile Arretierung der beiden Kipphebelteile ermöglicht wird. Darüber hinaus kann dadurch auch das Einführen bzw. Einlegen des Arretierelements in die erste und zweite Ausnehmung erleichtert werden.

Um in diesem Zusammenhang die Arretierung noch weiter zu verbessern, kann gemäß einer Weiterbildung dieses Aspekts jeder der Nutquerschnitte ferner ausgebildet sein, beim Eingriff des Arretierelements in die erste und zweite Ausnehmung das Arretierelement in Umfangs richtung selbsthemmend zu verspannen. Mit anderen Worten kann der Sitz des Arretierele ments in der ersten und zweiten Ausnehmung ausgelegt sein, ein ungewolltes selbstständiges Lösen der Verbindung zwischen Arretierelement und der ersten und zweiten Ausnehmung ge genüber Bewegungen in Umfangsrichtung zu verhindern. Die konkrete Ausgestaltung des Nut querschnitts, bei welchem eine derartige selbsthemmende Verspannung des Arretierelements auftritt, kann der Fachmann dabei durch einfache Testreihen mit verschiedenen Nutquer schnitten ermitteln. Auf vorteilhafte Weise kann durch die Selbsthemmung insgesamt die Be triebssicherheit der Betätigungsvorrichtung erhöht werden.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann jeder der Nutquerschnitte zur Kipphebe lachse, d. h. in Richtung der Kipphebelachse, von einem Nutgrund und seitlich von zwei Nut flanken begrenzt werden. Hierbei kann ein Neigungswinkel a der Nutflanken kleiner als der Selbsthemmungswinkel au der Werkstoffpaarung erster-Kipphebelteil-Arretierelement und/o der kleiner als der Selbsthemmungswinkel au der Werkstoffpaarung zweiter-Kipphebelteil-Ar- retierelement sein. Der Neigungswinkel a soll dabei die Winkelabweichung der Nutflanken von einem idealen rechteckigen Querschnitt bezeichnen (vgl. auch Figur 5). Weiterhin können beide Nutflanken dabei auch denselben oder unterschiedliche Neigungswinkel a aufweisen. Ferner kann die materialpaarungsabhängige Bestimmung des Selbsthemmungswinkels au über den Arcustangens der Haftreibungszahl m zwischen den beiden Bauteilen (ci _h < 2-arctan(p)) oder aber experimentell erfolgen. Im hier bevorzugten Fall einer Werkstoffpaarung aus geölten Eisenoberflächen sollte der Neigungswinkel der Nutflanken somit kleiner als 1 1 ,4° sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch einfach zu realisierende Fixierung des Arretierele ments in Umfangsrichtung erreicht werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Arretierelement die größte Ausdeh nung entlang der Kipphebelachse aufweisen. Mit anderen Worten kann das Arretierelement somit in axialer Richtung eine größere Länge als in radialer Richtung bzw. Umfangsrichtung besitzen. Für eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Arretierelement und der ersten und zweiten Ausnehmung kann das Arretierelement - besonders bevorzugt - in axialer Richtung dieselbe Länge wie die erste und zweite Ausnehmung aufweisen. Zudem oder alternativ kann sich das Arretierelement auch, vorzugsweise im Wesentlichen, parallel zur Kipphebelachse erstrecken. Beispielsweise kann das Arretierelement hierzu stab- und/oder balkenförmig aus gebildet sein. Auf vorteilhafte Weise wird durch diese Merkmale ein stabiles drehfestes Ver binden der beiden Kipphebelteile ermöglicht. Zudem oder alternativ kann das Arretierelement auch nur senkrecht zur Kipphebelachse bewegbar sein. D. h. mit anderen Worten kann das Arretierelement, um es wahlweise in und außer Eingriff mit der ersten und zweiten Ausneh mung zu bringen, ausschließlich in radialer Richtung bewegbar sein. Dadurch wird auf vorteil hafte Weise ein zuverlässiges und einfaches Koppeln bzw. Entkoppeln der beiden Kipphebel teile ermöglicht.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Kopplungseinrichtung ferner auch einen Lagerbock zur axialen Fixierung des Arretierelements umfassen. Dabei kann der Lagerbock zwei in axialer Richtung beabstandete Lagerwangen aufweisen, an denen das Arretierelement mittels zwei am Arretierelement befestigter Zapfen schwenkbar gelagert sein kann. Vorzugs weise umfassen die Lagerwangen hierzu Buchsen, besonders bevorzugt Buchsen mit Lang löchern, zur Aufnahme der Zapfen. Auf vorteilhafte Weise kann durch eine zuverlässige Lage rung des Arretierelements erreicht werden.

Um dabei das Einführen des Arretierelements in die erste und zweite Ausnehmung zu erleich tern, können gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die Zapfen des Arretierelements jeweils in einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Langloch der Lagerwangen des La gerbocks geführt sein. Mit anderen Worten können die Lagerwangen jeweils Buchsen mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Langlöchern umfassen, in welchen die Zapfen des Arretie relements beweglich gelagert sind. Damit wird neben einer Schwenkbewegung des Arretie relements um die Zapfen zusätzlich auch eine Bewegung des Arretierelements in Umfangs richtung ermöglicht, wodurch ein Verklemmen der beiden Kipphebelteile bei der Arretierung vermieden werden kann. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Lagerbock ferner auch eine in axialer Richtung drehbar gelagerte Führungsrolle umfassen, die sich zur radialen Fixierung des Arre tierelements in radialer Richtung auf dem Arretierelement abstützen kann. Vorzugsweise kann die drehbar gelagerte Führungsrolle dabei an einer Außenfläche des Arretierelements abrol- len. Hierdurch kann auf vorteilhafte Weise zu jedem Zeitpunkt bzw. zu jedem Schwenkzustand im arretierten Zustand eine optimale radiale Kraftübertragung zur Sicherung des Arretierele ments erreicht werden.

Um den Lagerbock selbst zu Haltern kann die Kopplungseinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung auch mindestens einen an der Kipphebelachse angeordneten Gleitstift umfassen, an dem der Lagerbock radial zur Kipphebelachse verschiebbar gelagert ist. Zudem oder alternativ kann die Kopplungseinrichtung auch mindestens eine an der Kipphebelachse angeordnete Gleitschiene umfassen, an der der Lagerbock radial zur Kipphebelachse ver schiebbar gelagert ist. Beide Varianten ermöglichen auf vorteilhafte Weise eine einfach zu realisierende radiale Führung des Lagerbocks, um damit einen zuverlässigen Wechsel zwi schen der Freigabestellung S _e und Arretierstellung S _a zu erreichen. Anstelle der Anordnung bzw. Befestigung der ein oder mehreren Gleitstifte und/oder Gleitschienen an der Kipphebe lachse, können diese auch an anderen Stellen befestigt sein. So kann die Kopplungseinrich tung zudem oder alternativ auch mindestens einen an einem Zylinderkopf oder an einem Vor sprung und/oder einer Konsole des Zylinderkopfs angeordneten Gleitstift und/oder umfassen, an dem der Lagerbock radial zur Kipphebelachse verschiebbar gelagert ist. Zudem oder alter nativ kann der Gleitstift dabei auch als Gleitschiene ausgeführt sein.

Um eine ausreichende radiale Sicherung des Arretierelements sicherzustellen, kann nach ei nem weiteren Aspekt der Erfindung die Kopplungseinrichtung ferner eine Spanneinrichtung umfassen, mittels der der Lagerbock in radialer Richtung gegen die erste und zweite Ausneh mung verspannbar ist. Beispielsweise kann die Spanneinrichtung hierzu ein oder mehrere Fe derelemente (z. B. Schraubenfedern) umfassen. Hierbei kann die Spanneinrichtung ferner ausgebildet sein, den Lagerbock und damit das Arretierelement stärker gegen die Kipphebe lachse und damit gegen die erste und zweite Ausnehmung zu verspannen, falls das Arretie relement nicht in der bzw. die erste und zweite Ausnehmung einliegt bzw. eingreift, als wenn das Arretierelement in der bzw. die erste und zweite Ausnehmung einliegt bzw. eingreift. Mit anderen Worten kann die Spanneinrichtung ausgebildet sein, die Spannkraft auf den Lager bock und/oder das Arretierelement in Abhängigkeit von deren/dessen radialen Abstand von der Kipphebelachse anzupassen. Auf vorteilhafte Weise wird dadurch eine sichere radiale Fi xierung des Arretierelements ermöglicht.

Um zudem einen schnellen und einfachen Wechsel zwischen dem arretierten und freigegebe nen Zustand des zweiteiligen Kipphebels zu ermöglichen, kann die Betätigungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Schalteinrichtung umfassen, mittels derer das Arretierelement betätigbar ist, um es wahlweise in und außer Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung zu bringen. Mit anderen Worten kann die Schalteinrichtung ausgebildet sein, das Arretierelement zum drehfesten Verbinden des ersten und zweiten Kipphebelteils in Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung zu bringen und zum Lösen der drehfesten Verbindung des ersten und zweiten Kipphebelteils das Arretierelement außer Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung zu bringen. Diese Schaltvorrichtung kann dabei eine elektro magnetische und/oder eine pneumatische und/oder eine hydraulische Schaltvorrichtung sein. Beispielsweise kann die Schalteinrichtung ein am Lagerbock befestigtes Dauermagnetmate rial sowie einen benachbart angeordneten Elektromagneten umfassen, wobei das Dauermag netmaterial zum Schalten des Arretierelements mit dem Elektromagneten magnetisch zusam menwirkt. Zudem oder alternativ kann die Schalteinrichtung auch eine am Lagerbock befes tigte Kolben-Zylinder-Anordnung umfassen, wobei der Zylinder zum Schalten des Arretierele ments mit einem Hydraulikmedium beaufschlagt wird. Vorzugsweise ist die Schalteinrichtung dabei ausgebildet, dass das Arretierelement in einem deaktivierten Zustand der Schalteinrich tung in Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung steht und in einem aktivierten Zustand der Schalteinrichtung außer Eingriff mit der ersten und zweiten Ausnehmung steht. Dadurch kann auf vorteilhafte Weise die Ausfallsicherheit erhöht werden, da bei einem Fehlerfall der Schalteinrichtung weiterhin ein Betrieb des Hubventils möglich ist (Fail-Safe).

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ferner eine Brennkraftmaschine, vorzugsweise eine Diesel-Brennkraftmaschine bereitgestellt. Die Brennkraftmaschine umfasst dabei ein Hubventil mit einer schaltbaren Betätigungsvorrichtung wie in diesem Dokument be schrieben. Ferner kann die Brennkraftmaschine auch mehrere, d. h. mindestens zwei, Hub ventile mit je einer entsprechenden schaltbaren Betätigungsvorrichtung umfassen. Auf vorteil hafte Weise wird somit insgesamt eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, bei der - vorzugs weise im Schwachlastbetrieb - gezielt der Gaswechsel einzelner Hubventile deaktiviert wer den kann.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine vorgenannte Brenn kraftmaschine, d. h. eine Brennkraftmaschine aufweisend ein Hubventil mit einer schaltbaren Betätigungsvorrichtung wie in diesem Dokument beschrieben. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug dabei um ein Nutzfahrzeug. Anders ausgedrückt kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Kraftfahrzeug handeln, das durch seine Bauart und Einrichtung zur Be förderung von Personen, zum Transport von Gütern oder zum Ziehen von Anhängerfahrzeu gen ausgelegt ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um einen Lastkraftwa gen, einen Omnibus und oder einen Sattelzug handeln. In diesem Zusammenhang ist es für den Fachmann allerdings sofort ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine auch bei anderen Arten von Fahrzeugen angewendet werden kann, sodass auch Schutz für andere Arten von Fahrzeugen beansprucht wird, die eine derartige Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Betätigungsvorrichtung für ein Hubventil umfassen. Im Speziellen wird erfin dungsgemäß somit auch ein Schienenfahrzeug, vorzugsweise ein Triebfahrzeug, ein Luftfahr zeug, vorzugsweise ein Flugzeug, sowie ein Schiff bereitgestellt. Dabei sollen die im Zusam menhang mit dem Kraftfahrzeug offenbarten Merkmale somit je auch für das Schienenfahr zeug und das Luftfahrzeug offenbart sein und damit auch insbesondere unabhängig vom Kraft fahrzeug beanspruchbar sein.

Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind dabei beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Be zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 : eine schematische Darstellung einer schaltbaren Betätigungsvorrichtung für ein

Hubventil einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2: eine schematische Explosions-Darstellung eines zweiteiligen Kipphebels der schaltbaren Betätigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 3: eine schematische Explosions-Darstellung einer Kopplungseinrichtung der schalt baren Betätigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4: eine schematische Seitenansicht der schaltbaren Betätigungsvorrichtung gemäß

Figur 1 in einer Arretierstellung S _a und Freigabestellung S _e ;

Figur 5: eine vergrößerte Detailansicht von Figur 4 zur Verdeutlichung des Neigungswinkels der Nutflanken; und

Figur 6: ein Kraftfahrzeug umfassend eine Brennkraftmaschine mit einer schaltbaren Betä tigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. io

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind dabei in allen Figuren mit denselben Be zugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer schaltbarer Betätigungsvorrichtung 100 für ein Hubventil einer Brennkraftmaschine 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Betätigungsvorrichtung 100 umfasst hierbei einen zweiteiligen Kipphebel 10 zur Betätigung des - nicht näher dargestellten - Hubventils. Der zweiteiligen Kipphebel 10 weist hierzu ein schwenkbar um eine Kipphebelachse 2, d. h. über einen bestimmten Winkelbereich um die Kipphebelachse 2 drehbar, gelagertes erstes Kipphebelteil 1 a auf. An diesem ersten Kipphe belteil 1a ist eine, vorzugsweise hohlzylinderförmige, Lagerhülse 1a1 konzentrisch zur Kipp hebelachse 2 befestigt, auf der wiederum ein zweites Kipphebelteil 1 b schwenkbar gelagert ist. In dem in Figur 1 dargestellten montieren Zustand ist die Lagerhülse 1a1 allerdings nicht sichtbar (siehe hierzu Figur 2), sodass hier die beiden Kipphebelteile 1a und 1 b benachbart auf der Kipphebelachse 2 gelagert erscheinen. Das in diesem Zusammenhang verwendete Merkmal, dass die Lagerhülse 1a1„konzentrisch“ zur Kipphebelachse 2 befestigt ist, soll hier bei bedeuten, dass die Lagerhülse 1 a1 und die Kipphebelachse 2 derart um eine gemeinsame Mittelachse (gestrichelte Linie in Figur 1) angeordnet sind, dass der erstes Kipphebelteil 1a und der auf der Lagerhülse 1 a1 gelagerte zweite Kipphebelteil 1 b um einen diese gemeinsame Mittelachse schwenkbar sind. Mit anderen Worten kann der Ausdruck„konzentrisch“ in diesem Zusammenhang auch„koaxial“ bedeuten. Konzentrisch ist hierbei jedoch nicht gleichbedeu tend, dass die Lagerhülse 1a1 die Kipphebelachse 2 auch notwendigerweise komplett umgibt, was jedoch möglich ist.

Das erste Kipphebelteil 1a kann dabei - wie dargestellt - über eine drehbar am ersten Kipp hebelteil 1 a gelagerte Rolle 1a3 in Wirkverbindung mit einem Nocken 1 1 der Nockenwelle 12 stehen. D. h. mit anderen Worten kann der erste Kipphebelteil 1 a durch eine periodische Be wegung des Nockens 11 bei Rotation der Nockenwelle 12 in Bewegung, insbesondere in eine Schwenkbewegung um die Kipphebelachse 2, versetzt werden. Diese Bewegung des ersten Kipphebelteils 1a kann dann mittels einer - im Folgenden noch eingehender beschriebener - Kopplungseinrichtung 4 wahlweise an das zweite Kipphebelteil 1 b übertragen werden oder nicht. Hierzu ist die Kopplungseinrichtung 4 eingerichtet, die beiden Kipphebelteile 1a, 1 b wahlweise lösbar drehfest miteinander zu verbinden. Mit anderen Worten können das erste und zweite Kipphebelteil 1 a und 1 b mittels der Kopplungseinrichtung 4 bewegungstechnisch gekoppelt werden. Der zweite Kipphebelteil 1 b kann hierbei mit dem Hubventil, vorzugsweise mit einem Ladungswechselventil, in Wirkverbindung stehen, sodass im gekoppelten Zustand der beiden Kipphebelteile 1a, 1 b das Hubventil zwischen einer Schließ- und Offenstellung mit telbar durch einen Nocken 1 1 der Nockenwelle 12 periodisch bewegbar ist. Die vorgenannte Zuordnung des ersten bzw. zweiten Kipphebelteils 1 a, 1 b zu einem Nocken 1 1 bzw. einem Ventil kann jedoch auch umgekehrt erfolgen.

Weiterhin ist Figur 1 zu entnehmen, dass die Kipphebelachse 2 vorliegend nicht als durchgän giger Zylinder ausgeführt ist, sondern abgeflachte Bereiche 2a aufweist, die zur Befestigung einer Kopplungseinrichtung 4 zum lösbaren drehfesten Verbinden des ersten und zweiten Kipphebelteils 1 a, 1 b dienen. Hierbei ist die Kopplungseinrichtung 4 als ein an zweit Gleitstiften 4d1 , 4d2 geführter Lagerbock 4b ausgebildet, der mittels einer Spanneinrichtung 4e - in Form zweier Spiralfedern 4e1 , 4e2 - gegen den ersten und zweiten Kipphebelteil 1a, 1 b verspannt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kopplungseinrichtung 4 dabei in Schwer kraftrichtung oberhalb der Kipphebelachse 2 angeordnet. Alternativ sind jedoch auch andere Positionen der Kopplungseinrichtung 4 in Bezug zur Kipphebelachse 2 möglich. Auf diese, die genaue Ausgestaltung des Lagerbocks 4b sowie die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kopplungsmechanismus wird dabei im Zusammenhang mit den folgenden Figuren näher ein gegangen.

Figur 2 zeigt eine schematische Explosions-Darstellung eines zweiteiligen Kipphebels 10 der schaltbaren Betätigungsvorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie vorstehend erwähnt, weist der zweiteilige Kipphebel 10 dabei ein erstes Kipphebelteil 1a und ein zweites Kipphebelteil 1 b auf. Die beiden Kipphebelteile 1 a und 1 b können dabei jeweils als einseitige Hebel ausgebildet sein, d. h., dass je ein Endbereich zur schwenkbaren Lagerung des Hebels und je ein andere Endbereich zur Kraftübertragung ausgebildet sein kann. Wie in Figur 2 gezeigt, ist an dem ersten Kipphebelteil 1a eine vorliegend hohlzylinderförmige Lager hülse 1a1 befestigt. Falls dabei die Lagerhülse 1 a1 und das erste Kipphebelteil 1a mehrteilig ausgebildet sind, kann das Befestigungen, d. h., dass vorzugsweise dauerhafte drehfest Mit- einander-Verbinden, beispielweise durch Schweißen, Löten und/oder Einpressen erfolgen. Al ternativ können die Lagerhülse 1a1 und erstes Kipphebelteil 1a auch einstückig ausgebildet sein, z. B. indem die Lagerhülse 1 a1 integral an dem ersten Kipphebelteil 1a angeformt ist.

Auf der hohlzylinderförmigen Lagerhülse 1 a1 ist das zweite Kipphebelteil 1 b schwenkbar ge lagert. Mit anderen Worten kann die mit dem ersten Kipphebelteil 1a befestigte Lagerhülse 1 a1 somit als Gleitlager für das zweite Kipphebelteil 1 b dienen. Um dabei die axiale Position des zweiten Kipphebelteils 1 b auf der Lagerhülse 1 a1 zu fixieren, kann die Lagerhülse 1a1 ferner eine umfangsseitig, d. h. senkrecht zur Kipphebelachse 2, verlaufende Nut 1 a2 umfas sen. In diese kann dann ein Sicherungsring 5 zur axialen Lagesicherung des zweiten Kipphe belteils 1 b eingesetzt sein, wobei zur Reibungsreduzierung zusätzlich noch eine Anlaufscheibe 6 in axialer Richtung zwischen dem zweiten Kipphebelteil 1 b und dem Sicherungsring 5 ange ordnet sein kann. Zur weiteren Reibungsreduzierung kann der zweiteilige Kipphebel 10 ferner eine, vorzugsweise hohlzylinderförmige, Gleitlagerbuchse 7 umfassen, mittels derer das erste Kipphebelteil 1a und/oder die Lagerbüchse 1 a1 auf der Kipphebelachse 2 gelagert sind/ist. Vorzugsweise ist die Gleitlagerbuchse 7 dabei ausgebildet, die Kipphebelachse 2 konzentrisch zu umgeben bzw. umfangsseitig komplett zu umschließen. Anstelle der Verwendung einer (optionalen) Gleitlagerbuchse 7 können das erste Kipphebelteil 1a und/oder die Lagerbüchse 1 a1 auch direkt auf der Kipphebelachse 2 gelagert sein, wobei dann vorzugsweise zusätzlich eine Gleitschicht, z. B. M0S2, auf der Kipphebelachse 2 aufgebracht ist.

Zum lösbaren drehfesten Verbinden des ersten und zweiten Kipphebelteils 1 a und 1 b umfasst der erste Kipphebelteil 1a eine erste Ausnehmung 3a und der zweite Kipphebelteils 1 b eine zweite Außenwirkung 3b. Diese sind vorliegend in Form einer sich jeweils parallel zur Kipphe belachse 2 erstreckende Nut mit trapezförmigen Querschnitt ausgebildet. Dabei sind die bei den Ausnehmungen 3a und 3b so angeordnet und bemessen, dass sie sich insgesamt zu einer Gesamtnut ergänzen können, in die zur Arretierung bzw. Kopplung der beiden Kipphe belteil 1a und 1 b ein - im Folgenden noch eingehender beschriebenes und vorzugsweise formkomplementäres - Arretierelement 4a eingreifen kann bzw. eingesetzt werden kann. Steht diese Arretierelement 4a dabei mit der ersten und zweiten Ausnehmung 3a, 3b in Eingriff (= Ar retierstellung S _a ), so sind die beiden Kipphebelteile 1 a und 1 b durch das die beiden Ausneh mungen 3a, 3b überbrückende Arretierelement 4a drehfest verbunden, sodass eine Bewe gungsübertragung zwischen Nockenwelle 12 und Hubventil ermöglicht wird. Steht hingegen das Arretierelement 4a nicht mit der ersten und zweiten Ausnehmung 3a, 3b in Eingriff (= Frei gabestellung S _e ), so sind die beiden Kipphebelteile 1 a und 1 b bewegungstechnisch nicht ge koppelt, d. h. unabhängig voneinander verschwenkbar, sodass in diesem Fall keine Bewe gungsübertragung zwischen Nockenwelle 12 und Hubventil stattfinden kann. Vorliegend er folgt dabei der Eingriff des Arretierelements 4a in die erste und zweite Ausnehmung 3a, 3b „von oben“. Alternativ kann durch ein entsprechendes Anbringen der ersten und zweiten Aus nehmung 3a, 3b und der Kopplungseinrichtung 4 jedoch auch ein Eingriff „von unten“ oder einer beliebigen radialen Richtung realisiert werden. Figur 3 zeigt eine schematische Explosions-Darstellung einer Kopplungseinrichtung 4 der schaltbarer Betätigungsvorrichtung 100 inklusive eines, vorliegend als Einlegekeil ausgebilde tes, Arretierelements 4a gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist das Arretie relement 4a, das seine größte Ausdehnung entlang der Kipphebelachse 2 besitzt, formkom plementär zur ersten und zweiten Ausnehmung 3a, 3b ausgebildet (vgl. Figur 2). Dadurch kann das Arretierelement 4a möglichst optimal mit der ersten und zweiten Ausnehmung 3a, 3b in Form eines Nut-Feder-Eingriffs Zusammenwirken, um die beiden Kipphebelteile 1a und 1 b lösbar drehfest zu verbinden.

Zur Halterung und Führung des Arretierelements 4a und um insbesondere möglichst zuver lässig zwischen der Arretierstellung S _a und Freigabestellung S _e zu wechseln, sind am Arretie rungselement 4a zwei Zapfen 4a1 , 4a2 befestigt, mittels derer das Arretierelements 4a schwenkbar in einen Lagerbock 4b gelagert ist. Der Lagerbock 4b ist hierbei portalförmig aus geführt und umfasst zwei in axialer Richtung beabstandete Lagerwangen 4b1 , 4b2, die jeweils in sich in Umfangsrichtung erstreckende Langlöcher 4b3 (nur eins dargestellt) aufweisen, in denen das Arretierelements 4a mittels der Zapfen 4a1 , 4a2 geführt ist. Diese Langlochführung ermöglicht dabei ein eingeschränktes Bewegen Arretierelements 4a in Umfangsrichtung, wodurch das Einführen des Arretierelements 4a in die erste und zweite Ausnehmung 3a, 3b und damit der Wechsel zwischen der Arretierstellung S _a und Freigabestellung S _e erleichtert wird. Um das Arretierelement 4a zusätzlich in radialer Richtung zu fixieren, umfasst der Lager bock 4b ferner eine in axialer Richtung drehbar gelagerte Führungsrolle 4c, die sich auf dem Arretierelement 4a abstützt. Vorzugsweise kann die drehbar gelagerte Führungsrolle 4c dabei an einer Außenfläche des Arretierelements 4a abrollen, wodurch zu jedem Zeitpunkt bzw. zu jedem Schwenkzustand auf vorteilhafte Weise eine optimale radiale Kraftübertragung zur Si cherung des Arretierelements 4a erreicht werden kann.

Weiterhin umfasst die vorliegende Ausführungsform des Lagerbocks 4b zwei Führungsösen 4f1 und 4f2, mittels derer der Lagerbocks 4b, vorzugsweise zur Bewegung in radialer Richtung, an zwei Gleitstiften 4d1 und 4d2 geführt ist (vgl. Figur 1). Besonders vorteilhaft ist es dabei, falls die Kopplungseinrichtung 4 ferner eine Spanneinrichtung umfassen mittels der der Lager bock 4b in radialer Richtung gegen die erste und zweite Ausnehmung 3a, 3b verspannbar ist. Diese kann dabei - wie in Figur 1 gezeigt - in Form zweier die Gleitstifte 4d1 , 4d2 umgebende Spiralfedern 4e1 , 4e2 ausgebildet sein, wobei sich die Spiralfedern 4e1 , 4e2 jeweils an einem ihrer Enden auf der jeweiligen Führungsöse 4f1 bzw. 4f2 und an ihrem entgegengesetzten Ende jeweils an einem Anschlag des jeweiligen Gleitstifts 4d1 bzw. 4d2 abstützen. Figur 4 zeigt eine schematische Seitenansicht der schaltbarer Betätigungsvorrichtung 100 ge mäß Figur 1 jeweils in einer Arretierstellung S _a (oben) und einer Freigabestellung S _e (unten). Hierbei liegt in der oben dargestellten Arretierstellung S _a das Arretierelement 4a nahezu voll ständig in der ersten und zweiten Ausnehmung 3a, 3b ein, wodurch der erste und zweite Kipp hebelteil 1 a und 1 b bewegungstechnisch gekoppelt sind. In der unten dargestellten Freigabe stellung S _e befindet sich das Arretierelement 4a in keinem Kontakt zu der ersten und/oder zweiten Ausnehmung 3a, 3b, wodurch der erste und zweite Kipphebelteil 1a, 1 b unabhängig voneinander beweglich sind. Der Wechsel zwischen diesen beiden Stellungen erfolgt dabei durch ein Bewegen des Arretierelements 4a in einer Ebene senkrecht zur Kipphebelachse 2, vorzugsweise durch ein radiales Bewegen des Arretierelements 4a. In der vorliegend darge stellten Ausführungsform kann dazu der an Gleitstiften 4d1 , 4d2 geführte Lagerbock 4b mittels der Schalteinrichtung 13 radial zur Kipphebelachse 2 angehoben bzw. abgesenkt werden. Die Schalteinrichtung 13 ist hierbei in Form eines Elektromagneten ausgebildet, der mit einem am Lagerbocks 4b befestigten Dauermagnetmaterial magnetisch zusammenwirkt. Zudem oder al ternativ kann die Schalteinrichtung 13 jedoch auch eine am Lagerbock 4b befestigte Kolben- Zylinder-Anordnung umfassen, wobei der Zylinder zum Schalten des Arretierelements 4a mit einem Hydraulikmedium und/oder mit Druckluft beaufschlagt wird.

Figur 5 zeigt eine vergrößerte Detailansicht des Bereichs der ersten Ausnehmung 3a der Frei gabestellung S _e von Figur 4. In dieser ist die Form bzw. der Querschnitt der Ausnehmung 3a und des Arretierelements 4a deutlicher zu erkennen. Vorliegend ist dabei die erste und zweite Ausnehmung 3a, 3b jeweils als eine sich parallel zur Kipphebelachse 2 erstreckende Tra peznut ausgebildet. D. h. die erste und zweite Ausnehmung 3a, 3b weisen jeweils einen sich zur Kipphebelachse 2 verjüngenden Nutquerschnitt auf. Dieser wird dabei zur Kipphebelachse 2 von einem Nutgrund und seitlich von zwei Nutflanken begrenzt, wobei diese im Vergleich zu einem idealen rechteckigen Querschnitt jeweils um einen Neigungswinkel a geneigt sind. Diese Neigung erleichtert dabei das Einführen des dazu formkomplementären Arretierele ments 4a in die erste und zweite Ausnehmung 3a, 3b. Hierbei ist der Neigungswinkel a der Nutflanken jedoch kleiner als der Selbsthemmungswinkel O _h der entsprechenden Werkstoff paarung erster-Kipphebelteil-Arretierelement und/oder zweiter-Kipphebelteil-Arretierelement (im Beispiel 1 1 ,4 °) gewählt, sodass das Arretierelements 4a in der Arretierstellung S _a selbst hemmend verspannt wird. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch zuverlässige Fixierung des Arretierelements 4a in Umfangsrichtung erreicht werden. Figur 6 zeigt ein Kraftfahrzeug 30 umfassend eine Brennkraftmaschine 20 mit einer schaltba ren Betätigungsvorrichtung 100 für ein Hubventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Vorliegend handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug 30 um ein Nutzfahrzeug in Form eines Last kraftwagens. Alternativ kann es sich jedoch bei dem Kraftfahrzeug 30 jedoch auch um einen Omnibus und/oder einen Sattelzug handeln. Auf vorteilhafte Weise kann mittels der erfin dungsgemäßen schaltbaren Betätigungsvorrichtung 100 bei dem schematisch dargestellten Kraftfahrzeug 30 ein Gaswechsel einzelner Hubventile der Brennkraftmaschine 20 - vorzugs weise im Schwachlastbetrieb - gezielt deaktiviert werden und dadurch insgesamt der Kraft stoffverbrauch gesenkt werden. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbei spiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug ge nommenen Ansprüchen.

Bezugszeichenliste

1a Erstes Kipphebelteil

1a1 Lagerhülse

1a2 Nut

1a3 Rolle

1 b Zweites Kipphebelteil

2 Kipphebelachse

2a Abgeflachter Bereich der Kipphebelachse

3a Erste Ausnehmung

3b Zweite Ausnehmung

4 Kopplungseinrichtung

4a Arretierelement

4a1 ,a2 Zapfen

4b Lagerbock

4b1 ,4b2 Lagerwangen

4b3 Langloch

4c Führungsrolle

4d1 , 4d2 Gleitstift

4e Spanneinrichtung

4e1 , 4e2 Spiralfedern

4f1 ,4f2 Führungsösen

5 Sicherungsring

6 Anlaufscheibe

7 Gleitlagerbuchse

10 Zweiteiligen Kipphebel

11 Nocken

12 Nockenwelle

13 Schaltvorrichtung

20 Brennkraftmaschine

30 Kraftfahrzeug

100 Betätigungsvorrichtung

S _a Arretierstellung

S _e Freigabestellung

a Neigungswinkel Q _h Selbsthemmungswinkel