DE102004017103A1

DE102004017103A1 - Umschaltbarer Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004017103A1
Application number: DE102004017103A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. Seitz
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2004-04-07
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Vorgeschlagen ist ein auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Der Schlepphebel (1) besteht aus einem Außenhebel (2) und einem zwischen dessen Armen verlaufenden und zu diesem relativ verschwenkbeweglichen Innenhebel (3). Der Innenhebel (3) hat an einer Unterseite (4) im Bereich eines Endes (5) eine Komplementärfläche (6), über welche er auf einem Kopf eines Abstützelements gelagert ist. Oberhalb dieser Komplementärfläche (6) verläuft eine vollkommen glattflächige Längsbohrung (7). Diese ist als Durchgangsbohrung dargestellt. In der Längsbohrung (7) ist für den Koppelfall ein axial nach außen verlagerbarer Schieber (8) angeordnet, welcher eine gestufte Oberseite (11) hat. Die Oberseite (11) ist in Eingriff bringbar mit einer planen Unterseite (12) eines Querbalkens (13) des Außenhebels (2) an dem Ende (5). Der Querbalken (13) verbindet somit die Arme des Außenhebels (2) an dem Ende (5) bügelartig. Des Weiteren ist eine einfache Verdrehsicherung für den Schieber (8) vorgesehen. Diese besteht aus einem stiftartigen Körper (14), welcher einfach auf die Oberseite (11) gelegt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbaren Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welcher Schlepphebel aus einem Außenhebel und einem zwischen dessen Armen verlaufenden und zu diesem relativ verschwenkbeweglichen Innenhebel besteht, wobei an einer Unterseite eines der Hebel an einem Ende eine Komplementärfläche für ein Abstützelement und oberhalb dieser Komplementärfläche eine Längsbohrung mit einem Schieber zur Kopplung der Hebel angeordnet ist, welcher Schieber für den Koppelfall derartig aus einem Ende der Längsbohrung mit einer ersten Stirnseite teilweise verlagerbar ist, dass er mit seiner abschnittsweise gestuften und planen Oberseite in Eingriff mit einer planen Unterseite eines Querbalkens des jeweils anderen, abschwenkenden Hebels ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Schlepphebel geht aus der als gattungsbildend betrachteten U.S. 5,544,626 hervor. Dieser ist hier als Abschalthebel dargestellt, wobei der Innenhebel im Koppelfall über seinen Querbalken auf einer planen Oberseite eines axial nach innen eingefahrenen Schiebers aufliegt.

Der vorgenannten Ausgestaltung sind mehrere Nachteile immanent. Zum einen liegt im Koppelbereich wegen des relativ kurzen Hebelarms des Innenhebels eine unerwünscht große Kontaktpressung vor. Gleichzeitig ist festzustellen, dass die Durchgangsbohrung für das Koppelmittel nicht glattflächig sondern gestuft ist. Somit gestaltet sich der Fertigungsaufwand für die Durchgangsbohrung und den ebenfalls gestuften Kolben relativ hoch. Der Kolben erfährt zudem eine aufwändige Verdrehsicherung über eine in diesem befindliche Nut, in welche ein Stift senkrecht eingreift.

Außerdem ist festzustellen, dass es, im Falle eines gegenüber dem Außenhebel abgeschwenkten Innenhebels (Lost-Motion-Fall) und eines gleichzeitig unerwünscht ausgefahrenen Schiebers, zu einer Bauteilbelastung oder gar -zerstörung kommen kann, da keine Maßnahmen getroffen sind, um den Schieber zurückzuführen: Bei diesem unerwünschten Ausfahren kann der Innenhebel mit seiner Oberseite, bei zu stark unerwünscht ausgefahrenem Schieber, mit seiner Oberseite quasi an der Unterseite des Schiebers „verklemmen". Der Nocken würde sodann mit jeder Umdrehung nur mit einem Bereich seiner Spitze auf die Kontaktfläche des Innenhebels aufschlagen...

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schlepphebel der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Längsbohrung als vollkommen glattwandige Durchgangsbohrung hergestellt ist, wobei auf der gestuften Oberseite des Schiebers und in Bohrungsrichtung gesehen quer ein stiftartiger Körper in der Breite der Oberseite angeordnet ist, wobei die erste Stirnseite des Schiebers an ihrer Unterseite eine klinkenartige Anfasung hat und wobei ein Außenmantel des Schiebers bis auf dessen gestufte Oberseite sowie die Anfasung vollkommen glattzylindrisch vorliegt.

Somit ist ein schaltbarer Schlepphebel geschaffen, bei welchem die eingangs genannten Nachteile beseitigt sind. Zum einen sind durch die weitestgehend glattflächige Gestaltung der Längsbohrung (vorzugsweise als Durchgangsbohrung) und die gleichzeitig weitestgehend glattflächige Ausbildung des Schiebers an seinem Außenmantel die Fertigungskosten gesenkt. Zudem ist über den einfach auf die gestufte Oberseite des Schiebers gelegten Körper eine Verdrehsicherung für diesen realisiert. Somit kann auf separate Verdrehsicherungsmaßnahmen wie Nut-Feder-Verbindungen etc. verzichtet werden.

Dem Fachmann ist an dieser Stelle klar, dass anstelle des vorgeschlagenen stiftartigen Körpers auch ähnliche Elemente geeignet sind, eine Verdrehsicherung für den Schieber hervorzurufen. Wichtig ist lediglich, dass diese Elemente auf die Oberseite des Schiebers auflegbar sind und in Kontakt mit der Längsbohrung treten können.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann über den stiftartigen Körper gleichzeitig eine axiale Wegbegrenzung für den Schieber in eine Verlagerungsrichtung geschaffen sein.

Durch die zugleich beanspruchte klinkenartige Anfasung kann der Schieber, im Falle seines unerwünschten Ausgefahrenseins bei abgeschwenktem weiteren Hebelteil, beim Hochschwenken dieses Hebelteils in die Grundposition ohne weitere Bauteilbelastung in das Innere der Längsbohrung zurückverlagert werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll der Schlepphebel so dargestellt sein, dass die Arme des Außenhebels im Bereich des Endes des Schlepphebels durch einen Querbalken verbunden sind, wobei dann im Bereich dieses Endes der Innenhebel die Komplementärfläche mit der darüber liegenden Längsbohrung hat.

Für die Erfindung ist es nicht unbedingt notwendig, dass die Längsbohrung in Draufsicht auf den Schlepphebel gesehen genau mittig verläuft. Denkbar ist auch eine hiervon abweichende Verlagerung, so auch eine ggf. seitlich neben der Komplementärfläche liegende Längsbohrung.

Summa summarum ist ein Schlepphebel geschaffen, der als Hubumschalter geeignet ist. Unter „Hubumschalter" ist ein derartiger Schlepphebel zu verstehen, der auf unterschiedliche Hübe für das jeweils beaufschlagte Gaswechselventil umschaltbar ist, so auf einen Groß- und wahlweise Kleinhub. Selbstverständlich bezieht sich der Schutzbereich der Erfindung jedoch auch auf Hubabschaltvarianten. Zugleich liegen aufgrund der axial nach außen gerichteten Kopplung relativ günstige Belastungsverhältnisse im Koppelfall vor.

Zudem ist festzuhalten, dass aufgrund der planen Kontaktflächen im Koppelbereich generell ein geringes seitliches Auswandern des einen Elements zum anderen gestattet ist, was sich bei zylindrischen Koppelstrukturen als problematisch erweist.

Als Anlauffläche für den Kleinhubnocken am Innenhebel ist beispielsweise eine wälzgelagerte Rolle vorgesehen. Ggf. kann auch hier ein Gleitabgriff appliziert sein. Ein Rollen- bzw. Gleitabgriff kann auch am Außenhebel Verwendung finden.

Eine einfache Maßnahme einer Einstellung eines Kopplungsspiels während der Montage (s. a. Figurenbeschreibung), d.h. einer Zuordnung einer Höhe der Oberseite des Schiebers zur Unterseite des Querbalkens, ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach werden Schieber bereitgehalten, deren plane Oberseite mit unterschiedlichen Abständen zur Axiallinie des Schiebers versehen sind. Somit wird vor endgültigem Einbau des Schiebers und weiterer Teile in den Innenhebel das entsprechende Spiel gemessen und anschließend ein passender Schieber zugepaart.

Zudem ist es vorgeschlagen, den Schieber in dessen Koppelstellung über Hydraulikmittel und in Entkoppelstellung über die Kraft einer Druckfeder zu verlagern. Denkbar ist auch ein Bewegen des Schiebers in seine Entkoppelstellung über Hydraulikmitteldruck und in dessen Koppelstellung über Druckfederkraft. Auch kann eine beidseitige Beaufschlagung des Schiebers über Hydraulikmittel vorgesehen sein, wobei auch an elektromagnetische Mittel oder ähnliche in wenigstens eine Beaufschlagungsrichtung gedacht ist. Dabei wird das Hydraulikmittel zweckmäßigerweise über einen kurzen Pfad aus der Komplementärfläche für das Abstützelement geleitet. Somit ist klar, dass das Hydraulikmittel zur Schaltung des Schiebers aus dem Abstützelement herangeleitet wird.

Dadurch, dass die Längsbohrung für den Schieber komplett glattflächig geschaffen ist und somit keine Anlagemöglichkeit für die Druckfeder zur Verlagerung des Schiebers in dessen Entkoppelstellung besteht, ist es vorgesehen, in dieser Längsbohrung eine Anschlaghülse beispielsweise einzupressen. Durch diese Anschlagshülse wird erfindungsgemäß ein dünnwandiges Rohrstück geführt, welches mit einem Ansatz des Schiebers auf dieser Seite verbunden ist. Das Rohrstück hat einenends einen Federteller, an dem eine Druckfeder anliegt, wobei sich die Druckfeder anderenends an der Anschlaghülse abstützt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Teillängsschnitt durch einen Schlepphebel im Bereich seines Endes am Abstützelement und die

2 als Einzelheit den Schieber als Koppelmittel.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

1 offenbart ein Ende 5 eines schaltbaren Schlepphebels 1, so wie er der Fachwelt an sich bekannt ist, im Längsschnitt. Der Schlepphebel 1 ist hier als Hubumschalter dargestellt, d.h. er ist auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil schaltbar.

Der Schlepphebel 1 besteht aus einem Innenhebel 3, welcher innerhalb von nicht dargestellten Armen eines Außenhebels 2 verläuft. Die Arme des Außenhebels 2 sind im Bereich des Endes 5 durch einen bügelartigen Querbalken 13 verbunden. Die Arme des Außenhebels 2 mit dem Querbalken 13 schließen somit den Innenhebel 3 ein, wobei im Entkoppelfall (nachfolgend näher erläutert) der Außenhebel 2 gegenüber dem Innenhebel 3 abschwenkt, so dass das beaufschlagte Gaswechselventil am anderen, nicht dargestellten, Ende nur einen kleinen Hub vollzieht.

An einer Unterseite 4 des Innenhebels 3 ist an dem Ende 5 eine hier kalottenförmige Komplementärfläche 6 für ein Abstützelement angeordnet. Oberhalb dieser Komplementärfläche 6 verläuft eine Längsbohrung 7, die als einfach zu fertigende Durchgangsbohrung dargestellt ist. Die Komplementärfläche 6 ist mit der Längsbohrung 7 über einen Pfad 20 verbunden, so dass aus dem Kopf des Abstützelements, auf welchem der Schlepphebel 1 mit der Komplementärfläche 6 aufliegt, Hydraulikmittel vor eine axial innere Stirnseite 23 eines Schiebers 8 zur Kopplung geleitet werden kann.

Der eben genannte Schieber 8 ist an seinem Außenmantel im wesentlichen glattflächig gefertigt. Er hat jedoch, ausgehend von seiner axial äußeren Stirnseite 10, eine angeflachte Oberseite 11 (s. a. 2). Auf dieser Oberseite 11 ist ein stiftartiger Körper 14 quer angeordnet. Dieser ist als dünnwandiges Rohrstück dargestellt. Der Körper 14 erstreckt sich mit seinen äußeren Stirnflächen an eine Wandung der Längsbohrung 7 und dient somit als sehr einfache und billige Verdrehsicherung für den Schieber 8 gegenüber der Längsbohrung 7.

Dargestellt ist in 1 der Koppelzustand des Innenhebels 3 mit dem Außenhebel 2 für einen Großhub des Schlepphebels 1. Dabei untergreift die Oberseite 11 des Schiebers 8 eine Unterseite 12 des Querbalkens 13. Wie zu erkennen ist, sind hier flache Eingriffsstrukturen vorgesehen, die ein geringes laterales Auswandern ermöglichen.

Dem Fachmann ist klar, dass der Schieber 8 in seinem entkoppelten Zustand mit seiner Oberseite 11 einen geringen Abstand im Nockengrundkreis zur Unterseite 12 des Querbalkens 13 haben muss. Dieser Abstand wird auch als Koppelspiel bezeichnet. Zum Ausgleich von fertigungsbedingten Toleranzen ist es vorgesehen, während einer Montage des Schlepphebels 1 Schieber 8 bereitzuhalten, deren Oberseite 11 zur Axiallinie 19 unterschiedlich beabstandet sind. Somit kann, nach einem vorhergehenden Messvorgang, das Koppelspiel durch Zupaaren des entsprechenden Schiebers 8 leicht eingestellt werden.

Wie ebenfalls aus den 1, 2 zu entnehmen ist, hat der Schieber 8 an seiner Unterseite 15 eine klinkenartige Anfasung 16, die im Kantenbereich zwischen seiner axial äußeren Stirnseite 10 und seinem Außenmantel 17 verläuft. Diese Anfasung 16 dient dazu, den Schieber 8 bei abgeschwenktem Querbalken 13 (im Entkoppelmodus) und seinem unerwünschten Ausgefahrenseins, bei zurückschwenkendem Außenhebel 2 ohne weitere Bauteilbelastung über Keilwirkung in die Längsbohrung 7 zurückzuverlagern.

An seiner axial inneren Stirnseite 23 weist der Schieber 8 einen stumpfartigen Ansatz 24 auf. Auf diesem Ansatz 24 ist ein dünnwandiges Rohrstück 25 beispielsweise durch Anrollieren befestigt. Dieses Rohrstück 25 ist durch eine Bohrung 27 einer ortsfest in der Längsbohrung 7 angeordneten Anschlaghülse 22 geführt. Axial innen, hinter der Anschlaghülse 22, geht das Rohrstück 25 in einen Federteller 26 über. An diesem Federteller 26 liegt einenends eine Feder 21, hier eine Schraubendruckfeder, an. Diese wirkt anderenends gegen die Anschlaghülse 22. Somit ist bei abgeschaltetem Druck an Hydraulikmittel ein einfaches Rückführen des Schiebers 8 in dessen Entkoppelposition bei Nockengrundkreisdurchlauf ermöglicht. Vorgesehen ist es, dass der Schieber 8 mit seiner axial inneren Stirnseite 23 im Entkoppelzustand einen Anschlag und somit eine Wegbegrenzung an der Anschlaghülse 22 findet.

Zudem kann sich der Fachmann 1 entnehmen, dass ein Nockenabgriff, zumindest am Innenhebel 3, über eine hier wälzgelagerte Rolle 18 vorgesehen ist. Die Arme des nicht näher gezeigten Außenhebels können wahlweise mit einem Gleit- oder ebenfalls Rollenabgriff versehen sein.

1: Schlepphebel
2: Außenhebel
3: Innenhebel
4: Unterseite
5: Ende
6: Komplementärfläche
7: Längsbohrung
8: Schieber
9: Ende
10: Stirnseite
11: Oberseite
12: Unterseite
13: Querbalken
14: Körper
15: Unterseite
16: Anfasung
17: Außenmantel
18: Rolle
19: Axiallinie
20: Pfad
21: Feder
22: Anschlaghülse
23: Stirnseite
24: Ansatz
25: Rohrstück
26: Federteller
27: Bohrung
A: Abstand

Claims

Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, welcher Schlepphebel (1) aus einem Außenhebel (2) und einem zwischen dessen Armen verlaufenden und zu diesem relativ verschwenkbeweglichen Innenhebel (3) besteht, wobei an einer Unterseite (4) eines der Hebel (3, 2) an einem Ende (5) eine Komplementärfläche (6) für ein Abstützelement und oberhalb dieser Komplementärfläche (6) eine Längsbohrung (7) mit einem Schieber (8) zur Kopplung der Hebel (3, 2) angeordnet ist, welcher Schieber (8) für den Koppelfall derartig aus einem Ende (9) der Längsbohrung (7) mit einer ersten Stirnseite (10) teilweise verlagerbar ist, daß er mit seiner abschnittsweise gestuften und planen Oberseite (11) in Eingriff mit einer planen Unterseite (12) eines Querbalkens (13) des jeweils anderen, abschwenkenden Hebels (2, 3) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (7) als vollkommen glattwandige Durchgangsbohrung hergestellt ist, wobei auf der gestuften Oberseite (11) des Schiebers (8) und in Bohrungsrichtung gesehen quer ein stiftartiger Körper (14) in der Breite der Oberseite (11) angeordnet ist, wobei die erste Stirnseite (10) des Schiebers (8) an ihrer Unterseite (15) eine klinkenartige Anfasung (16) hat und wobei ein Außenmantel (17) des Schiebers (8) bis auf dessen gestufte Oberseite (11) sowie die Anfasung (16) vollkommen glattzylindrisch vorliegt.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme des Außenhebels (2) im Bereich des Endes (5) des Schlepphebels (1) durch den Querbalken (13) verbunden sind, wobei im Innenhebel (3) die Komplementärfläche (6) mit darüberliegender Längsbohrung (7) appliziert ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlepphebel (1) als Hubumschalter ausgelegt ist, wobei der Innenhebel (3) von einem Kleinhubnocken und die Arme des Außenhebels (2) von je einem Großhubnocken kontaktierbar sind.
Schlepphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenhebel (3) eine wälz- oder gleitgelagerte Rolle (18) für den Nockenkontakt aufweist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellung eines Spiels der Kopplung während einer Montage der Schlepphebel (1) über die Schieber (8) bewerkstelligt ist, welche Schieber (8) hinsichtlich eines Abstandes (A) ihrer gestuften Oberseite (11) zur Axiallinie (19) variabel bereitgehalten werden.
Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (8) in dessen Koppelstellung unter den Querbalken (13) über Hydraulikmitteldruck verlagerbar ist, welches Hydraulikmittel über einen direkten Pfad (20) aus der Komplementärfläche (6) heranleitbar ist, wobei eine Verlagerung des Schiebers (8) in Entkoppelstellung über die Kraft wenigstens einer mechanischen Feder (21) herstellbar ist und wobei in Koppelrichtung gesehen axial vor dem Schieber (8) in der Längsbohrung (7) eine An schlaghülse (22) befestigt ist, an welcher der Schieber (8) mit seiner zweiten, inneren Stirnseite (23) im Entkoppelfall anliegt.
Schlepphebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der zweiten Stirnseite (23) des Schiebers (8) ein zentrischer, stumpfartiger Ansatz (24) ausgeht, der mit einem Rohrstück (25) verbunden ist, welches axial innen in einen Federteller (26) übergeht, wobei das Rohrstück (25) durch eine Bohrung (27) der Anschlaghülse (22) geführt ist und wobei die als Schraubenfeder ausgebildete Feder (21) axial innen an dem Federteller (26) und axial außen an der Anschlaghülse (22) anliegt.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stiftartige Körper (14) als Wegbegrenzung des Schiebers (8) axial nach außen ausgebildet ist.