DE102004039503A1

DE102004039503A1 - Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004039503A1
Application number: DE200410039503
Authority: DE
Inventors: Stefanie Gumbmann; Markus Dipl.-Ing. Proschko
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-08-14
Filing date: 2004-08-14
Publication date: 2006-03-02

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Dieser hat ein mehrteiliges und in einer durchgehend glatten Längsbohrung (4) angeordnetes Koppelmittel (5). Das Koppelmittel (5) besteht aus einem die eigentliche Kopplung bewirkenden Ringkolben (14), an den sich in koppelferne Richtung ein dünnwandiges Rohrstück (17) anschließt. Dieses ist über ein scheibenartiges Radialspreizmittel (19) in einfacher Art und Weise mit dem Ringkolben (14) verbunden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist, mit einem Außenhebel und einem zwischen dessen Armen verlaufenden und relativ zu diesem verschwenkbeweglichen Innenhebel, wobei in einer Längsbohrung eines der Hebel ein Koppelmittel angeordnet ist, das für den Koppelfall abschnittsweise in oder unter eine Mitnehmerfläche einer Stirnseite des im Entkoppelfall abschwenkenden anderen Hebels verlagerbar ist, wobei an einer Unterseite des Schlepphebels an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Komplementärfläche für ein Abstützelement appliziert ist, in deren Bereich die Längsbohrung für das Koppelmittel verläuft und wobei zumindest der im Entkoppelfall abschwenkende Hebel wenigstens eine Anlauffläche für einen Hubnocken hat.

Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsgemäßer Schlepphebel geht aus der DE 102 11 038 A1 hervor. Dieser hat ebenfalls ein in einer Längsbohrung verlagerbares Koppelmittel. Dem Schlepphebel sind mehrere Nachteile immanent. Zum einen überragt dessen Koppelmittel an einem Ende eine Stirnseite des Schlepphebels. Hierdurch ist mit einem erhöhten Bauraumbedarf zu rechnen. Gerade bei einer nachträglichen Implementierung eines solchen Schlepphebels in einen an sich vorhandenen Zylinderkopf können Probleme auftreten.

Zum anderen ist zu erkennen, dass das Koppelmittel und dessen Längsbohrung eine unnötig gestufte Geometrie haben. Dies erhöht in der Großserienfertigung die Fertigungskosten. So lässt sich beispielsweise die vorgeschriebene Durchgangsbohrung nicht in einem Arbeitsgang fertigen.

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

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Längsbohrung für das Koppelmittel als ungestufte Durchgangsbohrung dargestellt ist, wobei das in Entkoppelrichtung hydraulisch verlagerbare Koppelmittel koppelseitig aus einem unmittelbar in der Längsbohrung verlaufenden Ringkolben besteht, der an seiner koppelfernen Seite eine Bohrung hat, welche koppelseitig in eine Erweiterung übergeht und aus welcher Bohrung heraus sich ein dünnwandiges Rohrstück erstreckt, das im Bereich der Erweiterung mit stirnseitigen Radialschlitzen versehen ist, in deren Bereich innerhalb des Rohrstücks ein scheibenartiges Radialspreizmittel appliziert ist, über welches Segmente zwischen den Radialschlitzen des Rohrstücks in der Erweiterung fixiert sind, wobei das Rohrstück durch eine Bohrung eines in der Längsbohrung befestigten Anschlagringes geführt ist und axial zwischen dem Ringkolben und dem Anschlagring ein Federmittel wie eine Druckfeder zur Verlagerung des Koppelmittels in Entkoppelrichtung eingespannt ist und wobei axial hinter dem Anschlagring ein Druckraum für Hydraulikmittel zur Verlagerung des Koppelmittels in Koppelrichtung gebildet ist, welcher in koppelferne Richtung durch einen vom Rohrstück abstehenden Ringkragen begrenzt ist.

Durch diese Maßnahmen sind die eingangs zitierten Nachteile wirkungsvoll beseitigt. Es liegt eine glatte Durchgangsbohrung für das Koppelmittel vor, welche mit einem Werkzeug und in einem Arbeitsgang recht kostengünstig gefertigt werden kann. Zum anderen ist das Koppelmittel selbst mehrteilig gefertigt. Es besteht aus einem die eigentliche Kopplung bewerkstelligenden Ringkolben, welcher beispielsweise in einem preiswerten Centerless-Schleifverfahren in Massenproduktion gefertigt werden kann und im wesentlichen noch aus dem an den Ringkolben angeschlossenen Rohrstück.

Gleichfalls ist die erfindungsgemäße Lösung darauf abgestellt, eine einfache Verbindungsmöglichkeit des separaten Rohrstücks mit dem Ringkolben zu schaffen. Dies ist dadurch bewerkstelligt, indem das Rohrstück auf der Seite des Ringkolbens mit stirnseitigen Radialschlitzen versehen wird. Innerhalb des Rohrstücks verläuft ein Radialspreizmittel, wie beispielsweise eine Scheibe, an deren Außenmantel in der Zahl der Segmente des Rohrstücks rampenartige Erhebungen verlaufen. Somit kann durch einfaches Verdrehen des Radialspreizmittels eine form- und ggf. auch kraftschlüssige Verbindung des Rohrstücks mit dem Ringkolben kreiert werden.

Vorzugsweise soll das Koppelmittel in Entkoppelrichtung hydraulisch und in Koppelrichtung über die Kraft wenigstens eines Federmittels wie einer Druckfeder verlagert werden. Denkbar und vorgesehen ist jedoch auch eine umgekehrte Beaufschlagung.

Dadurch, dass das Rohrstück durch eine Bohrung eines Anschlagringes an seiner koppelfernen Seite geführt ist, liegt einerseits eine separate und preiswerte einenendige Anlage für das Federmittel über den Anschlagring vor. Andererseits kann auf der abgewandten Seite ein Druckraum für Hydraulikmittel geschaffen werden. Dieser wird in einfacher Art und Weise an der koppelfernen Seite durch einen einteilig vom Rohrstück ausgehenden Ringkragen begrenzt.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, zwei sich diametral gegenüberliegende Radialschlitze an einem Ende des Rohrstücks zu applizieren. Denkbar und vorgesehen sind jedoch auch sternförmig gleichverteilte Radialschlitze an der entsprechenden Stirnseite des Rohrstücks.

Zur einfachen Verbindung des Rohrstücks mit dem Ringkolben wird das als Scheibe hergestellte und innerhalb des Rohrstücks angeordnete Radialspreizmittel so weit entgegen dem Verlauf seiner rampenartigen Erhebungen am Außenmantel in Umfangsrichtung verdreht, bis die entsprechenden Segmente des Rohrstücks ausreichend aufgebogen sind. Diese liegen dann in der Erweiterung an und fixieren das Rohrstück.

Dem Fachmann ist an dieser Stelle klar, dass die Segmente über das Radialspreizmittel nicht unbedingt orthogonal zum Rohrstück angestellt werden können. Jedoch reicht eine teilumfängliche Schrägstellung der Segmente vollkommen aus, um die gewünschte Lagefixierung zu schaffen. Gegebenenfalls können Stirnseiten der Segmente auch direkt am Innenmantel der Erweiterung verlaufen.

Das erfindungsgemäße Radialspreizmittel kann beispielsweise aus einem Strangabschnitt geschnitten werden und durch ein spanloses Formgebungsverfahren seine endgültige Form erhalten.

Eine vorteilhafte Maßnahme zur Verdrehung des Radialspreizmittels ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach besitzt dieses beispiels weise eine schlitzartige Vertiefung als Eingriffsmittel. Vorgesehen ist an dieser Stelle auch eine Kreuzschlitzgeometrie bzw. ein Innenmehrkant.

Eine einfache Maßnahme zur Zuleitung des Hydraulikmittels zur Verlagerung des Koppelmittels in Entkoppelrichtung ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach soll das Koppelmittel direkt aus der Komplementärfläche für das Abstützelement (somit aus dem Abstützelement) über einen wenn möglich extrem kurzen Pfad in den Druckraum zwischen Anschlagmittel und Ringkragen des Rohrstücks geleitet werden. Es sind jedoch auch anderweitige, externe Versorgungen denkbar. Auch ist es vorgesehen, die Längsbohrung nicht unmittelbar oberhalb und mittig zur Komplementärfläche zu positionieren.

Aufgrund der vorgeschlagenen flachen Eingriffsstruktur zwischen Ringkolben und Mitnehmerfläche des abschwenkenden Hebels ist ein relativ guter Toleranzausgleich bzw. auch eine gute Möglichkeit zur Einstellung des Koppelspiels geschaffen. Ein geringfügiges seitliches Auswandern im Eingriffsbereich ist ermöglicht. Vorgesehen kann es auch sein, wenigstens eine der Eingriffsflächen leicht zylindrisch auszuwölben, so dass stets ein gut definierbarer Linienkontakt vorliegt.

Zudem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Anschlagring koppelseitig mit einer Ringausnehmung zu versehen, in welcher das Federmittel einenends einsitzt. Somit kann über eine dem Ringkolben zugewandte Stirn des Anschlagringes eine genau definierte Wegbegrenzung für den Ringkolben in Entkoppelrichtung gegeben werden, ohne dass das Federmittel auf Block fährt.

Mit vom Schutzumfang eingeschlossen ist auch eine Lösung, bei welcher auf die Erweiterung der Bohrung für das Rohrstück im Ringkolben verzichtet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

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

1 einen Längsschnitt durch einen schaltbaren Schlepphebel;

2 eine Ansicht des Koppelbereichs des vorgenannten Schlepphebels mit eingesetztem, jedoch noch nicht verdrehten Radialspreizmittel;

3 einen Querschnitt durch den Schlepphebel im Bereich des Radialspreizmittel (noch nicht verdreht);

4 den Schnitt nach 2, jedoch mit verdrehtem Radialspreizmittel;

5 die Ansicht nach 3, jedoch mit verdrehtem Radialspreizmittel und die

6 als Einzelheit das Radialspreizmittel.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

1 offenbart einen auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbaren Schlepphebel 1. Dieser besteht aus einem Außenhebel 2, zwischen dessen nicht dargestellten Armen ein abschwenkbarer Innenhebel 3 verläuft. Zumindest der Innenhebel 3 hat eine Anlauffläche 13 für einen Hubnocken und ist im Bereich eines Endes 9 gelenkig mit dem Außenhebel 2 verbunden. Im Bereich des Endes 9, an einer Unterseite 8 des Schlepphebels 1, ist eine Anlage 10 für ein Gaswechselventil positioniert. Am gegenüberliegenden Ende 11 verläuft an der Unterseite 8 eine Komplementärfläche 12. Über diese Komplementärfläche 12 liegt der Außenhebel 2 und somit der gesamte Schlepphebel 1 auf einem Kopf eines hydraulischen Abstützelements auf. Über dieses erfolgt eine Zuführung von Hydraulikmittel über einen kurzen Pfad 30 (siehe auch 2, 4) in einen Druckraum 24 zur Verlagerung eines Koppelmittels 5.

Wie den 1, 2 und 4 des weiteren zu entnehmen ist, verläuft oberhalb der Komplementärfläche 12 eine Längsbohrung 4. Diese ist komplett glattflächig, ungestuft dargestellt und kann somit in einem Arbeitsgang preiswert hergestellt werden. In dieser Längsbohrung 4 ist das mehrteilige Koppelmittel 5 angeordnet. Es besteht koppelseitig aus einem Ringkolben 14, der an seiner koppelfernen Seite eine Bohrung 15 aufweist. Diese Bohrung 15 geht in Koppelrichtung in eine Erweiterung 16 über.

In der Bohrung 15 verläuft mit einem Ende ein dünnwandiges Rohrstück 17 (siehe insbesondere 2, 4). Das Rohrstück 17 ist, wie näher aus den 3 und 5 hervorgeht, endseitig mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Radialschlitzen 18 versehen. In deren Bereich verläuft im Rohrstück 17 ein scheibenartiges Radialspreizmittel 19 (siehe auch 6). Dieses hat rampenartig ansteigende Erhebungen 26 mit Rampenspitzen 27. Des weiteren weist das Radialspreizmittel 19 an seiner koppelfernen Seite 28 ein Eingriffsmittel 29 wie einen Radialschlitz auf.

Zur einfachen Befestigung des Rohrstücks 17 mit dem Ringkolben 14 wird nach entsprechender Vormontage das Radialspreizmittel 19 durch Eingriff eines Verdrehwerkzeugs in das Eingriffsmittel 29 so verdreht, dass es zu einem abschnittsweisen Aufbiegen der zwischen den Radialschlitzen 18 liegenden Segmente 20 des Rohrstücks 17 kommt (siehe 4, 5). Dabei wird das Radialspreizmittel 19 so weit verdreht, dass dessen Rampenspitzen 27 quasi eingekerbt am Innenmantel des Rohrstücks 17 verharren, wodurch eine gute Lagefixierung für das Radialspreizmittel 19 gegeben ist.

Durch das vorgenannte Aufspreizen der Segmente 20 des Rohrstücks 17 kommt es zu einem formschlüssigen Fixieren des Rohrstücks 17 am Ringabsatz zwischen der Erweiterung 16 und der Bohrung 15 des Ringkolbens 14.

Wie des weiteren insbesondere den 1, 2 und 4 zu entnehmen ist, verläuft innerhalb der Längsbohrung 4 ein separater Anschlagring 22. Dieser ist in der Längsbohrung 4 beispielsweise eingepresst. Der Anschlagring 22 hat an seiner koppelseitigen Stirn 32 eine Ringausnehmung 31. In dieser ist einenends ein Federmittel 23 (hier Schraubendruckfeder) abgestützt. Dieses wirkt anderenends in Koppelrichtung auf eine koppelferne Seite des vorgenannten Ringkolbens 14. Durch die Stirn 32 ist ein einfacher Anschlag für den Ringkolben 14 in dessen Entkoppelrichtung geschaffen.

Das Rohrstück 17 ist dichtend durch eine Bohrung 21 des Anschlagrings 22 geführt. An dieser Stelle ist ein Leckspalt für Hydraulikmittel gebildet. Da dieser auf recht kleinem Durchmesser liegt, ist mit nur geringen Hydraulikmittelverlusten aus dem axial hinter dem Anschlagring 22 liegenden Druckraum 24 für Hydraulikmittel zu rechnen.

An dessen koppelferner Seite, somit axial hinter dem Anschlagring 22, geht das Rohrstück 17 in einen radial nach außen abstehenden Ringkragen 25 über, welcher sich mittelbar gegenüber der Längsbohrung 4 außen abstützt. Der somit zwischen dem Ringkragen 25 und der koppelfernen Seite des Anschlagrings 22 gebildete Druckraum 24 wird aus dem eingangs genannten Pfad 30 zum Zwecke einer Entkopplung beaufschlagt.

Wie des weiteren den 2, 4 zu entnehmen ist, sind im Koppelbereich flache Eingriffsstrukturen vorgesehen. Die Mitnehmerfläche 6 der Stirnseite 7 des Innenhebels 3 kann beispielsweise in Querrichtung leicht zylindrisch ausgewölbt sein, wohingegen die entsprechende Gegenfläche des Ringkolbens 14 (oder vice versa) flach ist. Denkbar und vorgesehen ist an dieser Stelle jedoch auch eine klassische Kolben-Bohrung-Kopplung.

1: Schlepphebel
2: Außenhebel
3: Innenhebel
4: Längsbohrung
5: Koppelmittel
6: Mitnehmerfläche
7: Stirnseite
8: Unterseite
9: Ende
10: Anlage
11: Ende
12: Komplementärfläche
13: Anlauffläche
14: Ringkolben
15: Bohrung
16: Erweiterung
17: Rohrstück
18: Radialschlitz
19: Radialspreizmittel
20: Segment
21: Bohrung
22: Anschlagring
23: Federmittel
24: Druckraum
25: Ringkragen
26: Erhebung
27: Rampenspitze
28: koppelferne Seite
29: Eingriffsmittel
30: Pfad
31: Ringausnehmung
32: Stirn

Claims

Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist, mit einem Außenhebel (2) und einem zwischen dessen Armen verlaufenden und relativ zu diesem verschwenkbeweglichen Innenhebel (3), wobei in einer Längsbohrung (4) eines der Hebel (2, 3) ein Koppelmittel (5) angeordnet ist, das für den Koppelfall abschnittsweise in oder unter eine Mitnehmerfläche (6) einer Stirnseite (7) des im Entkoppelfall abschwenkenden anderen Hebels (3, 2) verlagerbar ist, wobei an einer Unterseite (8) des Schlepphebels (1) an einem Ende (9) eine Anlage (10) für ein Gaswechselventil und am anderen Ende (11) eine Komplementärfläche (12) für ein Abstützelement appliziert ist, in deren Bereich die Längsbohrung (4) für das Koppelmittel (5) appliziert ist und wobei zumindest der im Entkoppelfall abschwenkende Hebel (3, 2) wenigstens eine Anlauffläche (13) für einen Hubnocken hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (4) für das Koppelmittel (5) als ungestufte Durchgangsbohrung dargestellt ist, wobei das in Entkoppelrichtung hydraulisch verlagerbare Koppelmittel (5) koppelseitig aus einem unmittelbar in der Längsbohrung (4) verlaufenden Ringkolben (14) besteht, der an seiner koppelfernen Seite eine Bohrung (15) hat, welche koppelseitig in eine Erweiterung (16) übergeht und aus welcher Bohrung (15) heraus sich ein dünnwandiges Rohrstück (17) erstreckt, das im Bereich der Erweiterung (16) mit stirnseitigen Radialschlitzen (18) versehen ist, in deren Bereich innerhalb des Rohrstücks (17) ein scheibenartiges Radialspreizmittel (19) appliziert ist, über welches Segmente (20) zwischen den Radialschlit zen (18) des Rohrstücks (17) in der Erweiterung (16) fixiert sind, wobei das Rohrstück (17) durch eine Bohrung (21) eines in der Längsbohrung (4) befestigten Anschlagringes (22) geführt ist und axial zwischen dem Ringkolben (14) und dem Anschlagring (22) ein Federmittel (23) wie eine Druckfeder zur Verlagerung des Koppelmittels (5) in Entkoppelrichtung eingespannt ist, wobei axial hinter dem Anschlagring (22) ein Druckraum (24) für Hydraulikmittel zur Verlagerung des Koppelmittels (5) in Koppelrichtung gebildet ist, welcher in koppelferne Richtung durch einen vom Rohrstück (17) abstehenden Ringkragen (25) begrenzt ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialspreizmittel (19) als Scheibe hergestellt ist, an deren Außenmantel (20), in der Zahl der Segmente (20) des Rohrstücks (17), rampenartige Erhebungen (26) verlaufen.
Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialspreizmittel (19) derartig entgegen der Steigung der rampenartigen Erhebungen (26) im Rohrstück (17) verdreht ist, dass Rampenspitzen (27) der Erhebungen (26) in den jeweiligen Segmenten (20) eingekerbt sind.
Schlepphebel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialspreizmittel (19) an seiner koppelfernen Seite (28) mit einem schlitzartigen Eingriffsmittel (29) für ein Verdrehwerkzeug versehen ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbohrung (4) zentral oberhalb der Komplementärfläche (12) verläuft, wobei von der Komplementärfläche (12) ein direkter Pfad (30) zur Zuleitung von Hydraulikmittel in den Druckraum (24) gebildet ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (14) mit der Mitnehmerfläche (6) eine weitestgehend flache Eingriffsstruktur besitzt.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohrstück (17) zwei sich diametral gegenüberliegende Radialschlitze (18) immanent sind.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (22) koppelseitig eine Ringausnehmung (31) aufweist, in welcher das Federmittel (23) einenends einsitzt, wobei durch eine koppelseitige Stirn (32) des Anschlagringes (22) dem Ringkolben (14) eine Wegbegrenzung in koppelferne Richtung gegeben ist.