DE102005048984A1

DE102005048984A1 - Schaltbarer Schlepphebel

Info

Publication number: DE102005048984A1
Application number: DE102005048984A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. Seitz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-19
Also published as: US20070084426A1; US7201126B1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Innen- und einem diesen mit seinen Armen (2) umschließenden Außenhebel (3, 4), wobei die Hebel (3, 4) auf einer gemeinsamen Achse (5) relativ zueinander verschwenkbeweglich verlaufen und über Koppelmittel (6) derartig miteinander verbindbar sind, dass bei Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein demgegenüber kleinerer oder 0-Ventilhub generiert ist, wobei der Innenhebel (3) an einer Unterseite (7) an einem Ende (8) bei der Achse (5) eine Anlage (9) für ein Gaswechselventil und am anderen Ende (10) eine Komplementärfläche (11) für ein Abstützelement aufweist sowie wenigstens der Außenhebel (4) eine Anlauffläche (12) für einen Hubnocken besitzt, wobei zwischen den Hebeln (3, 4) eine Lost-Motion-Feder (13) vorgesehen ist, wobei die Achse (5), in Längsrichtung des Schlepphebels (1) gesehen, zwischen der Anlage (9) für das Gaswechselventil und einem Abschnitt unmittelbar vor der Anlauffläche (12) für den Hubnocken am Außenhebel (4) angeordnet ist und wobei die Lost-Motion-Feder (13), in die Längsrichtung betrachtet, hinter der Achse (5) außen an dem einen Ende (8) positioniert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Innen- und einem diesen mit seinen Armen umschließenden Außenhebel, wobei die Hebel auf einer gemeinsamen Achse relativ zueinander verschwenkbeweglich verlaufen und über Koppelmittel derartig miteinander verbindbar sind, dass bei Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein demgegenüber kleinerer oder 0-Ventilhub generiert ist, wobei der Innenhebel an einer Unterseite an einem Ende bei der Achse eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Komplementärfläche für ein Abstützelement aufweist sowie wenigstens der Außenhebel eine Anlauffläche für einen Hubnocken besitzt und wobei zwischen den Hebeln eine Lost-Motion-Feder vorgesehen ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Schlepphebel geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 103 10 226 A1 hervor. Dessen Achse mit den beiden Hebelteilen ist, in Längsrichtung des Schlepphebels gesehen, an dem einen Ende hinter der Anlage für das Gaswechselventil angeordnet. Außerdem fällt auf, dass eine Drehschenkelfeder als Lost-Motion-Feder vorgesehen ist, welche die Achse umschließt.

Der vorgenannten Ausbildung sind mehrere Nachteile immanent. Zum einen erhöht die vom Schwenkpunkt des Schlepphebels relativ weit entfernte Achse unnötig das Massenträgheitsmoment bzw. sind ventilseitig relativ hohe bewegte Massen festzustellen. Außerdem ist die Baubreite des vorgenannten Schlepphebels wegen der notwendigen Breite für die Drehschenkelfeder um die Achse unnötig erhöht. Hierdurch können Einbauprobleme auftreten und der Hebel kann ggf. nicht in besonders kleinbauende Motoren implementiert werden. Aufgrund der relativ weit vom Schwenkpunkt entfernten Achse besitzt der Außenhebel außerdem eine ungünstige Durchbiegungslänge.

Aufgabe der Erfindung

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

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Achse, in Längsrichtung des Schlepphebels gesehen, zwischen der Anlage für das Gaswechselventil und einem Abschnitt unmittelbar vor der Anlauffläche für den Hubnocken am Außenhebel angeordnet ist, wobei die Lost-Motion-Feder, in die Längsrichtung betrachtet, hinter der Achse, außen an dem einen Ende positioniert ist.

Hierdurch sind die vorgenannten Nachteile beseitigt. Die Schwenkachse ist nunmehr deutlich näher an den Drehpunkt des Schlepphebels verlagert. Dies kommt einer kompakten Bauweise des vorgenannten Elements zugute. Aufgrund dieser Anordnung der Schwenkachse sinkt das Massenträgheitsmoment und die ventilseitig bewegten Massen sind reduziert.

Es ist vorgeschlagen, als Lost-Motion-Feder eine drehbeanspruchte Feder wie eine Schraubendruckfeder zu applizieren, die in Längsrichtung gesehen an dem einen Ende hinter der Achse eingespannt ist. Somit kann ein deutlich schmalerer Schlepphebel dargestellt werden, da dieser nicht mehr den notwendigen Bauraum in dessen Breite zur Unterbringung der Drehschenkelfeder erfordert. Außerdem liegt auf der Hand, dass sich eine Montage der Schraubendruckfeder einfacher erweist, als bei der vorgenannten Drehschenkelfeder.

Zudem wird festgestellt, dass der Außenhebel eine verbesserte Steifigkeit besitzt, da dessen Durchbiegungslänge (bei Kopplung) verkürzt ist: Ein derartiger Schlepphebel ist somit auch bei höheren Motordrehzahlen als der aus dem Stand der Technik vorbekannte einsetzbar.

Als Lost-Motion-Feder soll zwar vorzugsweise die genannte Schraubendruckfeder eingesetzt werden (wenigstens eine oder ein Federpaket), es sind jedoch auch noch andere Federmittel wie Tellerfedern etc. denkbar. Es können auch andere mechanische Federn aus der Gattung der biegebeanspruchten oder drehbeanspruchte Federn eingebaut werden. Ggf. sind auch magnetische, pneumatische und ähnliche Mittel denkbar und vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Schlepphebel kann als auf unterschiedliche Nockenkonturen umschaltbar bzw. vollkommen vom Nockenhub abschaltbar dargestellt sein. Für den ersteren Fall kommunizieren Anlaufflächen an Oberseiten der Arme des Außenhebels mit entsprechenden Großhubnocken, wohingegen der Innenhebel an seiner Oberseite eine Anlauffläche für einen Kleinhubnocken besitzt. Im zweitgenannten Fall hat der Außenhebel wiederum die Anlaufflä chen für die respektiven Großhubnocken, wohingegen am Innenhebel lediglich ein Grundkreis- oder Stütznocken gegenläuft. Als Anlaufflächen kommen bei beiden Varianten generell Gleitflächen und/oder Rollen in Betracht.

Eine einfache Möglichkeit einer Anordnung der Lost-Motion-Feder geht aus einem weiteren Unteranspruch hervor. Demzufolge wird diese zwischen Anlagen eingespannt, die sich quasi orthogonal zur Längsmittelebene des Schlepphebels, von diesem am einen Ende weg, erstrecken. Dabei kann die Anlage des Innenhebels als kragarmähnliche Gestaltung von dessen Stirnseite oder einem benachbarten Bereich abstehen und die Anlage des Außenhebels als regulärer Quersteg an dem einen Ende ausgebildet sein, welcher die Seitenwände des Außenhebels verbindet und an seiner Unterseite zudem die Anlage für das Gaswechselventil besitzt.

Der dabei senkrecht vom Quersteg des Innenhebels abstehende Ansatz, welcher an seiner Oberseite in die Verlängerung mit der ersten Anlage übergeht, soll vorzugsweise einteilig mit dem Quersteg an einem Ende des Innenhebels verbunden sein. Insofern der Innenhebel aus Blechwerkstoff gefertigt ist, kann diese kragarmähnliche Gestaltung während des Stanz- Biegeprozesses angeformt werden.

In Konkretisierung der Erfindung hat jede der Anlagen einen separaten Federteller für eine unmittelbare Anlage der Lost-Motion-Feder. Wenigstens einer dieser Federteller ist in seiner Einbautiefe variierbar, um ggf. die Kraft der Lost-Motion-Feder genauer einstellen zu können. Somit ist der Lost-Motion-Feder eine sehr sichere und verschleißarme Anlage an den jeweiligen Gegenstücken endseitig geboten.

Die vorgenannten Federteller können u. a. massiv sein, jedoch beispielsweise auch aus einem fließgepressten Blechwerkstoff bestehen. Eine einfache Art und Weise deren Befestigung ergibt sich dadurch, dass diese mit domartigen Ansätzen versehen sind, die in jeweiligen Bohrungen der Anlagen verlaufen. sind. Zweckmäßigerweise soll wenigstens eines der Hebelteile aus einem Blechwerkstoff gefertigt werden. Vorzugsweise sind jedoch beide Hebelteile aus Blech gefertigt und stanz- biegetechnisch in Massenfertigung dargestellt. Diese Ausbildung hat gegenüber einer urformtechnischen Herstellung u. a. Vorteile hinsichtlich der Fertigungskosten.

Das gemäß einem weiteren Unteranspruch aufgeführte kastenähnliche Profil für den Außenhebel lässt sich spanlos besonders einfach darstellen. Zweckmäßigerweise werden auch die Anlaufflächen (Gleitflächen) an Oberseiten der Seitenwände des Außenhebels einteilig mit angeformt.

Gemäß einer weiteren Konkretisierung der Erfindung sollen die Arme des Außenhebels am anderen Ende durch einen gürtelartigen Querbalken verbunden sein. Somit hat der Außenhebel eine gute Stabilität. Außerdem bietet eine Unterseite des Querbalkens eine hervorragende Anlage für Abschnitte des Koppelmittels im Koppelfall (großer Nockenhub). Dabei ist als Koppelmittel ein längs verlagerbares Element vorgeschlagen, das vorzugsweise im Innenelement oberhalb der Komplementärfläche für das Abstützelement verläuft und beispielsweise hydraulisch in wenigstens eine Richtung verlagerbar ist. Denkbar sind jedoch auch quer verlagerbare Koppelmittel bzw. andere Beaufschlagungsformen für das Koppelmittel wie elektromagnetische etc.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 in einer räumlichen Ansicht den schaltbaren Schlepphebel mit Innen- und Außenhebel;
2 einen Teillängsschnitt durch den Innenhebel im Bereich des einen Endes;
3 in einer räumlichen Ansicht den Außenhebel und
4 in einer räumlichen Ansicht den Innenhebel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figuren offenbaren einen schaltbaren Schlepphebel 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Der Schlepphebel 1 besteht aus einem Außenhebel 4 kastenartiger Ausbildung, der mit seinen Armen 2 einen Innenhebel 3 einschließt. Beide Hebel 3, 4 verlaufen auf der Seite eines Endes 8 auf einer gemeinsamen Achse 5. Der Außenhebel 3 (siehe auch 3) ist an dem einen Ende 8 durch einen Quersteg 20 verbunden, welcher gleichzeitig eine einenendige Anlage für eine Lost-Motion-Feder 13 (siehe unten) an seiner Oberseite bietet. Dieser Quersteg 20 verbindet die Arme 2 des Außenhebels 4 im Bereich ihrer Unterseite 19.
Im Bereich eines anderen Endes 10 sind die Arme 2 des Außenhebels 4 gürtelartig durch einen Querbalken 33 verbunden. Dessen Unterseite dient im Koppelfall einer abschnittsweisen Anlage eines im Innenhebel 3 eingebauten Koppelmittels 6.
Der Innenhebel 3, wie 4 näher zeigt, besteht aus zwei aufrechten Seitenwänden 21. Diese sind im Bereich des einen Endes 8 an ihrem unteren Bereich 23 durch einen Quersteg 22 verbunden. Die Unterseite 7 des Innenhebels 3 hat zwei wesentliche weitere Bauteile. Zum einen ist im Bereich des einen Endes 8 am Quersteg 22 eine Anlage für ein Gaswechselventil generiert. Am anderen Ende 10 besitzt der Innenhebel 3 eine Komplementärfläche 11 zur Anlage auf einem Kopf eines Gaswechselventils. Oberhalb dieser Komplementärfläche 11 verläuft das hier längs verlagerbare Koppelmittel 6 in einer entsprechenden Aufnahme.
Des weiteren ist in 4 dargestellt, dass im Innenhebel 3 eine Anlauffläche 34 für einen Niedrighubnocken vorgesehen ist. Diese ist hier als drehbare Rolle dargestellt.
Wie aus den 1, 2 zu entnehmen ist, ist die Achse 5, in Längsrichtung des Schlepphebels 1 gesehen, zwischen der Anlage 9 für das Gaswechselventil und einem Abschnitt unmittelbar vor der jeweiligen Anlauffläche 12 für den Hubnocken am Außenhebel 4 angeordnet. Aufgrund dieser „Nachinnenverlagerung" der Achse 5 gegenüber dem beschreibungseinleitend genannten Stand der Technik sind die ventilseitig bewegten Massen reduziert. Klar ist, dass die Achse 5 nicht unendlich weit in Richtung zum anderen Ende 10 verlagert werden kann, um eine ordnungsgemäße Verschwenkfunktion der Hebelteile zu gewährleisten.
Zudem ist zu erkennen, dass im Bereich des einen Endes 8, in Längsrichtung des Schlepphebels 1 gesehen hinter der Achse 5, die Lost-Motion-Feder 13 verläuft. Diese ist hier als Schraubendruckfeder dargestellt. Somit ist die im Stand der Technik aufgezeigte Drehschenkelfeder durch die Schraubendruckfeder substituiert. Der Schlepphebel 1 kann insgesamt gesehen schmaler bauen.
Die Lost-Motion-Feder 13 verläuft, wie 2 näher zeigt, zwischen Anlagen 14, 15 am Innen- und Außenhebel 3, 4. Dabei erstreckt sich von dem Quersteg 22 des Innenhebels 3 mit der Anlage 9 für das Gaswechselventil senkrecht nach oben einteilig ein Ansatz 23a. Dieser ist an seiner Oberseite 24 mit einer abstehenden Verlängerung 16 versehen. Diese Verlängerung 16 hat die Anlage 14. Die Lost-Motion-Feder 13 liegt über eine Stirn 27 eines separaten Federtellers 25 unmittelbar an der Anlage 14 an. Der Federteller 25 ist mit einem domartigen Ansatz 29 versehen, der in einer entsprechenden Bohrung 31 der Anlage 14 sitzt. Zweckmäßigerweise sind die Bauteile 23a, 16 einteilig mit dem Quersteg 22 ausgebildet, wobei der Ansatz 23a zwischen den Seitenwänden 21 des Innenhebels 3 verläuft.
Die Anlage 15 am Außenhebel 4 hat eine Bohrung 32, in welcher ein Federteller 26 zur anderenendigen Abstützung der Lost-Motion-Feder mit seinem domartigen Ansatz 30 verläuft. Somit sitzt der Federteller 26 wiederum mit seiner Stirn 28 auf der Anlage 15 am Quersteg 20.
Vorzugsweise sind der Innen- und Außenhebel 3, 4 aus dünnwandigem Blechwerkstoff in einem Stanz- Biegeprozess gefertigt. Zur Darstellung der Anlage 14 an der Verlängerung 16 kann es auch vorgesehen sein, diese direkt vom oberen Bereich 17 einer Stirnseite 18 des Innenhebels 3 an dem einen Ende 8 abstehen zu lassen bzw. auch diese Ausbildung separat darzustellen.

1: Schlepphebel
2: Arm
3: Innenhebel
4: Außenhebel
5: Achse
6: Koppelmittel
7: Unterseite
8: eines Ende
9: Anlage
10: anderes Ende
11: Komplementärfläche
12: Anlauffläche
13: Lost-Motion-Feder
14: Anlage
15: Anlage
16: Verlängerung
17: Bereich
18: Stirnseite
19: Unterseite
20: Quersteg
21: Seitenwand
22: Quersteg
23: Bereich
23a: Ansatz
24: Oberseite
25: Federteller
26: Federteller
27: Stirn
28: Stirn
29: Ansatz
30: Ansatz
31: Bohrung
32: Bohrung
33: Querbalken
34: Anlauffläche

Claims

Schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Innen- und einem diesen mit seinen Armen (2) umschließenden Außenhebel (3, 4), wobei die Hebel (3, 4) auf einer gemeinsamen Achse (5) relativ zueinander verschwenkbeweglich verlaufen und über Koppelmittel (6) derartig miteinander verbindbar sind, dass bei Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein demgegenüber kleinerer oder 0-Ventilhub generiert ist, wobei der Innenhebel (3) an einer Unterseite (7) an einem Ende (8) bei der Achse (5) eine Anlage (9) für ein Gaswechselventil und am anderen Ende (10) eine Komplementärfläche (11) für ein Abstützelement aufweist sowie wenigstens der Außenhebel (4) eine Anlauffläche (12) für einen Hubnocken besitzt und wobei zwischen den Hebeln (3, 4) eine Lost-Motion-Feder (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (5), in Längsrichtung des Schlepphebels (1) gesehen, zwischen der Anlage (9) für das Gaswechselventil und einem Abschnitt unmittelbar vor der Anlauffläche (12) für den Hubnocken am Außenhebel (4) angeordnet ist, wobei die Lost-Motion-Feder (13), in die Längsrichtung betrachtet, hinter der Achse (5), außen an dem einen Ende (8) positioniert ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lost-Motion-Feder (13) zwischen einer in etwa orthogonal zu einer Längsmittelebene des Schlepphebels (1) verlaufenden Anlage (14, 15) am Innen- und Außenhebel (3, 4) eingespannt ist, wobei die erste Anlage (14) an einer, in Seitenansicht auf den Innenhebel (3) gesehen, armartigen Verlängerung (16) eines oberen Bereichs (17) einer Stirnseite (18) des Innenhebels (3) an dem einen Ende (8) ausgebildet ist, wobei die zweite Anlage (15) an einem die Arme (2) des Außenhebels (4) an dem einen Ende (8) an ihrer Unterseite (19) verbindenden Quersteg (20) dargestellt ist und wobei sich die eine Stirnseite (18) des Innenhebels (3) bis unmittelbar vor den Quersteg (20) des Außenhebels (4) erstreckt.
Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenhebel (3) aus zwei im wesentlichen aufrechten sowie dünnwandigen Seitenwänden (21) besteht, die zumindest im Bereich des einen Endes (8) durch einen Quersteg (22) an ihrem unteren Bereich (23) miteinander verbunden sind, welcher Quersteg (22) die Anlage (9) für das Gaswechselventil an der Unterseite (7) besitzt und der in die Längsrichtung gesehen außen einen etwa senkrecht nach oben weisenden, Ansatz (23a) einteilig übergeht, von dessen Oberseite (24) die Verlängerung (16) mit der ersten Anlage (14) einteilig abgebogen ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lost-Motion-Feder (13) als wenigstens eine drehbeanspruchte Feder wie eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist.
Schlepphebel nach Anspruch 4, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagen (14, 15) mit separaten Federtellern (25, 26) versehen sind, auf denen die Lost-Motion-Feder (13) endseitig jeweils abgestützt ist.
Schlepphebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Federteller (25, 26) an wenigstens einer Anlage (14, 15) ein scheibenartiger Körper vorgesehen ist, an dessen der jeweiligen Anlage (14, 15) zugewandter Stirn (27, 28) ein zentrischer Ansatz (29, 30) appliziert ist, der ortsfest in einer Bohrung (31, 32) der Anlage (14, 15) verläuft.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenhebel (4) in Draufsicht ein kastenähnliches Profil bildet.
Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (2) des Außenhebels (4) am anderen Ende (10) durch einen Querbalken (33) gürtelartig verbunden sind, wobei im Innenhebel (3), im Bereich oberhalb dessen Komplementärfläche (11) für das Abstützelement, ein in Längsrichtung des Schlepphebels (1) verlagerbares kolbenähnliches Element als Koppelmittel (6) eingebaut ist, das für den Koppelfall abschnittsweise unter den Querbalken (33) verschiebbar ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Hebel (3, 4) aus dünnwandigem Blech besteht und in einem Stanz-Biegeverfahren dargestellt ist.