DE102006029178A1

DE102006029178A1 - Schlepphebel

Info

Publication number: DE102006029178A1
Application number: DE102006029178A
Authority: DE
Inventors: Johannes Meyer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-06-24
Filing date: 2006-06-24
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Schlepphebel (1) für einen in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ventiltrieb, bestehend aus einem rahmenartigen äußeren Teil (2) und einem in dem äußeren Teil (2) schwenkbar angeordneten inneren Teil (3), wobei das äußere Teil (2) einerseits auf einem Abstützelement (4) und andererseits auf einem Gaswechselventil (5) abstützbar ist und der äußere Rahmen (2) auf der dem Abstützelement (4) und dem Gaswechselventil (5) abgewandten Seite eine erste Auflagefläche (2') für einen Nocken einer Nockenwelle aufweist und wobei eine Schwenkachse (6) des inneren Teils (3) gaswechselventilseitig durch das äußere Teil (2) parallel zu einer Nockenwellenachse ausgerichtet ist und das innere Teil (3) eine zweite Auflagefläche (3') für den Nocken aufweist und wobei das innere Teil (3) von einem Federelement (7) gegen den Nocken gedrückt ist und das innere Teil (3) und das äußere Teil (2) derart mit einem Koppelmechanismus (8) miteinander verriegelbar sind, dass nur die zweite Auflagefläche (3') und der Nocken in Wirkverbindung stehen, wobei das Federelement (7) einerseits am Zylinderkopf angeordnet und andererseits an dem inneren Teil (3) abgestützt ist. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung wird die bewegte Masse des Ventiltriebs wesentlich reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 16 189 A1 aus. In dieser ist ein schaltbarer Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine beschrieben, der auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist. Der Schlepphebel weist einen Außenhebel und einen zwischen dessen Armen verlaufenden Innenhebel auf, wobei beide Hebel relativ zueinander verschwenkbeweglich und über Koppelmittel miteinander kuppelbar sind, so dass bei Koppelung ein großer und bei Entkoppelung ein kleiner oder Null-Ventilhub generiert ist. Der Schlepphebel weist an seiner Unterseite an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Komplementärfläche für ein Abstützelement, sowie an einer Oberfläche des Schlepphebels eine Gegenlauffläche für einen Großhubnocken auf. Um beim Betrieb der Brennkraftmaschine einen großen Ventilhub zu generieren, drückt ein Federelement den Innenhebel ständig gegen die Nocke. Das Federelement ist eine Torsionsfeder, die zur Befestigung um die Schwenkachse des Innenhebels gewickelt ist und deren Enden den Innenhebel gegen den Nocken drücken.
Um die erforderlichen Kräfte aufbringen zu können, das innere Teil, bzw. den Innenhebel ständig gegen den Nocken zu drücken, ist die Feder sehr groß dimensioniert. Durch die große Dimensionierung weist die Feder somit ein hohes Eigengewicht auf, wodurch die bewegten Massen im Ventiltrieb wesentlich erhöht sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Schlepphebel mit einer minimierten bewegten Masse aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Reduzierung der bewegten Masse durch die Entkoppelung des Federelementes von dem Schlepphebel im Ventiltrieb, kann die Ventilfeder für das Gaswechselventil in ihrer Vorspannkraft verringert werden und weist somit die gleiche Restkraft-Reserve wie ein Ventiltrieb ohne ein Abschalt-System auf. Dadurch wird die Reibarbeit, sowie die Kraft- und Momentenanregung des Gaswechselventil- und Nockentriebs erniedrigt, mit den entsprechenden vorteilhaften, entlastenden Konsequenzen für den Kettentrieb. Zusätzlich steht aufgrund der separaten Anordnung des Federelementes genügend Bauraum zur Verfügung, um die Kraft, mit der der innere Teil des Schlepphebels an die Nocke gedrückt wird, so hoch zu wählen, dass die maximale Grenzdrehzahl für den Abschaltbetrieb aus verbrennungsmotorischer Sicht gewährt werden kann. Bei Bedarf kann der Abschaltbetrieb in vorteilhafter Weise bis zur Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine ausgeweitet werden.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 entspricht einem Rollenschlepphebel, der die innere Reibung der Brennkraftmaschine reduziert und somit den Brennstoffverbrauch senkt.
Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 3 sind zwei bevorzugte Ausführungsvarianten. Um eine Zylinderabschaltung zu erhalten, erhält der Nocken eine Nockenkontur für einen Nullhub, d.h. einen reinen Grundkreis. Will man bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine die Gemischaufbereitung verbessern, so wählt man eine Nockenkontur mit einer geringeren Nockenerhebung als eine normale Nocke aufweist, eine sog. Minihubnocke für einen reduzierten Gaswechselventilhub.
Die Ausführungsformen gemäß Patentanspruch 4 sind zwei bevorzugte Ausführungsformen für das Federelement.
Die Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 5 und 6 reduziert den Bauteilaufwand für einen Ventiltrieb.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7 gestattet eine einfache Montage und Demontage des Federelementes am Zylinderkopf.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert.
1 zeigt die Aufsicht auf einen Teil eines dreidimensional dargestellten Ventiltrieb.
1 zeigt die Aufsicht auf einen Teil eines dreidimensional dargestellten Ventiltriebs für eine Brennkraftmaschine mit zwei gleich wirkenden Gaswechselventilen 5. Da für beide Gaswechselventile 5 die gleichen Ventiltriebsbauteile vorgesehen sind, sind nur die Ventiltriebsbauteile für ein Gaswechselventil beziffert. Die Ventiltriebsbauteile sind in Einbaulage in einem Zylinderkopf dargestellt, wobei der Zylinderkopf selbst nicht dargestellt ist.
Der abgebildete Ventiltrieb besteht aus zwei Schlepphebeln 1, die einerseits jeweils auf einem Abstützelement 4, einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement und andererseits jeweils auf einem Schaft eines Gaswechselventils 5 abgestützt sind. Koaxial um jedes Gaswechselventil 5 ist eine Ventilfeder 9 sowie ein Federteller 10 angeordnet. Die Ventilfedern 9 sind auf der dem Federteller 10 abgewandten Seite an dem nicht dargestellten Zylinderkopf abgestützt.
Jeder Schlepphebel 1 besteht aus einem rahmenartigen äußeren Teil 2 sowie einem inneren Teil 3. Das innere Teil 3 schwenkbeweglich ist um eine Schwenkachse 6 in dem äußeren Teil 2 angeordnet. Die Schwenkachse 6 befindet sich auf der Seite des Gaswechselventiles 5 und ist parallel zu einer Nockenwellenlängsachse einer nicht dargestellten Nockenwelle ausgerichtet. Das innere Teil 3 ist mit einem Klemmelement 11 an dem äußeren Teil 2 gehalten. Das äußere Teil 2 liegt unmittelbar auf dem Schaft des Gaswechselventils 5 auf.
Auf der, der Schwenkachse 6 abgewandten Seite weist das äußere Teil 2 einen in der 1 nicht erkennbaren Koppelmechanismus 8 auf, mit dem das innere Teil 3 mit dem äußeren Teil 2 ortsfest verriegelbar ist. Der verriegelte Zustand ist für einen normalen, d. h. nicht reduzierten Ventilhub vorgesehen. Der Koppelmechanismus 8 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter, üblicher Koppelmechanismus und daher im Rahmen dieser Erfindung nicht weiter beschrieben.
Das äußere Teil 2 weist auf der, dem Gaswechselventil 5 und dem Abstützelement 4 gegenüberliegenden Seite an beiden seitlichen Schenkeln jeweils eine erste Auflagefläche 2' für eine Nocke mit einem reduzierten Hub oder Nullhub auf. Das innere Teil 3 weist auf der dem Gaswechselventil 5 und dem Abstützelement 4 gegenüberliegenden Seite eine zweite Auflagefläche 3' auf. Die zweite Auflagefläche 3' ist durch eine Rolle gebildet, wie sie von handelsüblichen Rollenschlepphebeln bekannt ist. Die zweite Auflagefläche 3' ist für eine Nocke mit einem normalen Nockenhub vorgesehen.
Die geodätisch über dem Ventiltrieb angeordnete, nicht dargestellte Nockenwelle weist dementsprechend Nocken mit zwei unterschiedlichen Nockenerhebungskurven, bzw. Nockenkonturen für jedes Gaswechselventil 5 auf. Die erste Nockenkontur, die auf die zweite Auflagefläche 3' aufliegt, ist eine normale Nockenerhebungskontur. Bei der zweiten Nockenkontur, die benachbart zur ersten Nockenkontur angeordnet ist und die auf der ersten Auflagefläche 2' aufliegt, handelt es sich entweder um eine sogenannte Null-Hubkurve oder eine Mini-Hubkurve.
Wenn das innere Teil 3 mit dem äußeren Teil 2 mit Hilfe des Koppelmechanismus 8 mechanisch ortsfest gekoppelt ist, dann ist die zweite Auflagefläche 3' mit der Nocke in Berührungskontakt. Dies bedeutet, dass die Gaswechselventile 5 den vollen Hub aufweisen. Ist das innere Teil 3 von dem äußeren Teil 2 entriegelt, macht das Gaswechselventil 5 entweder einen Null-Hub oder einen Mini-Hub, entsprechend der Nockenkontur. Hierbei drückt der Nocken mit der normalen Nockenkontur das innere Teil 3 gegen die Federkraft eines Federelementes 7 nach unten weg.
Das Federelement 7 ist erfindungsgemäß einerseits am Zylinderkopf mit einem Befestigungselement 12 befestigt und drückt andererseits das innere Teil 3 stets in Richtung Nockenwelle gegen den Nocken. Das Federelement 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Doppelschenkelfeder zur gleichzeitigen Betätigung beider Schlepphebel 1.
Abweichend von dem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, kann auch für jeden Schlepphebel 1 ein eigenes Federelement 7 vorgesehen werden. Das Federelement 7 ist bevorzugt mit einer Schraubverbindung lösbar am Zylinderkopf angeordnet. Das Federelement 7 kann in anderen Ausfüh rungsbeispielen auch als eine einzelne Schenkelfeder oder als eine Blattfeder ausgeführt sein.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schlepphebels 1 kann sowohl einlassseitig als auch auslassseitig im Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine vorgesehen werden.
Durch die von dem Schlepphebel 1 entkoppelte Montage des Federelementes 7 ist der Anteil des Federelementes 7 an der bewegten Masse des Schlepphebels 1 relativ klein. Daher kann der Schlepphebel 1 im Gaswechselventilbereich schmal und steif ausgeführt werden, wodurch die bewegte Masse in der Größenordnung eines konventionellen Schlepphebels liegt. Da das Federelement 7 am Zylinderkopf abgestützt, bzw. befestigt ist, wirkt es sowohl im Abschaltbetrieb wie auch im Hubbetrieb des Gaswechselventils 5 und unterstützt damit die Ventilfeder 9 beim Hubbetrieb den Schlepphebel 1 an die Nocke der Nockenwelle zu drücken. Damit kann die Ventilfeder 9 eines abschaltbaren Gaswechselventils 5 identisch zu den Ventilfedern der nicht abschaltbaren Gaswechselventile des Zylinderkopfes ausgelegt werden und damit auf einem niedrigeren Kraftniveau ausgeführt werden als im Stand der Technik. Diese schwächere Ventilfederauslegung bringt Vorteile in Bezug auf die Reibung, die Nockenkräfte und die auftretenden Momente und somit auch für den Kraftstoffverbrauch und die Lebensdauer des Ventiltriebs.
Durch die separate Anordnung des Federelementes 7, entkoppelt von dem Schlepphebel 1, steht zudem genügend Bauraum zur Verfügung, um die Kraft, mit der der innere Teil 3 des Schlepphebels 1 an die Nocke gedrückt wird so hoch zu wählen, dass die maximale Grenzdrehzahl für den Abschaltbetrieb des Gaswechselventils 5 aus verbrennungsmotorischer Sicht gewählt werden kann. Bei Bedarf kann der Abschaltbetrieb eines Gaswechselventils 5 bis zur Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine ausgeweitet werden.

1: Schlepphebel
2: Äußeres Teil
2': Erste Auflagefläche
3: Inneres Teil
3': Zweite Auflagefläche
4: Abstützelement
5: Gaswechselventil
6: Schwenkachse
7: Federelement
8: Koppelmechanismus
9: Ventilfeder
10: Federteller
11: Klemmelement
12: Befestigungselement

Claims

Schlepphebel (1) für einen in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneten Ventiltrieb, bestehend aus einem rahmenartigen äußeren Teil (2) und einem in dem äußeren Teil (2) schwenkbar angeordneten inneren Teil (3), wobei das äußere Teil (2) einerseits auf einem Abstützelement (4) und andererseits auf einem Gaswechselventil (5) abstützbar ist und der äußere Rahmen (2) auf der dem Abstützelement (4) und dem Gaswechselventil (5) abgewandten Seite eine erste Auflagefläche (2') für einen Nocken einer Nockenwelle aufweist und wobei eine Schwenkachse (6) des inneren Teils (3) gaswechselventilseitig durch das äußere Teil (2) parallel zu einer Nockenwellenachse ausgerichtet ist und das innere Teil (3) eine zweite Auflagefläche (3') für den Nocken aufweist und wobei das innere Teil (3) von einem Federelement (7) gegen den Nocken gedrückt ist und das innere Teil (3) und das äußere Teil (2) derart mit einem Koppelmechanismus (8) miteinander verriegelbar sind, dass nur die zweite Auflagefläche (3') und der Nocken in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet dass, das Federelement (7) einerseits am Zylinderkopf angeordnet und andererseits an dem inneren Teil (3) abgestützt ist.
Schlepphebel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Auflagefläche (3') von einer Rolle gebildet ist.
Schlepphebel nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Nocken eine zweite Nockenkontur für einen Nullhub oder Minihub des Gaswechselventils aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auflagefläche (2') für den Nullhub oder den Minihub vorgesehen ist.
Schlepphebel nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) eine Blatt- oder Schenkelfeder ist.
Schlepphebel nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (7) für zwei Schlepphebel vorgesehen ist.
Schlepphebel nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) eine Doppelschenkelfeder ist.
Schlepphebel nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) lösbar am Zylinderkopf angeordnet ist.