DE102007029465A1

DE102007029465A1 - Schaltbarer Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007029465A1
Application number: DE102007029465A
Authority: DE
Inventors: Bodo RÖRIG; Joachim Seitz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-01-08
Also published as: US20090000584A1; US7921821B2; CN201269114Y

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenhebel (2), zwischen dessen Armen (3) ein Innenhebel (4) verläuft, wobei an einem Ende (7) eine Anlage (9) für ein Gaswechselventil angeordnet ist und im Bereich dieses Endes (7) die Hebel (2, 4) auf einer gemeinsamen Achse (10) verlaufen sowie ein zwischen den Hebeln (2, 4) wirkendes Lost-Motion-Federmittel (11) dargestellt ist und wobei am anderen Ende (12) der Außenhebel (2) an der Unterseite (8) eine Kontaktfläche (13) für ein Abstützelement besitzt, oberhalb dieser ein Koppelmittel (14) appliziert ist, das für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Mitnehmerfläche (15) eines angrenzenden Querbalkens (16) des Innenhebels (4) in Eingriff bringbar ist, wobei der Innenhebel (4), ausgehend von seinem Querbalken (16) am anderen Ende (12), in einen kastenartig geöffneten Mittelabschnitt (17) mit zwei balkenartigen Armen (18) übergeht, die in Richtung zum einen Ende (7) stark aufeinander zu gekröpfte Querbalkenabschnitte (19) haben, die in einem dünnwandigen, die Achse (10) im Bereich deren Mitte umfassenden Balken (21) weitergeführt sind, wobei dem Außenhebel (2) ein kastenartig geöffnetes Mittelteil (22) mit den balkenartigen Armen (3) immanent ist, in dem der Mittelabschnitt (17) des Innenhebels (49 verläuft, wobei diese balkenartigen Arme (3) in Richtung zu dem einen Ende (7) in stark aufeinander zu gekröpften Querabschnitten (23) fortgeführt sind, die in ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenhebel, zwischen dessen Armen ein Innenhebel relativ verschwenkbeweglich hierzu verläuft, zumindest welcher Innenhebel an einer Oberseite eine Nockenanlauffläche hat, wobei an einem Ende des Schlepphebels an einer Unterseite eine Anlage für wenigstens ein Gaswechselventil angeordnet ist und im Bereich dieses Endes die Hebel auf einer gemeinsamen Achse verlaufen sowie ein zwischen den Hebeln wirkendes Lost-Motion-Federmittel dargestellt ist und wobei am anderen Ende der Außenhebel an der Unterseite eine Kontaktfläche für ein Abstützelement besitzt, oberhalb oder seitlich dieser ein längs verlagerbares Koppelmittel appliziert ist, das für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Mitnehmerfläche eines angrenzenden Querbalkens des Innenhebels in Eingriff bringbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Schlepphebel, als Hubum- oder Hubabschalter ausgebildet, sind der Fachwelt hinreichend bekannt. Diesen haben eine höhere Masse und bauen ggf. breiter/höher als nichtschaltbare Schlepphebel. Insbesondere kommt die höhere Masse auf der vom Schwenkzentrum entfernten Ventilseite durch ein erhöhtes Massenträgheitsmoment negativ zum Tragen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen schaltbaren Schlepphebel der vorgenannten Art zu schaffen, der insbesondere ventilseitig leichter baut.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Innenhebel, ausgehend von seinem Querbalken am anderen Ende, in einen kastenartig geöffneten Mittelabschnitt mit zwei balkenartigen Armen übergeht, die in Richtung zum einen Ende stark aufeinander zu gekröpfte Querbalkenabschnitte haben, die in einem dünnwandigen, die Achse im Bereich deren Mitte mit einem Auge umfassenden, gemeinsamen Balken weitergeführt sind, wobei dem Außenhebel ein kastenartig geöffnetes Mittelteil mit den balkenartigen Armen immanent ist, in dem der Mittelabschnitt des Innenhebels verläuft, wobei die balkenartigen Arme des Außenhebels in Richtung zu dem einen Ende in stark aufeinander zu gekröpften Querabschnitten fortgeführt sind, die in zwei parallelen Fingern auslaufen sowie über Bohrungen auf der Achse angeordnet sind und wobei der Außenhebel, zumindest ausgehend von seinen Armen am Mittelteil bis hin zu seinen Fingern am einen Ende, den Innenhebel Wand-an-Wand flankiert.
Aufgrund der somit stark auf die Längsmittelebene des Schlepphebels zu gekröpften Arme des Außen- und Innenhebels baut der Schlepphebel am einen Endbereich (Ventilseite) relativ schmal, so dass er hier hinsichtlich seiner Mas se verringert ist. Letztlich weist der Innenhebel an dieser Seite lediglich einen Arm auf. Besonders hervorzuhebender Erfindungsbestandteil ist hierbei, dass der Außenhebel im Mittenbereich bis zum einen Ende hin weitestgehend den Innenhebel Wand-an-Wand flankiert und dass eine Ventilschaftauflage sehr schmal bauend darstellbar ist.
Die Querabschnitte des Außenhebels und die Querbalkenabschnitte des Innenhebels können bis nahezu oder vollständig orthogonal auf die Längsmittelachse angestellt verlaufen. Aufgrund des somit einander geschmiegten Verlaufs beider Hebelteile, zumindest im Bereich vom Mittelteil bis zum einen Ende hin, wird der ansonsten im Stand der Technik vorhandene innen liegende „Totraum" weitestgehend eliminiert. In Draufsicht hat somit der Außenhebel eine quasi kastenartige Geometrie, in dessen Aussparung der Innenhebel verläuft.
Der Außenhebel weist, so wie es weiterer Erfindungsbestandteil ist, im Bereich seines anderen Endes das Koppelmittel auf. Dieses ist zweckmäßigerweise als längs verlagerbarer Kolben oder Kolbenpaket dargestellt, der oder das in eine Verlagerungsrichtung über Hydraulikmitteldruck verschiebbar ist, welches Hydraulikmittel aus der Kontaktfläche heranleitbar ist. Wird das Koppelmittel in Koppelrichtung schräg nach unten angestellt, kann zudem die Bauhöhe des Schlepphebels weiter verringert werden. Ggf. sind an dieser Stelle quer oder windschief verlaufende Koppelmittel denkbar und vorgesehen.
Gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung kann das Endstück mit der Aufnahme für das Koppelmittel entweder einteilig mit dem Außenhebel ausgebildet oder als separates Einsatzelement dargestellt sein.
Vorteilhaft ist es des weiteren, wenn der Balken am einen Ende des Innenhebels mit einem nasenartigen Ansatz hinter die Achse fortgeführt ist. Dieser Ansatz kann wahlweise einteilig mit dem Balken ausgebildet sein und dient als einenendige Stützfläche für einen Schenkel einer Lost-Motion-Feder. Letztere ist zweckmäßigerweise (jedoch nicht ausschließlich) als Drehschenkelfeder ausgebildet.
Zur einfachen Lagerung der vorgenannten Drehschenkelfeder ist es vorgesehen, die Achse am einen Ende beidseitig mit einem Stumpf vom entsprechenden Finger des Außenhebels abragen zu lassen, so dass auf jeder Stumpfseite ein Windungsteil der Drehschenkelfeder gelagert werden kann.
Zweckmäßigerweise ist jeder Stumpf spielbehaftet von einer Buchse umfasst, deren Außenmantel von den Windungsbereichen des Lost-Motion-Federmittels unmittelbar umschlossen ist. Die Buchsen dienen bspw. einer Verschleißreduzierung im Stumpfbereich.
Selbstverständlich ist es auch vorgesehen, dass zwei separate Drehschenkelfedern appliziert werden, deren äußere Schenkel somit nicht verbunden sind. Ggf. kommt auch ein Paket an Drehschenkelfedern auf jeder Seite oder lediglich eine Drehschenkelfeder auf einem der Stümpfe infrage.
Die letztgenannte Drehschenkelfeder gestattet insgesamt eine relativ kompakte Bauweise des Schlepphebels und lässt sich leicht montieren.
Im Falle der Ausbildung des Schlepphebels als Hubabschalter hat lediglich der Innenhebel eine Nockenanlauffläche. Diese kann als wälzgelagerte Rolle oder als Gleitfläche dargestellt sein. Anstelle der Wälzlagerung der Rolle ist auch deren Gleitlagerung möglich.
Für den Fall der Ausbildung des schaltbaren Schlepphebels als Hubumschalter sind ebenfalls Gleitflächen oder Rollen als Nockenanlaufflächen denkbar und vorgesehen.
Die vorgeschlagenen Perforierungen der Arme des Außenhebels können einer weiteren Absenkung dessen Masse dienen. Sie sind jedoch insbesondere dafür vorgesehen, dass über diese eine Montage/Demontage des Bolzens für die Rolle erfolgen kann. Der Demontagefall liegt bspw. dann vor, wenn nach Vormontage der Rolle mit Bolzen ein entsprechendes Einbauspiel (Koppelspiel, Grundkreisspiel) mit einem Sollwert verglichen wird und anschließend vom Durchmesser gruppiert vorgehaltene Rollen entsprechend zusortiert werden sollen.
Des weiteren ist es in Fortbildung der Erfindung vorgesehen, die Anlage für das Gaswechselventil am einen Ende an einem Querbalken auszubilden, welcher die Finger des Außenhebels an der Unterseite einfach verbindet. Aufgrund des geringen Abstandes der Finger hat der Querbalken nur eine geringe Breite, was sich positiv auf dessen Durchbiegung auswirkt. Ggf. kann diese Anlage auch am Innenhebel verlaufen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine räumliche Ansicht eines schaltbaren Schlepphebels, als Hubumschalter ausgebildet;
2 eine Draufsicht auf einen schaltbaren Schlepphebel, als Hubabschalter ausgebildet und
3 einen Längsschnitt durch den Schlepphebel nach 2.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figuren offenbaren, bis auf geringfügige Unterschiede im Bereich der Nockenanlaufflächen, im wesentlichen gleiche Schlepphebel 1.
Der schaltbare Schlepphebel 1 besteht aus einem Außenhebel 2 mit zwei Armen 3. Innerhalb dieser Arme 3 verläuft relativ verschwenkbeweglich hierzu ein Innenhebel 4. Dieser hat in seinem Mittelabschnitt 17 eine Rolle 6 als Anlauffläche für einen Großhubnocken.
Im Bereich eines Endes 7 verlaufen beide Hebel 2, 4 auf einer gemeinsamen Achse 10. Am anderen Ende 12 hat der Außenhebel 2 an einer Unterseite 8 eine kalottenartig ausgebildete Kontaktfläche 13 für ein Abstützelement. Über diese kann Hydraulikmittel vor eine Stirnseite eines hier als Kolben ausgebildeten Koppelmittels 14 geleitet werden, das in einer darüber liegenden und längs verlaufenden Bohrung 32 sitzt. Wie zu erkennen ist, hat die Bohrung 32 einen in Hebelrichtung gesehen längs nach unten gehenden Verlauf.
Wie in 3 dargestellt, untergreift das Koppelmittel 14 eine Mitnehmerfläche 15 eines endseitigen Querbalkens 16 des Innenhebels 4. Die Mitnehmerfläche 15 ist als Unterseite des Querbalkens 16 dargestellt, kann jedoch auch eine Aussparung in diesem sein.
Der Innenhebel 4 hat, ausgehend von dem vorgenannten Querbalken 16 am anderen Ende 12, einen kastenartig geöffneten Mittelabschnitt 17, welcher seitlich durch zwei balkenartige Arme 18 begrenzt ist, innerhalb von denen die vorgenannte Rolle als Nockenanlauffläche 6 aufgenommen ist. Die Arme 18 gehen in Richtung zum einen Ende 7 in stark aufeinander zu gekröpfte Querbalkenabschnitte 19 über, die nahezu orthogonal auf eine Längsmittelebene des Schlepphebels 1 angestellt sind. Die Querbalkenabschnitte 19 sind in Richtung zum einen Ende 7 in einem dünnwandigen Balken 21 weitergeführt, der sich mit einem fingerartigen Ansatz 26 über die Achse 10 hinweg erstreckt. Der Balken 21 ist über ein Auge 20 auf der Achse 10 gelagert.
Wie aus den 1, 2 des weiteren hervorgeht, ist der Außenhebel 2 im Bereich des anderen Endes 12 mit einem einteilig mit diesem verbundenen Endstück 25 versehen, das die Bohrung 32 mit dem Koppelmittel 14 hat. In Richtung zum einen Ende 7 geht der Außenhebel 2 in ein kastenartiges Mittel teil 22 über, dessen Arme 3 gemäß 1 Gleitflächen 38 als Anlaufflächen für Niedrighubnocken haben und dessen Arme 3 gemäß den 2, 3 lediglich mit Stützflächen 33 (optional) für Grundkreisnocken oder dergleichen ausgebildet sind.
Das Mittelteil 22 des Außenhebels 2 ist in Richtung zum einen Ende 7 ebenfalls in stark aufeinander zu gekröpften Querabschnitten 23 fortgeführt, die hier ebenfalls nahezu orthogonal auf die Quermittelebene angestellt sind. Die Querabschnitte 23 enden in zwei parallelen, schlanken Fingern 24, welche über Bohrungen auf der Achse 10 verlaufen.
Der Schlepphebel 1 ist im Bereich seines einen, ventilseitigen Endes 7 äußerst schmal bauend ausgebildet, was sich wegen der verringerten Masse positiv auf das Massenträgheitsmoment auswirkt.
Hervorzuheben ist, dass der Außenhebel 2, ausgehend von seinen Armen 3 am Mittelteil 22, bis hin zu seinen Fingern 24 am einen Ende 7, an den Innenhebel 4 „angeschmiegt" verläuft. Somit liegt in diesem Bereich äußerst wenig „Totraum" vor.
Als Lost-Motion-Federmittel 11 ist lediglich eine Drehschenkelfeder vorgesehen. Zur Lagerung dieser Drehschenkelfeder ragt die Achse 10 lateral aus den Fingern 24 des Außenhebels 2 mit je einem Stumpf 27 heraus. Jeder Stumpf 27 ist von einer separaten Buchse 38a spielbehaftet umschlossen. Auf jeder Buchse 38a verläuft somit ein Windungsbereich 28 der Drehschenkelfeder als Lost-Motion-Federmittel 11.
Von jedem der vorgenannten Windungsbereiche 28 des Lost-Motion-Federmittels 11 geht axial außen ein Schenkel 29 weg, der bügelartig vereinigt auf dem nasenartigen Ansatz 26 abgestützt ist. Axial innen ragt von jedem Windungsbereich 28 ein weiterer Schenkel 30 ab, der gegen eine Außenseite 31 des gekröpften Querbereichs 23 des Außenhebels 2 angefedert ist.
Ggf. sind auch Schrauben- oder Spiralfedern als Lost-Motion-Federmittel 11 denkbar und vorgesehen.
Wie zudem aus 1 hervorgeht, hat jeder Arm 3 des Außenhebels 2 je eine hier als Bohrung ausgebildete Perforierung 35. Über diese kann für einen Demontagefall ein Bolzen 36, welcher einer Lagerung der als Rolle ausgebildeten Nockenanlauffläche 6 dient, montiert oder demontiert werden (s. Beschreibungseinleitung). Der Bolzen 36 kann an nicht näher dargestellten Vorsprüngen an Innenseiten der Arme 3 des Außenhebels 4 einen Anschlag in Nockenrichtung erfahren.
Zudem geht aus 3 hervor, dass die Finger 24 des Außenhebels 2 im Bereich des einen Endes 7 unterseitig durch einen kurzen Querbalken 37 verbunden sind. Somit ist hier eine einfache Anlage 9 für zumindest ein Gaswechselventil geschaffen, die lateral auch durch abstehende Lappen begrenzt sein kann.

1: Schlepphebel
2: Außenhebel
3: Arme Außenhebel
4: Innenhebel
5: Oberseite
6: Nockenanlauffläche
7: eines Ende
8: Unterseite
9: Anlage
10: Achse
11: Lost-Motion-Federmittel
12: anderes Ende
13: Kontaktfläche
14: Koppelmittel
15: Mitnehmerfläche
16: Querbalken
17: Mittelabschnitt (Innenhebel)
18: Arme
19: Querbalkenabschnitte (Innenhebel)
20: Auge
21: Balken
22: Mittelteil (Außenhebel)
23: Querabschnitte (Außenhebel)
24: Finger
25: Endstück
26: Ansatz
27: Stumpf
28: Windungsbereich
29: Schenkel (außen)
30: Schenkel (innen)
31: Außenseite
32: Bohrung
33: Stützfläche
34: Nockenanlauffläche
35: Perforierung
36: Bolzen
37: Querbalken
38: Gleitfläche
38a: Buchse

Claims

Schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenhebel (2), zwischen dessen Armen (3) ein Innenhebel (4) relativ verschwenkbeweglich hierzu verläuft, zumindest welcher Innenhebel (4) an einer Oberseite (5) eine Nockenanlauffläche (6) hat, wobei an einem Ende (7) des Schlepphebels (1) an einer Unterseite (8) eine Anlage (9) für wenigstens ein Gaswechselventil angeordnet ist und im Bereich dieses Endes (7) die Hebel (2, 4) auf einer gemeinsamen Achse (10) verlaufen sowie ein zwischen den Hebeln (2, 4) wirkendes Lost-Motion-Federmittel (11) dargestellt ist und wobei am anderen Ende (12) der Außenhebel (2) an der Unterseite (8) eine Kontaktfläche (13) für ein Abstützelement besitzt, oberhalb oder seitlich dieser ein längs verlagerbares Koppelmittel (14) appliziert ist, das für einen Koppelfall abschnittsweise mit einer Mitnehmerfläche (15) eines angrenzenden Querbalkens (16) des Innenhebels (4) in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenhebel (4), ausgehend von seinem Querbalken (16) am anderen Ende (12), in einen kastenartig geöffneten Mittelabschnitt (17) mit zwei balkenartigen Armen (18) übergeht, die in Richtung zum einen Ende (7) stark aufeinander zu gekröpfte Querbalkenabschnitte (19) haben, die in einem dünnwandigen, die Achse (10) im Bereich deren Mitte mit einem Auge (20) umfassenden, gemeinsamen Balken (21) weitergeführt sind, wobei dem Außenhebel (2) ein kastenartig geöffnetes Mittelteil (22) mit den balkenartigen Armen (3) imma nent ist, in dem der Mittelabschnitt (17) des Innenhebels (4) verläuft, wobei die balkenartigen Arme (3) des Außenhebels (2) in Richtung zu dem einen Ende (7) in stark aufeinander zu gekröpften Querabschnitten (23) fortgeführt sind, die in zwei parallelen Fingern (24) auslaufen sowie über Bohrungen auf der Achse (10) angeordnet sind und wobei der Außenhebel (2), zumindest ausgehend von seinen Armen (3) am Mittelteil (22) bis hin zu seinen Fingern (24) am einen Ende (7), den Innenhebel (4) Wand-an-Wand flankiert.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (3) des Außenhebels (2), sich in Richtung zum anderen Ende (12) verjüngend, in einem massiven Endstück (25) mit dem Koppelmittel (14) auslaufen, welches Endstück (25) entweder einteilig mit den Armen (3) verbunden oder als separates Einsatzstück dargestellt ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (21) des Innenhebels (4) am einen Ende (7) mit einem nasenartigen Ansatz (26) hinter die Achse (10) fortgeführt ist, welcher Ansatz (26) als einenendige Stützfläche für das Lost-Motion-Federmittel (11) dient.
Schlepphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (10) beidseitig mit einem Stumpf (27) vom entsprechenden Finger (24) des Außenhebels (2) abragt, wobei als Lost-Motion-Federmittel (11) lediglich eine Drehschenkelfeder vorgesehen ist, die mit je einem Windungsbereich (28) den entsprechenden Stumpf (27) umragt, wobei von jedem Windungsbereich (28) einerseits axial außen ein Schenkel (29) absteht, welche Schenkel (29) bügelartig vereinigt sich auf dem nasenartigen Ansatz (26) abstützen und wobei andererseits axial innen ein weiterer Schenkel (30) jeweils abragt, der gegen eine entsprechende Außenseite (31) des gekröpften Querabschnitts (23) des Außenhebels (2), in etwa parallel zu einer Querebene des Schlepphebels (1) angestellt, wirkt.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Koppelmittel (14) ein Kolben oder ein Kolbenpaket vorgesehen ist, das in einer direkt oberhalb der kalottenförmig ausgebildeten Kontaktfläche (13) für das Abstützelement gerade oder schräg nach unten [in Richtung zum einen Ende (7) gesehen] verlaufenden Bohrung (32) sitzt und über aus der Kontaktfläche (13) heranleitbares Hydraulikmittel in wenigstens eine Richtung verlagerbar ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlepphebel (1) als Hubabschalter ausgebildet ist, wobei als Nockenanlauffläche (6) am Innenhebel (4) entweder eine auf einem Bolzen (36) gelagerte Rolle oder eine Gleitfläche vorliegt und wobei die Arme (3) des Außenhebels (2) wahlweise mit Stützflächen (33) für Stützkreisnocken oder Anschläge ausgebildet sind.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlepphebel (1) als Hubumschalter ausgebildet ist, wobei als Nockenanlauffläche (6) am Innenhebel (4) entweder eine bolzengelagerte Rolle oder eine Gleitfläche für einen Kontakt eines Großhubnockens vorliegt und als Nockenanlaufflächen (34) an den Armen (3) des Außenhebels (2) entweder bolzengelagerte Rollen oder Gleitflächen (38) für einen Kontakt von Niedrighubnocken dargestellt sind.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (3) des Außenhebels (2) mit Perforierungen (35) versehen sind.
Schlepphebel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierungen (35) eine derartige Größe und Anordnung haben, dass über diese eine Montage/Demontage eines Bolzens (36) zur Lagerung einer Rolle, im Fall der Ausbildung der Nockenanlauffläche (6) des Innenhebels (4) als Rolle, erfolgen kann oder erfolgt.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (9) für das Gaswechselventil am einen Ende (7) an einem die Finger (24) des Außenhebels (2) an der Unterseite (8) verbindenden Querbalken (37) verläuft.
Schlepphebel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungsbereiche (28) des Lost-Motion-Federmittels (11) auf je einer den entsprechenden Stumpf (27) spielbehaftet umfassenden Buchse (38a) verlaufen.