DE102008034646A1

DE102008034646A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem abschaltbaren Schlepphebel

Info

Publication number: DE102008034646A1
Application number: DE102008034646A
Authority: DE
Inventors: Joachim Seitz
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-01-28

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem abschaltbaren Schlepphebel (2), der an einem Ende (3) auf zumindest ein Gaswechselventil (4) einwirkt und an seinem anderen Ende (5) auf einem hydraulischen Abstützelement (6) sitzt, wobei der Schlepphebel (2) aus einem Außenhebel (7) mit zwei balkenförmigen Armen (8) besteht, die einen im Bereich eines der Enden (3, 5) auf einer Achse (9) verschwenkbeweglich verleufenden Innenhebel (10) einschließen, dessen Oberseite (11) eine von einem Hubnocken (12) einer Nockenwelle (13) beaufschlagte Anlauffläche (14) besitzt, wobei der Hubnocken (12) lateral von je einem konzentrisch auf der Nockenwelle (13) verlaufenden Nullhubring (24) flankiert ist, gegen den der entsprechende Arm (8) des Außenhebels (7) mit einer Kontaktfläche (15) abgestützt ist, wobei Innen- und Außenhebel (10, 7) über Koppelmittel so miteinander verbindbar sind, dass ein voller Ventilhub vorliegt, wobei bei deren Entkopplung das Gaswechselventil (4) geschlossen bleibt, wobei die Kontaktflächen (15) der Arme (8) des Außenhebels (7) als Gleitflächen ausgebildet sind und wobei gleichzeitig die entsprechenden Nullhubringe (14) gegenüber der Nockenwelle (10) frei verdrehbeweglich vorliegen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem abschaltbaren Schlepphebel, der an einem Ende auf zumindest ein Gaswechselventil einwirkt und an seinem anderen Ende auf einem hydraulischen Abstützelement sitzt, wobei der Schlepphebel aus einem Außenhebel mit zwei balkenförmigen Armen besteht, die einen im Bereich eines der Enden auf einer Achse verschwenkbeweglich verlaufenden Innenhebel einschließen, dessen Oberseite eine von einem Hubnocken einer Nockenwelle beaufschlagte Anlauffläche besitzt, wobei der Hubnocken lateral von je einem konzentrisch auf der Nockenwelle verlaufenden Nullhubring flankiert ist, gegen den der entsprechende Arm des Außenhebels mit einer Kontaktfläche abgestützt ist und wobei Innen- u. Außenhebel über Koppelmittel so miteinander verbindbar sind, dass ein voller Ventilhub vorliegt, wobei bei deren Entkopplung das Gaswechselventil geschlossen bleibt.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Ventiltrieb mit einem abschaltbaren Schlepphebel ist in der DE 10 2006 046 574 A1 beschrieben (s. S. 4, Kap. [0028]). An den dort offenbarten Nullhubnocken laufen als Gleitflächen ausgebildete Kontaktflächen an Oberseiten der Arme des Außenhebels an. Die in diesem Kontaktbereich auftretende Gleitreibung zwischen den Armen des Außenhebels und den Nullhubnocken erfordert unnötig Arbeit im Ventiltrieb, was letztlich zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch führt. Zudem tritt im Kontaktbereich ein unerwünschter Verschleiß auf, sodass aufwändige Wärmebehandlungsmaßnahmen und/oder separat aufgetragene Verschleißschutzschichten angewendet werden müssen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile beseitigt sind.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kontaktflächen der Arme des Außenhebels als Gleitflächen ausgebildet sind, wobei gleichzeitig die entsprechenden Nullhubringe gegenüber der Nockenwelle frei verdrehbeweglich vorliegen.
Somit ist ein Ventiltrieb geschaffen, bei dem die eingangs zitierten Nachteile beseitigt sind. Insbesondere ist an einen Ventiltrieb mit einer Reihe von abschaltbaren Schlepphebeln gedacht, wobei jedoch auch nur eine Teilmenge der im Zylinderkopf vorliegenden Schlepphebel abschaltbar sein können. Der Schutzbereich der Erfindung bezieht sich gleichzeitig auch auf einen Ventiltrieb, dessen Schlepphebel über Außenhebel mit lediglich nur einem balkenförmigen Arm verfügen.
Aufgrund der auf der Nockenwelle drehbar angeordneten Ringe ist der Verschleiß im Kontaktbereich gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert. Des weiteren wird festgestellt, das die Reibarbeit minimiert ist, so dass ein geringeres Antriebsmoment in diesem Bereich notwendig ist.
Zwar ist es bei einem derartigen Ventiltrieb mit abschaltbaren Schlepphebeln denkbar, die Kontaktflächen der Arme des Außenhebels auch für den Nullhubnockenkontakt mit Rollen zu versehen, jedoch erhöhen diese Rollen in unerwünschter Weise die bewegten Ventiltriebsmassen.
Die Unteransprüche beziehen sich auf zweckmäßige Lagerungsmöglichkeiten der Nullhubringe. Gemäß einer ersten Ausgestaltung können diese über eine Gleit- und nach einer alternativen Lösung über eine Wälzlagerung auf der Nockenwelle angeordnet sein. Als Wälzlagerung kommt insbesondere eine Nadellagerung infrage, die sich preiswert darstellen lässt. Im Falle der Gleitlagerung können gegebenenfalls noch Gleitlagerbuchsen appliziert werden.
Insbesondere ist ein Einsatz der Nullhubringe auf gebauten Nockenwellen vorgesehen. Gegebenenfalls können die Nullhubringe auch geteilt sein, so dass einstückige Nockenwellen verwendet werden können.
Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist eine einfache seitliche Fixierung der Nullhubringe vorgeschlagen. Demnach können diese beispielsweise an Sicherungsringe o. dgl. anschlagen, welche auf die Nockenwelle geschnappt sind. Es ist jedoch auch an mit der Nockenwelle verbundene Ringabsätze gedacht. Auch ist es denkbar und vorgesehen, die Nullhubringe zumindest an einer Seite an ohnehin vorhandene Nockenwellenlagerbuchsen anschlagen zu lassen, welche Lagerbuchsen in Lagerstegen des Zylinderkopfes liegen. Alternativ können die Lagerbuchsen auch auf die Nockenwelle aufgebracht sein.
In Fortbildung der Erfindung ist es vorgesehen, die Kontaktflächen der Arme des Außenhebels, die nunmehr äußerst verschleißarm gegen die Nullhubringe anlaufen, lediglich mit einer Endbearbeitung wie Feinschleifen zu versehen. Es wird auf einer Härtebehandlung oder das Auftragen von separaten Verschleißschutzschichten verzichtet. Somit ist dieser Bereich deutlich ”entfeinert” gegenüber den Lösungen nach dem Stand der Technik.
Ein weiterer Unteranspruch bezieht sich auf eine zweckmäßige Ausgestaltung der Anlauffläche des Innenhebels. Demnach kann diese als Rolle dargestellt sein, so dass auch in diesem Bereich mit einer lediglich geringen Reibarbeit zu rechnen ist. Alternativ hierzu kann auch ein Gleitabgriff appliziert sein, so dass der Schlepphebel in Summe äußerst preiswert vorliegt.
Schließlich ist es vorgeschlagen, wenigstens eines der Hebelteile aus einem Leichtbauwerkstoff wie Stahlblech/Aluminium etc. darzustellen. Somit ist ein weiterer Beitrag in Richtung Absenkung der oszillierenden Ventiltriebsmassen geleistet.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine räumliche Ansicht auf einen abschaltbaren Schlepphebeltrieb;
2 einen Längsschnitt durch die Nockenwelle des Schlepphebeltriebs mit gleitgelagerten Nullhubringen und die
3 einen Längsschnitt wie vorgenannt, jedoch mit wälzgelagerten Nullhubringen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Dargestellt ist ein Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine. Dieser besteht aus einer Reihe von abschaltbaren Schlepphebeln 2 (Vollhub/Nullhub). Jeder Schlepphebel 2 wirkt an seinem einen Ende 3 im Hubsinn auf ein Gaswechselventil 4 ein, wobei auch eine gabelförmige Ausbildung des Schlepphebels 2 denkbar ist, welcher dann auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile einwirkt. An seinem anderen Ende 5 sitzt der Schlepphebel 2 auf einem Kopf eines hydraulischen Abstützelements 6.
Der Schlepphebel 2 hat einen Außenhebel 7 mit zwei balkenförmigen Armen 8. Letztgenannte schließen einen Innenhebel 10 ein, der im Bereich des einen Endes 3 auf einer Achse 9 verschwenkbeweglich gegenüber dem Außenhebel 7 gelagert ist. Im Bereich des anderen Endes 5 sitzt im Außenhebel 7 ein längs verlagerbares und nicht dargestelltes Koppelmittel.
Oberhalb der Reihe der abschaltbaren Schlepphebel 2 ist eine Nockenwelle 13 angeordnet. Diese hat je Schlepphebel 2 einen Hubnocken 12. Letztgenannter ist in Kontakt mit einer als Rolle ausgebildeten Anlauffläche 14 des Innenhebels 10. Der Innenhebel 10 weist einen sogenannten ”internen Anschlag” auf, so dass eine koppelspielbehaftete Koppelposition des Koppelmittels zu dessen einfacher Verlagerung gegeben ist. Aufgrund des ”internen Anschlag” wird auch verhindert, dass der Außenhebel 7 über die im Bereich des einen Endes 3 angeordnete Lost-Motion-Feder 25 das Abstützelement 6 zusammendrückt.
Die Arme 8 des Außenhebels 7 haben an ihren Oberseiten als Gleitflächen ausgebildete Kontaktflächen 15 für beidseits des Nockens 12 auf der Nockenwelle 13 drehbar angeordnete Nullhubringe 24. Das Abstützelement 6 stellt das im Betrieb des Ventiltriebs 1 auftretende Ventilspiel in an sich bekannter Art und Weise auf Null ein, indem es den Außenhebel 7 mit seinen Kontaktflächen 15 in Anlage an die Nullhubringe 24 bringt, wobei die Anlauffläche 14 des Innenhebels 10 geringfügig spielbehaftet zum Grundkreis des Hubnockens 12 ist.
Aufgrund der drehbar auf der Nockenwelle 13 applizierten Nullhubringe 24 ist die Reibarbeit in diesem Bereich reduziert. Die fertigungstechnischen Aufwendungen zur Darstellung der Kontaktfläche 15 am Außenhebel 7 sind durch Weglassen von Wärmebehandlungsmaßnahmen oder durch Weglassen von aufgetragenen Schichten etc. reduzierbar.
Aus 2 geht hervor, dass die Nullhubringe 24 über eine Gleitlagerung 16 auf der Nockenwelle 13 verlaufen können. Einen seitlichen Anschlag finden die Nullhubringe 24 beispielsweise in eine Richtung an einer Axialfixierung 20 wie einem Sicherungsring, welcher in einer Nut auf der Nockenwelle 13 verläuft. In die andere Axialrichtung können die Nullhubringe 24 beispielsweise an einer Außenstirn 21 einer Nockenwellenlagerbuchse 22 anliegen, welche in einem Lagersteg des Zylinderkopfes sitzt.
3 offenbart, dass die Nullhubringe 24 über eine Wälzlagerung 17 auf der Nockenwelle 13 verlaufen, wobei die Anschlagmaßnahmen für die Nullhubringe 24 die gleichen wie die im vorhergehenden Kapitel beschriebenen sind.
Besonders zweckmäßig ist es, eine gebaute Nockenwelle 13 einzusetzen, also diese aus Nockenwellenstücken 18 zusammenzustecken, so dass sich die Nullhubringe 24 im Montagefall leicht aufschieben lassen. Denkbar und vorgesehen ist es ggf. jedoch auch, an sich bekannte einteilige Nockenwellen 13 zu verwenden, und geteilte Nullhubringe 24 einzubauen.

1: Ventiltrieb
2: Schlepphebel
3: eines Ende
4: Gaswechselventil
5: anderes Ende
6: Abstützelement
7: Außenhebel
8: Arm
9: Achse
10: Innenhebel
11: Oberseite
12: Hubnocken
13: Nockenwelle
14: Anlauffläche Innenhebel
15: Kontaktfläche Außenhebel
16: Gleitlagerung
17: Wälzlagerung
18: Nockenwellenstück
19: Außenseite
20: Axialfixierung
21: Außenstirn
22: Nockenwellenlagerbuchse
23: nicht vergeben
24: Nullhubring
25: Lost-Motion-Feder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006046574 A1 [0002]

Claims

Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem abschaltbaren Schlepphebel (2), der an einem Ende (3) auf zumindest ein Gaswechselventil (4) einwirkt und an seinem anderen Ende (5) auf einem hydraulischen Abstützelement (6) sitzt, wobei der Schlepphebel (2) aus einem Außenhebel (7) mit zwei balkenförmigen Armen (8) besteht, die einen im Bereich eines der Enden (3, 5) auf einer Achse (9) verschwenkbeweglich verlaufenden Innenhebel (10) einschließen, dessen Oberseite (11) eine von einem Hubnocken (12) einer Nockenwelle (13) beaufschlagte Anlauffläche (14) besitzt, wobei der Hubnocken (12) lateral von je einem konzentrisch auf der Nockenwelle (13) verlaufenden Nullhubring (24) flankiert ist, gegen den der entsprechende Arm (8) des Außenhebels (7) mit einer Kontaktfläche (15) abgestützt ist und wobei Innen- u. Außenhebel (10, 7) über Koppelmittel so miteinander verbindbar sind, dass ein voller Ventilhub vorliegt, wobei bei deren Entkopplung das Gaswechselventil (4) geschlossen bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (15) der Arme (8) des Außenhebels (7) als Gleitflächen ausgebildet sind, wobei gleichzeitig die entsprechenden Nullhubringe (14) gegenüber der Nockenwelle (13) frei verdrehbeweglich vorliegen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nullhubringe (24) über eine Gleitlagerung (16) auf der Nockenwelle (13) verlaufen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nullhubringe (24) über eine Wälzlagerung (17) wie eine Nadellagerung auf der Nockenwelle (13) angeordnet sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (13) aus gebauten Nockenwellenstücken (18) dargestellt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (13) einstückig vorliegt, wobei die Nullhubringe (24) jeweils aus zwei halbschalenartigen Stücken zusammengesetzt sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nullhubringe (24) an ihrer vom Hubnocken (12) abgewandten Außenseite (19) jeweils entweder über eine separate Axialfixierung (20) wie wenigstens einen auf der Nockenwelle (13) verlaufenden Ring wie einen Sicherungs- oder Sprengring oder Ringabsatz gehalten sind oder eine Anlage an einer respektiven Außenstirn (21) einer separaten Nockenwellenlagerbuchse (22) [in einem Nockenwellenlagersteg des Zylinderkopfes] oder unmittelbar am Nockenwellenlagersteg des Zylinderkopfes finden.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (15) der Arme (8) des Außenhebels (7), unter Verzicht auf eine Härtebehandlung oder das Auftragen einer separaten Verschleiß schutzschicht oder unter Verzicht auf beide der vorgenannten Maßnahmen, lediglich feingeschliffen sind.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (14) des Innenhebels (10) als Rolle oder als Gleitfläche dargestellt ist.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Hebelteile (7, 10) aus einem Leichtbauwerkstoff wie Stahlblech besteht.