DE102009056367A1

DE102009056367A1 - Baueinheit für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009056367A1
Application number: DE102009056367A
Authority: DE
Inventors: Matthias Becker; Robert Heinemann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Baueinheit (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem abschaltbaren Schlepphebel (2), der über ein Drehgelenk (3) mit einem Abstützelement (4) verbunden ist, welcher Schlepphebel (2) aus einem ersten und zweiten Arm (5, 6) besteht, welche ihre Querbalken (7, 8) an gegenüberliegenden Enden (9, 10) haben, wobei am Querbalken (7) des ersten Arms (5) das Drehgelenk (3) über eine einen Kopf (11) des Abstützelements (4) quer durchragende Achse (12) und an einer Unterseite (13) des Querbalkens (8) des zweiten Arms (6) eine Anlage (14) für ein Gaswechselventil gebildet sind, von welchen Querbalken (7, 8) ineinander verzahnte Längsbalken (15, 16; 17, 18) aufeinander zu stehen, die von einer gemeinsamen Querachse (19) durchragt sind, wobei zwischen den Längsbalken (15, 16; 17, 18) eine Nockenanlaufrolle (20) auf der Querachse (19) sitzt und wobei der erste Längsbalken (17) des zweiten Arms (6) mit einer Mitnehmerfläche (22) für einen in einer Bohrung der Achse (12) sitzenden Koppelschieber (23) versehen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem abschaltbaren Schlepphebel, der mit einem Abstützelement verbunden ist, welcher Schlepphebel aus einem ersten und zweiten Arm besteht, wobei an einer Unterseite eines der Arme eine Anlage für ein Gaswechselventil gebildet ist, wobei eine Nockenanlaufrolle zwischen Längsbalken der Arme auf einer Querachse sitzt, wobei ein Koppelschieber zur Kopplung der beiden Arme für einen großen Ventilhub vorgesehen ist, wobei bei Nichtkopplung der Arme über den Koppelschieber ein Null-Ventilhub vorliegt und wobei zwischen den Armen eine Nockenrückstellfeder eingespannt ist.
Hintergrund der Erfindung
Als Nächstkommend wird die aus der U.S. 5,544,626 hervorgehende Baueinheit betrachtet, bestehend aus einem Schaltschlepphebel und einem Abstützelement hierfür, welcher Schaltschlepphebel einen kastenförmigen ersten Arm aufweist, zwischen dessen Längsbalken ein zweiter Arm relativ verschwenkbeweglich hierzu mit seinen Längsbalken eingebaut ist. Der Innenhebel besitzt eine Rolle als Kontaktfläche für einen Großhubnocken. Der Schaltschlepphebel ist an einem Ende an einer Unterseite auf einem Kopf des Abstützelements über eine Kalotte gelagert.
Der Schaltschlepphebel der vorgenannten Baueinheit entspricht aufgrund dessen massiver Ausbildung nur schwerlich Leichtbauerfordernissen. Durch dessen „lose” Lagerung auf dem Kopf des Abstützelements erweisen sich ein gemeinsamer Transport und eine Montage als aufwändig. Ggf. besteht im Betrieb die Gefahr eines Abkippens des Schaltschlepphebels vom Kopf des Abstützelements. Die Baueinheit besteht aus zu kompliziert dargestellten Bauteilen und ist letztlich für die Massenfertigung zu teuer. Außerdem wird festgestellt, a) dass sich der längs verlagerbare Koppelschieber im Koppelfall vom Schwenkzentrum am Abstützelement entfernt und b) dass die Nockenrückstellfeder am Schwenkende liegt, was sich ungünstig auf das Massenträgheitsmoment auswirkt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Baueinheit der vorgenannten Art zu schaffen, bei welcher die aufgeführten Nachteile beseitigt sind. Insbesondere soll eine Baueinheit geschaffen werden, die leicht baut, sich einfach montieren lässt und die für eine Massenfertigung aufgrund ihrer geringen Kosten gut geeignet ist.
Lösung der Aufgabe
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schlepphebel über ein Drehgelenk mit dem Abstützelement verbunden ist, wobei die Arme des Schlepphebels in Draufsicht U-förmig sind und deren Querbalken sich an Enden des Schlepphebels gegenüber liegen, wobei am Querbalken des ersten Arms an einem Ende das Drehgelenk über eine einen Kopf des Abstützelements quer durchragende Achse und am zweiten Arm am anderen Ende die Anlage für das Gaswechselventil gebildet sind, von welchen Querbalken die Längsbalken aufeinander zu stehen, welche dünnwandig sowie zumindest weitestgehend glattwandig-gerade [ungekröpft] vorliegen sowie Seite-an-Seite ineinander verzahnt verlaufen und von der Querachse mit der Nockenanlaufrolle durchragt sind, wobei der erste Längsbalken des zweiten Arms an einer Außenseite des ersten Längsbalkens des ersten Arms bis in den Abschnitt des einen Endes ragt sowie hier mit einer Mitnehmerfläche für den in einer Bohrung der Achse sitzenden Koppelschieber versehen ist, der für einen Koppelfall abschnittsweise aus der Bohrung der Achse im ersten Längsbalken des ersten Arms in oder unter die Mitnehmerfläche des ersten Längsbalkens des zweiten Arms verlagerbar ist, wobei der Koppelschieber für einen Entkoppelfall aus der Mitnehmerfläche in die Bohrung der Achse rückverlagerbar ist.
Somit liegt eine Baueinheit vor, bei welcher die zitierten Nachteile beseitigt sind.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Arme des Schlepphebels aus dünnwandigem Blech wie Stahlblech bestehen und letztlich gerade, glattwandig sind. Der erfindungsgemäße Schlepphebel besitzt somit ein vergleichsweise geringes Gewicht und lässt sich einfach und kostengünstig herstellen/montieren. Durch die weiterhin vorgeschlagene gelenkige Anbindung des Schlepphebels am Abstützelement lässt sich die Baueinheit gut transportieren und so vormontiert direkt auf einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine setzen. Der Schlepphebel ist für den Betrieb kippsicher mit dem Abstützelement verbunden. Aufgrund der ineinander „verzahnten” Anordnung der Längsbalken der beiden Arme baut der Schlepphebel vergleichsweise kurz/kompakt.
Besonders hervorzuheben ist, dass der wenigstens eine Koppelschieber vorteilhafterweise in der Achse am einen Ende verläuft und für einen Koppelfall lateral aus der Achse unter eine als Bohrung oder Halbschale dargestellte Mitnehmerfläche lediglich eines Längsbalkens des zweiten Arms einfährt. Somit wirkt sich die Masse des Koppelschiebers nicht auf das Massenträgheitsmoment des Schlepphebels aus. Letztgenannter knickt im Entkoppelfall im Bereich seiner Querachse mit Rolle in nockenferne Richtung ein. Anstelle der vorgeschlagenen Rolle kann auch eine Gleitfläche appliziert sein.
In Fortbildung der Erfindung ist für die Nockenrückstellfeder (Lost-Motion-Feder) ein dünnwandiger Drahtbügel vorgeschlagen, der zwischen den beiden Armen eingespannt ist und mit wenigstens einer Windung einfach um die Querachse gewickelt verläuft. Alternativ hierzu kann sich die Feder auch bspw. am Zylinderkopf abstützen und u. a. auch als Schraubendruckfeder vorliegen.
Als Verlagerungsmittel für den Koppelschieber in eine Richtung ist an Hydraulikmittel gedacht, welches über das bevorzugt hydraulische Abstützelement herangeleitet wird. Ausgehend von einem Außenmantel eines Gehäuses des Abstützelements können zwei Hydraulikpfade im Abstützelement verlaufen, wobei ein erster Pfad zu dem Koppelschieber und ein zweiter Pfad zu einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung im Abstützelement führt. Alternativ hierzu ist auch an eine einflutige Versorgung gedacht.
Aufgrund der vorgeschlagenen, sich gegenüber liegenden Längsanflachungen am Kopf des Abstützelements lässt sich eine Öffnung für die Achse einfach bohren. Gleichzeitig liegt eine hervorragende Führung für angrenzende Innenseiten der Längsbalken des ersten Arms vor.
Nach einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung soll die Anlage für den Ventilschaft an einer Unterseite des zweiten Arms spanlos wie durch Prägen oder Fließpressen etc. mit zwei seitlichen Streifen dargestellt werden. Alternativ hierzu können diese Streifen auch als von einer Endstirn des zweiten Arms ausgehende und auf die Unterseite gebogene Laschen oder als separate, bspw. angeschweißte Elemente vorliegen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die 1 bis 3 offenbaren in räumlichen Darstellungen Ansichten auf die erfindungsgemäße Baueinheit.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Dargestellt ist eine Baueinheit 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Die Baueinheit 1 besteht aus einem hydraulischen Abstützelement 4 mit einem abschaltbaren Schlepphebel 2.
Das Abstützelement 4 hat ein Gehäuse 39, aus dem ein Kopf 11 eines Druckkolbens 40 ragt. Durch den Kopf 11 geht quer eine Achse 12, auf welcher der Schlepphebel 2 gelagert ist, so dass in diesem Bereich ein Drehgelenk 3 dargestellt ist. Im Austrittsbereich der Achse 12 aus dem Kopf 11 hat Letztgenannter zwei sich gegenüberliegende Längsanflachungen 28.
Der Schlepphebel 2 besteht aus zwei in Draufsicht U-förmigen Armen 5, 6 aus Stahlblech. Deren Querbalken 7, 8 liegen sich an Enden 9, 10 gegenüber. Längsbalken 15, 16 des ersten Arms 5 und Längsbalken 17, 18 des zweiten Arms 6 sind dünnwandig und aufrecht stehend ausgebildet. Sie weisen einen geraden, ungekröpften Verlauf auf.
Die Längsbalken 15, 16 des ersten Arms 5 sind im Bereich des einen Endes 9 an einer Oberseite 27 durch einen Querbalken 7 verbunden, so dass im Gelenkbereich ein umgekehrtes U-Profil im Querschnitt vorliegt. Innenseiten 25, 30 des ersten Arms 5 verlaufen an den Längsanflachungen 28 des Kopfes 11.
Der zweite Arm 6 hat im Bereich des anderen Endes 10 an einer Unterseite 13 einen Querbalken 8 mit einer Anlage 14 für ein Gaswechselventil. Die Anlage 8 ist mit lateralen Streifen 31 (Führungslaschen) umformtechnisch generiert. Somit liegt im Bereich des anderen Endes 10 am zweiten Arm 6 ein U-Profil im Querschnitt vor.
Die Arme 5, 6 des Schlepphebels 2 verlaufen mit ihren Längsbalken 15, 16; 17, 18 ”ineinander verzahnt”. Zu erkennen ist, dass die Längsbalken 15, 16 des ersten Arms 5 eine gleiche Länge zueinander aufweisen. Die Längsbalken 17, 18 des zweiten Arms 6 hingegen sind zueinander unterschiedlich lang. Der erste Längsbalken 17 des zweiten Arms 6 verläuft an einer Außenseite 21 des ersten Längsbalkens 15 des ersten Arms 5 bis unmittelbar in den Bereich des einen Endes 9. Er hat eine als Bohrung ausgebildete Mitnehmerfläche 22 für einen aus einer Bohrung der Achse 12 in einem Koppelfall ausfahrbaren Koppelschieber 23.
Der zweite Längsbalken 18 des zweiten Arms 8 verläuft an einer Innenseite 30 des zweiten Längsbalkens 16 des ersten Arms 5. Von der Innenseite 30 ragt ein als Absatz ausgebildeter Höhenanschlag 44 in Richtung auf eine Längsmittelebene des Schlepphebels 2. An einer Unterseite des Höhenanschlags 44 kommt der zweite Längsbalken 18 des zweiten Arms 6 mit der Oberseite 27 bei Nockengrundkreisdurchlauf zur Anlage (s. a. nachfolgende Erläuterungen).
Im Bereich zwischen den Querbalken 7, 8 ist der Schlepphebel 2 von einer Querachse 19 durchragt. Auf dieser sitzt zwischen der Innenseite 25 des ersten Längsbalkens 15 des ersten Arms 5 und einer Innenseite 26 des zweiten Längsbalkens 18 des zweiten Arms 6 eine wälzgelagerte Nockenanlaufrolle 20.
Die Querachse 19 überragt mit Stümpfen 35 den Schlepphebel 2. Die Stümpfe 35 sind von Wicklungen 36 einer als Drahtbügelfeder ausgebildeten Nockenrückstellfeder 24 (Lost-Motion-Feder) umfasst. Letztgenannte übergreift mit einem Querbügel 37 die Oberseiten 27 des zweiten Arms 6 am anderen Ende 10. Im Bereich des einen Endes 9 hat die Nockenrückstellfeder 24 zwei aufeinander zu weisende Endarme 32, die auf der Oberseite 29 des Querbalkens 7 des ersten Arms 5 abgestützt sind und sich von dort aus, an Außenflächen 33, 34 des Schlepphebels 2 verlaufend, zu den Wicklungen 36 erstrecken.
Das Abstützelement 4 weist am Außenmantel 41 seines Gehäuses 39 zwei übereinander liegende Durchtritte 42, 43 für Hydraulikmittel auf. Der untere Durchtritt 42 geht zu einer zeichnerisch nicht näher offenbarten hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung im Abstützelement 4. Der darüber liegende Durchtritt 43 führt über den Kopf 11, welcher Bestandteil des Druckkolbens 40 ist, zu der Achse 12, innerhalb dieser der Koppelschieber 23 sitzt.
Offenbart ist ein Koppelzustand der Arme 5, 6 des Schlepphebels 2. Somit dreht der Schlepphebel 2 bei Nockenhub um die Achse 12, wobei am anderen, abschwenkenden Ende 10 der zweite Arme 6 das Gaswechselventil öffnet. Ist eine Abschaltung von Letztgenanntem gewünscht, so wird bei Nockengrundkreisdurchlauf der Koppelschieber 23 durch Rückverlagerung in die Achse 12 außer Eingriff von der Mitnehmerfläche 22 im ersten Längsbalken 17 des zweiten Arms 6 gebracht. Beim darauffolgenden Nockenhub ”knickt” letztlich der Schlepphebel 2 im Bereich der Querachse 9 gegen die Kraft der Nockenrückstellfeder 24 ein und das Gaswechselventil bleibt geschlossen. Im Nockengrundkreis findet der zweite Arm 6, wie vorgenannt, eine Anlage am Höhenanschlag 44, so dass dessen Mitnehmerfläche 22 zu einer Austrittsöffnung des Koppelschiebers 23 im Achsbereich in Flucht ist.
Die Blecharme 5, 6 des Schlepphebels 2 sind kostengünstig stanzbiegetechnisch herstellbar. Ein Transport und eine Montage der Baueinheit 1 erweisen sich als denkbar einfach. Aufgrund des am einen Ende 9 ausgebildeten Drehgelenks 3 verläuft der Schlepphebel 2 kippsicher auf dem Abstützelement 4.
Bezugszeichenliste

1: Baueinheit
2: Schlepphebel
3: Drehgelenk
4: Abstützelement
5: erster Arm
6: zweiter Arm
7: Querbalken erster Arm
8: Querbalken zweiter Arm
9: eines Ende
10: anderes Ende
11: Kopf
12: Achse (Abstützelement)
13: Unterseite
14: Anlage
15: erster Längsbalken erster Arm
16: zweiter Längsbalken erster Arm
17: erster Längsbalken zweiter Arm
18: zweiter Längsbalken zweiter Arm
19: Querachse
20: Nockenanlaufrolle
21: Außenseite
22: Mitnehmerfläche
23: Koppelschieber
24: Nockenrückstellfeder
25: Innenseite erster Arm
26: Innenseite zweiter Arm
27: Oberseite
28: Längsanflachung
29: Oberseite
30: Innenseite erster Arm
31: Streifen
32: Endarm
33: Außenfläche
34: Außenfläche
35: Stumpf
36: Wicklung
37: Querbügel
38: nicht vergeben
39: Gehäuse
40: Druckkolben
41: Außenmantel
42: Durchtritt
43: Durchtritt
44: Höhenanschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5544626 [0002]

Claims

Baueinheit (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem abschaltbaren Schlepphebel (2), der über ein Drehgelenk (3) mit einem Abstützelement (4) verbunden ist, welcher Schlepphebel (2) aus einem ersten und zweiten, in Draufsicht U-förmigen Arm (5, 6) besteht, welche ihre Querbalken (7, 8) an gegenüberliegenden Enden (9, 10) des Schlepphebels (2) haben, wobei am Querbalken (7) des ersten Arms (5) am einen Ende (9) das Drehgelenk (3) über eine einen Kopf (11) des Abstützelements (4) quer durchragende Achse (12) und an einer Unterseite (13) des Querbalkens (8) des zweiten Arms (6) am anderen Ende (10) eine Anlage (14) für ein Gaswechselventil gebildet sind, von welchen Querbalken (7, 8) dünnwandige sowie zumindest weitestgehend glattwandig-gerade [ungekröpfte] Längsbalken (15, 16; 17, 18) aufeinander zu stehen, die Seite-an-Seite ineinander verzahnt verlaufen sowie von einer gemeinsamen Querachse (19) im Bereich zwischen deren Querbalken (7, 8) durchragt sind, wobei zwischen den Längsbalken (15, 16; 17, 18) eine Nockenanlaufrolle (20) auf der Querachse (19) sitzt, wobei der erste Längsbalken (17) des zweiten Arms (6) an einer Außenseite (21) des ersten Längsbackens (15) des ersten Arms (5) bis in den Abschnitt des einen Endes (9) ragt sowie hier mit einer Mitnehmerfläche (22) für einen in einer Bohrung der Achse (12) sitzenden Koppelschieber (23) versehen ist, der für einen Koppelfall abschnittsweise aus der Bohrung der Achse (12) im ersten Längsbalken (15) des ersten Arms (5) in oder unter die Mitnehmerfläche (22) des ersten Längsbalkens (17) des zweiten Arms (6) verlagerbar ist, so dass ein großer Ventilhub vorliegt, wobei der Koppelschieber (23) für einen Entkoppelfall aus der Mitnehmerfläche (22) in die Bohrung der Achse (12) rückverlagerbar ist, so dass ein Null-Ventilhub vorliegt und wobei die Querachse (19) von einer Nockenrückstellfeder (24) beaufschlagt ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei den Längsbalken (15, 16) des ersten Arms (7) zumindest in etwa eine gleiche Länge immanent ist und diese in Längsrichtung gesehen unmittelbar nach der Querachse (19) enden.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei die Nockenanlaufrolle (20) zwischen einer Innenseite (25) des ersten Längsbalkens (15) des ersten Arms (5) und einer Innenseite (26) des zweiten Längsbalkens (18) des zweiten Arms (6) auf der Querachse (19) verläuft.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei einer der oder beide Arme (5, 6) aus Stahlblech bestehen.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei der Kopf (11) des Abstützelements (4) im Austrittsbereich der Achse (12) mit sich gegenüberliegenden Längsanflachungen (28) versehen ist.
Baueinheit nach Anspruch 5, wobei der Querbalken (7) des ersten Arms (5) lediglich Oberseiten (29) der respektiven Längsbalken (15, 16) überbrückt, so dass im Querschnitt ein umgekehrt U-förmiges Profil mit glattflächigen Innenseiten (25, 30) dargestellt ist, welche Innenseiten (25, 30) mit den Längsanflachungen (28) am Kopf (27) des Abstützelements (4) kommunizieren.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei der Querbalken (8) des zweiten Arms (6) dünnwandig ist und dessen Längsbalken (17, 18) untenliegend verbindet, so dass im Querschnitt ein U-Profil dargestellt ist und wobei die Anlage (14) für das Gaswechselventil an der Unterseite (13) des Querbalkens (8) mit zwei sich spiegelbildlich an einer Längsmittelachse des zweiten Arms (6) gegenüberliegenden Streifen (31) durch Umformen wie Prägen generiert ist.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei die Nockenrückstellfeder (24) als Drahtbügelfeder vorliegt, bestehend aus zwei offenen, aufeinander zu weisenden Endarmen (32), die auf der Seite des einen Endes (9) auf einer Oberseite (29) des Querbalkens (7) des ersten Arms (5) abgestützt und von da aus an die Außenflächen (33, 34) des Schlepphebel (2) jeweils abgebogen sind sowie außenseitig abragende Stümpfe (35) der Querachse (19) mit zumindest einer Wicklung (36) umfassen und ausgehend hiervon jeweils in Richtung zum anderen Ende (10) fortgeführt sind sowie auf einer Oberseite (27) der Längsbalken (17, 18) des zweiten Arms (6) in einem Querbügel (37) zusammengeführt verlaufen.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei das Abstützelement (4) hydraulisch wirkend ausgelegt ist und die Achse (12) im Bereich des Kopfes (11) in einem in einem Gehäuse (39) sitzenden Druckkolben (40) des Abstützelements (4) verläuft, wobei ein Außenmantel (41) des Gehäuses (39) von zwei axial übereinander liegenden Durchtritten (42, 43) für Hydraulikmittel geschnitten ist, von denen der untere Durchtritt (42) zu einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung im Abstützelement (4) und der obere Durchtritt (43) zu der Achse (12) mit Koppelschieber (23) zur Verlagerung von Letztgenanntem in eine Axialrichtung (Koppel- oder Entkoppelrichtung) führt.
Baueinheit nach Anspruch 1, wobei eine Oberseite (29) des zweiten Längsbalkens (18) des zweiten Arms (6) an der Seite des einen Endes (9) an einer Unterfläche eines von einer Innenseite (30) des zweiten Längsbalkens (16) des ersten Arms (5) abstehenden Höhenanschlags (44) zur Darstellung einer fluchtenden Koppelstellung der Mitnehmerfläche (22) zur Bohrung der Achse (12) einen Anschlag findet.