DE102010009399A1

DE102010009399A1 - Schwenkhebel für einen hubvariablen Gaswechselventiltrieb

Info

Publication number: DE102010009399A1
Application number: DE102010009399A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Christgen; Michael Schober
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-01

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schwenkhebel (3) für einen hubvariablen Gaswechselventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Hebelgehäuse (10), das mit zwei Seitenwänden (11) und einem Boden (12) aus einer Blechplatine umgeformt ist und aufweist: • einen bodenfernen Endabschnitt (13), an dem eine Stützfläche (14) zur Abstützung des Schwenkhebels an einer Kulissenbahn (4) verläuft, • einen Mittelabschnitt (15), an dem eine Anlauffläche (16) für einen den Schwenkhebel entgegen der Kraft einer Feder (8) betätigenden Nocken (7) verläuft, • und einen bodennahen Endabschnitt (17) mit einer Auflagefläche (18) für die Feder und einer Übertragungsfläche (19), die zur variablen Übertragung des Nockenhubs auf einen das Gaswechselventil betätigenden Ventilöffner (5) dient und Teil einer sich längs in Schwenkrichtung des Schwenkhebels erstreckenden Stirnfläche (20) des Bodens ist. Dabei soll die Auflagefläche durch einen Platinenabschnitt (21) gebildet sein, der von einer der Seitenwände und/oder vom Boden ausgeht und auf die der Stirnfläche abgewandte Seite des Bodens so umgeformt ist, dass die Auflagefläche innerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche verläuft.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schwenkhebel für einen hubvariablen Gaswechselventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Hebelgehäuse, das mit zwei Seitenwänden und einem die Seitenwände verbindenden Boden aus einer Blechplatine umgeformt ist und aufweist:

• einen bodenfernen Endabschnitt, an dem eine Stützfläche zur Abstützung des Schwenkhebels an einer ortsfest in der Brennkraftmaschine angeordneten Kulissenbahn verläuft,
• einen Mittelabschnitt, an dem eine Anlauffläche für einen den Schwenkhebel entgegen der Kraft einer Feder betätigenden Nocken verläuft,
• und einen bodennahen Endabschnitt mit einer Auflagefläche für die Feder und einer Übertragungsfläche, die zur variablen Übertragung des Nockenhubs auf einen das Gaswechselventil betätigenden Ventilöffner dient und Teil einer sich längs in Schwenkrichtung des Schwenkhebels erstreckenden Stirnfläche des Bodens ist.

Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger, als verstellbares Übertragungselement eines hubvariablen Gaswechselventiltriebs ausgebildeter Schwenkhebel geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 102 35 402 A1 hervor. Der dort vorgeschlagene Schwenkhebel trägt an seinem bodenfernen Endabschnitt eine Rolle als Stützfläche, die den Schwenkhebel an einer in der Brennkraftmaschine ortsfest angeordneten kreisbogenförmigen Kulissenbahn abstützt, und betätigt mit der auf der Stirnfläche des Bodens verlaufenden Übertragungsfläche einen Schlepphebel, der seinerseits das Gaswechselventil betätigt. Der Öffnungsverlauf des Gaswechselventils ist vollvariabel einstellbar, indem die auf der Kulissenbahn mittels einer verstellbaren Kurvenbahn verlagerbare Rolle eine Verschwenkung des Schwenkhebels um die ebenfalls als Rolle ausgebildete Anlauffläche für den Nocken bewirkt. Die Übertragungsfläche setzt sich aus einem Leerhubbereich, der quer zur Öffnungsrichtung des Gaswechselventils wirkt und in dem keine Übertragung des Nockenhubs auf den Schlepphebel stattfindet, und einem Hubbereich zusammen, dessen Hub je nach eingestellter Hebelverschwenkung auf das Gaswechselventil übertragen wird.
Der verbleibende Anteil des Nockenhubs wird durch den Leerhubbereich neutralisiert, wobei zur Abstützung der in Schwenkrichtung auftretenden Massenwirkung des Schwenkhebels eine von der Befederung des Gaswechselventils unabhängige Feder erforderlich ist. Dabei handelt es sich um eine Drehschenkel-Formfeder, deren hebelseitiger Schenkel an einer Auflagefläche abgestützt ist, die als abgewinkelt verlaufende Verlängerung der Stirnfläche des Bodens ausgebildet ist.
Auch die DE 102 60 557 A1 zeigt einen Schwenkhebel mit einem aus einer Blechplatine umgeformten und – gegenüber einem Urformprozess – entsprechend kostengünstig herstellbaren Hebelgehäuse, dessen Auflagefläche für die Feder als abgewinkelt verlaufende Verlängerung der Stirnfläche des Bodens ausgestaltet ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schwenkhebel der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Hebelkinematik bezüglich der Auflagefläche für die Feder anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Auflagefläche durch einen Abschnitt der Blechplatine gebildet ist, welcher Platinenabschnitt von einer der Seitenwände und/oder vom Boden ausgeht und auf die der Stirnfläche abgewandte Seite des Bodens so umgeformt ist, dass die Auflagefläche innerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche verläuft.
Anders als beim zitierten Stand der Technik ist also die Auflagefläche für die Feder nicht als abgewinkelte Verlängerung der Stirnfläche des Bodens ausgebildet, sondern verläuft auf dem seitlich von einer der Seitenwände und/oder seitlich vom Boden ausgehenden und umgeformten Platinenabschnitt. Während es bei bekannten Schwenkhebeln lediglich möglich ist, die Stirnfläche und die davon ausgehende Auflagefläche hintereinander anzuordnen, erlaubt die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Positionierung der Auflagefläche, die weitgehend frei wählbar zwischen den Enden der Übertragungsfläche, d. h. zwischen dem Beginn des Leerhubbereichs und dem Ende des Hubbereichs der Übertragungsfläche angeordnet werden kann. Je nach Applikation des Gaswechselventiltriebs kann dieser konstruktive Freiheitsgrad die kinematischen Verhältnisse am Schwenkhebel bezüglich der relativen Positionierung von Auflagefläche und Stirnfläche/Übertragungsfläche zueinander begünstigen.
Alternativ kann es dennoch auch vorgesehen sein, den seitlich von einer der Seitenwände und/oder seitlich vom Boden ausgehenden Platinenabschnitt so umzuformen, dass die Auflagefläche für die Feder außerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche liegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schwenkhebel jeweils in perspektivischer Seitenansicht dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 bis 13 erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele 1 bis 13;
14 einen alternativ ausgestalteten Schwenkhebel;
15 einen bekannten Gaswechselventiltrieb in Gesamtdarstellung und
16 einen bekannten Schwenkhebel im Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sei ausgehend von 15 erläutert, die einen bekannten Gaswechselventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine mit vollvariabler Hubbetätigung des Gaswechselventils 2 in Gesamtdarstellung zeigt. Der Ventiltrieb 1 besteht im wesentlichen aus einem Schwenkhebel 3, einer kreisbogenförmigen Kulissenbahn 4, einem als Rollenschlepphebel ausgebildeten Ventilöffner 5, einem stationär in der Brennkraftmaschine gelagerten Abstützelement 6 zur endseitigen Lagerung des Schlepphebels 5, dem in Schließrichtung federkraftbeaufschlagten Gaswechselventil 2, einem Nocken 7 einer Nockenwelle, einer Feder 8 und einer Verstelleinrichtung mit verdrehbarer Steuerbahn 9.
16 zeigt einen bekannten Schwenkhebel 316 für einen derartigen Ventiltrieb 1. Der Schwenkhebel 316 weist ein Hebelgehäuse 10 auf, das mit zwei Seitenwänden 11 und einem diese verbindenden Boden 12 aus einer Blechplatine umgeformt ist. An einem bodenfernen Endabschnitt 13 des Hebelgehäuses 10 ist ein Rollenpaket 14 gelagert, dessen Einzelrollen als Stützfläche zur Abstützung des Schwenkhebels 316 an der ortsfest in der Brennkraftmaschine angeordneten Kulissenbahn 4 und der Steuerbahn 9 der Verstelleinrichtung dienen. In einem Mittelabschnitt 15 des Hebelgehäuses 10 ist eine weitere Rolle 16 als Anlauffläche für den Nocken 7 gelagert, der den Schwenkhebel 316 entgegen der Kraft der Feder 8 betätigt. Ein bodennaher Endabschnitt 17 des Hebelgehäuses 10 weist eine Auflagefläche 18 für einen Schenkel der Biegefeder 8 und eine Übertragungsfläche 19 auf, die Teil einer sich längs in Schwenkrichtung des Schwenkhebels 316 erstreckenden Stirnfläche 20 des Bodens 12 ist und die Rolle des Schlepphebels 5 und mithin das Gaswechselventil 2 mit einem mittels der Steuerbahn 9 einstellbaren Anteil des Nockenhubs betätigt.
Die Übertragungsfläche 19 besteht aus einem Leerhubbereich 19a und einem Hubbereich 19b. Eine Übertragung des Nockenhubs auf den Schlepphebel 5 findet nur dann statt, wenn die Rolle des Schlepphebels 5 vom Hubbereich 19b beaufschlagt wird. Die Höhe und die Länge des dabei übertragenen Nockenhubs sind davon abhängig, in welcher Winkelposition sich die Steuerbahn 9 und somit der Kontaktpunkt zwischen dem Rollenpaket 14 und der Kulissenbahn 4 befinden. In 15 nehmen Höhe und Länge des auf das Gaswechselventil 2 übertragenen Ventilhubs zu, wenn sich die Steuerbahn 9 und der Schwenkhebel 3 im Uhrzeigersinn verdrehen.
Aus 16 wird deutlich, dass die Auflagefläche 18 für die Feder 8 als abgewinkelt verlaufende Verlängerung der Stirnfläche 20 des Bodens 12 ausgebildet ist. Wie es durch die beiden Maßpfeile auf der Stirnfläche 20 angedeutet ist, liegt also bei dieser bekannten Ausgestaltung des Schwenkhebels 316 die Auflagefläche 18 außerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche 19 und konkret vor deren Leerhubbereich 19a. Ein gegebenenfalls kinematisch erforderlicher Versatz der Auflagefläche 18 dahingehend, dass die Auflagefläche 18 innerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche 19, d. h. zwischen dem Beginn des Leerhubbereichs 19a und dem Ende des Hubbereichs 19b liegt, ist bei dieser Ausgestaltung umformtechnisch zumindest problematisch.
Erfindungsgemäße Schwenkhebel 301 bis 313, die diese Problematik nicht aufweisen, sind nachfolgend anhand der 1 bis 13 erläutert. Eine Gemeinsamkeit dieser Schwenkhebel besteht darin, dass die Auflagefläche 18 – anders als in 16 – innerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche 19 verläuft. Im Folgenden beziehen sich nicht dargestellte Bauteile auf die Gesamtdarstellung des Ventiltriebs 1 in 15.
Wie der bekannte Schwenkhebel 316 gemäß 16 weist der in 1 dargestellte Schwenkhebel 301 ein Hebelgehäuse 10 auf, das mit den zwei Seitenwänden 11 und dem diese verbindenden Boden 12 einteilig aus einer Blechplatine umgeformt ist. Das am bodenfernen Endabschnitt 13 des Hebelgehäuses 10 gelagerte Rollenpaket 14 stützt sich mit einer zentralen Rolle 14a an der Steuerbahn 9 der Verstelleinrichtung und mit den äußeren Rollen 14b an der Kulissenbahn 4 ab. Die im Mittelabschnitt 15 des Hebelgehäuses 10 verlaufende Anlauffläche für den Nocken 7 ist ebenfalls als auf einem die Seitenwände 11 überspannenden Bolzen gelagerte Rolle 16 ausgebildet. Die am bodennahen Endabschnitt 17 des Hebelgehäuses 10 angeordnete Auflagefläche 18 für die Feder 8 ist durch einen Abschnitt der Blechplatine gebildet, wobei dieser Platinenabschnitt 2101 so auf die der Stirnfläche 20 abgewandte Seite des Bodens 12 umgebogen ist, dass die Auflagefläche 18 innerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche 19 verläuft.
Der aus der Seitenwand 11 freigestanzte und seitlich vom Boden 12 ausgehende Platinenabschnitt 2101 ist ferner so umgeformt, dass zu beiden Seiten der Auflagefläche 18 Vorsprünge 22, 23 verlaufen, die zur Abstützung der Feder 8 quer zur Schwenkebene des Schwenkhebels 301 dienen. In vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beide Vorsprünge 22, 23 am Platinenabschnitt 2101 angeformt. Um die Kontaktpressungen zwischen Feder 8 und Auflagefläche 18 erhöhende Kantenträger zu vermeiden, ist die Auflagefläche 18 konvex gestaltet.
Der in 2 dargestellte Schwenkhebel 302 unterscheidet sich von dem Schwenkhebel 301 dadurch, dass das freie Ende des Platinenabschnitts 2102 nicht freitragend, sondern mittels stoffschlüssiger Verbindung und hier mittels einer Verschweißung 24 mit dem Boden 12 in Kraftrichtung der Feder 8 abgestützt ist.
Der in 3 dargestellte Schwenkhebel 303 unterscheidet sich von den Schwenkhebeln 301, 302 gemäß den 1 und 2 durch eine vom Boden 12 ausgehende Stützwand 25, die das freie Ende des Platinenabschnitts 2103 in Kraftrichtung der Feder 8 abstützt.
Bei den Schwenkhebeln 304, 305 gemäß den 4 und 5 ist lediglich einer der Vorsprünge 22 am Platinenabschnitt 2104 bzw. 2105 angeformt, während der andere Vorsprung 23 vom Boden 12 ausgeht. Dabei ist das freie Ende des Platinenabschnitts 2104 bzw. 2105 jeweils mittels formschlüssiger Verbindung mit einem gestanzten Schlitz 26 bzw. einer geprägten nutförmigen Vertiefung 27 im anderen Vorsprung 23 in Kraftrichtung der Feder 8 abgestützt.
Der in 6 dargestellte Schwenkhebel 306 weist statt der formschlüssigen eine stoffschlüssige Verbindung in Form der Verschweißung 24 am freien Ende des Platinenabschnitts 2106 mit dem anderen, ebenfalls vom Boden 12 abgewinkelt ausgehenden Vorsprung 23 auf.
Die seitlich vom Boden 12 ausgehenden Platinenabschnitte 2107 bzw. 2108 der in den 7 und 8 gezeigten Schwenkhebel 307, 308 sind im Bereich des einen Vorsprungs 22 zur Doppelwand gefaltet. Das freie Ende des Platinenabschnitts 2107 bzw. 2108 ist entweder freitragend (s. 7) oder mittels der Verschweißung 24 mit dem Boden 12 in Kraftrichtung der Feder 8 abgestützt (s. 8).
Der Schwenkhebel 309 in 9 unterscheidet sich von dem Schwenkhebel 303 in 3 durch den zur Doppelwand gefalteten Platinenabschnitt 2109 im Bereich des einen Vorsprungs 22.
Der Schwenkhebel 310 in 10 unterscheidet sich von dem Schwenkhebel 304 in 4 durch den zur Doppelwand gefalteten Platinenabschnitt 2110 im Bereich des einen Vorsprungs 22.
Der Schwenkhebel 311 in 11 unterscheidet sich von dem Schwenkhebel 305 in 5 durch den zur Doppelwand gefalteten Platinenabschnitt 2111 im Bereich des einen Vorsprungs 22.
Der Schwenkhebel 312 in 12 unterscheidet sich von dem Schwenkhebel 306 in 6 durch den zur Doppelwand gefalteten Platinenabschnitt 2112 im Bereich des einen Vorsprungs 22.
Der in 13 dargestellte Schwenkhebel 313 weist eine Auflagefläche 18 auf, die ausgehend von dem einen Vorsprung 22 zweimal um ca. 90° zwischen die Vorsprünge 22 und 23 gebogen ist. Der andere Vorsprung 23 geht wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 5, 6, 11 und 12 vom Boden 12 aus.
Bei dem in 14 dargestellten Schwenkhebel 314 sind die Auflagefläche 18 und die beidseits dazu verlaufenden Vorsprünge 22, 23 als freigestanzte und umgeformte Verlängerung des Bodens 12 ausgestattet und um etwa 270° auf die der Stirnfläche 20 abgewandte Seite des Bodens 12 umgeformt. Dabei verläuft die Federauflage 18 auf der ursprünglich, d. h. bei noch flacher Blechplatine, abgewandten Seite der Arbeitskurve.
Bezugszeichenliste

1: Gaswechselventiltrieb
2: Gaswechselventil
3: Schwenkhebel
4: Kulissenbahn
5: Ventilöffner/Schlepphebel
6: Abstützelement
7: Nocken
8: Feder
9: Steuerbahn
10: Hebelgehäuse
11: Seitenwand
12: Boden
13: bodenferner Endabschnitt
14: Rollenpaket/Stützfläche
15: Mittelabschnitt
16: Rolle/Anlauffläche
17: bodennaher Endabschnitt
18: Auflagefläche
19: Übertragungsfläche
20: Stirnfläche
21: Platinenabschnitt
22: Vorsprung
23: Vorsprung
24: Verschweißung
25: Stützwand
26: Schlitz
27: Vertiefung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10235402 A1 [0002]
DE 10260557 A1 [0004]

Claims

Schwenkhebel (3) für einen hubvariablen Gaswechselventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem Hebelgehäuse (10), das mit zwei Seitenwänden (11) und einem die Seitenwände (11) verbindenden Boden (12) aus einer Blechplatine umgeformt ist und aufweist: • einen bodenfernen Endabschnitt (13), an dem eine Stützfläche (14) zur Abstützung des Schwenkhebels (3) an einer ortsfest in der Brennkraftmaschine angeordneten Kulissenbahn (4) verläuft, • einen Mittelabschnitt (15), an dem eine Anlauffläche (16) für einen den Schwenkhebel (3) entgegen der Kraft einer Feder (8) betätigenden Nocken (7) verläuft, • und einen bodennahen Endabschnitt (17) mit einer Auflagefläche (18) für die Feder (8) und einer Übertragungsfläche (19), die zur variablen Übertragung des Nockenhubs auf einen das Gaswechselventil (2) betätigenden Ventilöffner (5) dient und Teil einer sich längs in Schwenkrichtung des Schwenkhebels (3) erstreckenden Stirnfläche (20) des Bodens (12) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (18) durch einen Abschnitt der Blechplatine gebildet ist, welcher Platinenabschnitt (21) von einer der Seitenwände (11) und/oder vom Boden (12) ausgeht und auf die der Stirnfläche (20) abgewandte Seite des Bodens (12) so umgeformt ist, dass die Auflagefläche (18) innerhalb der Längserstreckung der Übertragungsfläche (19) verläuft.
Schwenkhebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu beiden Seiten der Auflagefläche (18) angeformte Vorsprünge (22, 23) zur Querabstützung der Feder (8) vorgesehen sind.
Schwenkhebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Vorsprünge (22, 23) am Platinenabschnitt (21) angeformt ist.
Schwenkhebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Vorsprünge (22, 23) am Platinenabschnitt (21) angeformt sind.
Schwenkhebel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Platinenabschnitts (21) mittels stoffschlüssiger Verbindung mit dem Boden (12) in Kraftrichtung der Feder (8) abgestützt ist.
Schwenkhebel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Platinenabschnitts (21) an einer vom Boden (12) und/oder von einer der Seitenwände (11) ausgehenden Stützwand (25) in Kraftrichtung der Feder (8) abgestützt ist.
Schwenkhebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Vorsprung (22) am Platinenabschnitt (21) angeformt ist und der andere Vorsprung (23) vom Boden (12) und/oder von einer der Seitenwände (11) ausgeht.
Schwenkhebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Platinenabschnitts (21) mittels formschlüssiger Verbindung mit einer Vertiefung (27) oder einem Schlitz (26) im anderen Vorsprung (23) in Kraftrichtung der Feder (8) abgestützt ist.
Schwenkhebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Platinenabschnitts (21) mittels stoffschlüssiger Verbindung mit dem anderen Vorsprung (23) in Kraftrichtung der Feder (8) abgestützt ist.