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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Schaltbare Schlepphebelvorrichtungen sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Im Wesentlichen bestehen diese aus zwei ineinander gelagerten Hebeln, wobei einer dieser Hebel, der sogenannte Primärhebel, sich ständig im Ventilkontakt befindet und der weitere Hebel, der sogenannte Sekundärhebel, bei Bedarf, vorzugsweise bei einer Forderung nach einem großen Ventilhub, zugeschaltet oder zur Deaktivierung zumindest eines Zylinders der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden kann. In einem abgeschalteten Modus führt der Sekundärhebel im Allgemeinen einen Leerhub als so genannte Lost-Motion-Bewegung aus. In bisher bekannten schaltbaren Schlepphebel zur Ventilhubumschaltung und Zylinderabschaltung werden zur Rückstellung der Lost-Motion-Bewegung des Sekundärhebels Drehschenkel- oder Schraubendruckfedern eingesetzt. Beispielsweise ist aus
KR 1013 707 17 B1 eine zweifach Zylinder-Deaktivierungseinrichtung mit einem Schwingarm bekannt, der einerseits mit einem Gehäuse schwenkbeweglich verbunden ist und andererseits durch ein mit dem Gehäuse verbundenes Verriegelungselement in seiner Schwenkbewegung gegenüber dem Gehäuse beschränkt ist. Der Schwingarm ist beidseitig jeweils mit einer am Gehäuse festgelegten Drehschenkelfeder gekoppelt, die den Schwingarm aus einer gegenüber der gekoppelten Grundstellung verschwenkten Lage wieder in die Grundstellung zurückstellt. Nachteilig wirkt sich bei den bekannten Ausgestaltungen der Umstand aus, dass die Rückstellfedermittel aufwendig im Aufbau und teuer in der in der Ausführung sind. Sie beanspruchen zudem viel Bauraum und weisen eine große Massenträgheit auf, die die Dynamik des Schlepphebels beeinträchtig.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlepphebel der vorgenannten Art hinsichtlich seines Aufbaues zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird ein schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Außen- und einem Innenhebel vorgeschlagen, wobei Außen- und Innenhebel durch zumindest eine Drehstabfeder in eine Grundstellung gegeneinander vorgespannt sind. Der Einsatz einer Drehstabfeder ermöglicht einen gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht aufgebauten Schlepphebel, der hinsichtlich Bauraum, Masse und Kosten optimiert ist.
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Vorzugsweise bildet hierbei die Drehstabfeder eine Schwenkachse, an der Außen- und Innenhebel drehfest abgestützt sind. Dadurch wird eine zusätzliche Schwenkachse, insbesondere ein zusätzlicher Bolzen, zur schwenkbeweglichen Abstützung von Außen- und Innenhebel vermieden, wodurch der Aufbau des Schlepphebels weiter vereinfacht wird.
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Alternativ kann die Drehstabfeder koaxial zu einem separaten Lagerkörper, z.B. einem Hohlbolzen, zur Abstützung von Außen- und Innenhebel angeordnet sein.
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Eine einfache Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Drehstabfeder an ihren Endbereichen mit dem Außenhebel und in einem zwischen diesen gelegenen mittleren Bereich mit dem Innenhebel drehfest zu verbinden. Die Drehstabfeder ist dabei derart mit dem Außen- bzw. Innenhebel gekoppelt, dass keine Relativbewegung zwischen diesen und der Drehstabfeder möglich ist. Die Verbindung ist form-, kraft- und/oder stoffschlüssig möglich. Die Drehstabfeder kann massiv oder hohl mit beliebiger Querschnittsform ausgeführt sein.
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Zur weiteren Abstützung kann am Außenhebel zumindest eine Lagerstelle vorgesehen sein. Vorzugsweise ist zwischen den Endbereichen der Drehstabfeder und ihrem mittleren Bereich jeweils zumindest eine Lagerstelle am Außenhebel vorgesehen, an der die Drehstabfeder verdrehbar abgestützt ist. Die Lagerstelle liegt bevorzugt nahe der Momentenübergabestelle zum Innenhebel.
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Eine drehfeste Verbindung der Drehstabfeder mit dem Innenhebel ist auf einfache Weise dadurch möglich, dass an einem Hebelendbereich zumindest eine vorstehende Lasche oder zumindest ein laschenförmig vorstehenden Abschnitt mit einer Durchgangsöffnung vorgesehen ist, in der die Drehstabfeder drehfest eingespannt ist. Dabei können gegebenenfalls mehrere solcher Laschen oder laschenförmiger Abschnitte ausgebildet sein, die jeweils der diskreten Anbindung der Drehstabfeder an den Innenhebel und/oder dessen Schwenklagerung dienen.
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Eine einfache drehfeste Verbindung der Drehstabfeder mit dem Außenhebel kann dadurch erreicht werden, dass an einem Hebelendbereich zwei äußere Seitenwandabschnitte mit fluchtenden Aufnahmeöffnungen vorgesehen sind, in denen die Drehstabfeder mit ihren Endbereichen drehfest eingespannt ist. Eine solche Einspannung ist beispielsweise auf einfache Weise durch ein mehreckiges Querschnittsprofil erreichbar, das in ein korrespondierendes Querschnittsprofil an den Aufnahmeöffnungen formschlüssig eingreift.
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Zur Ausbildung zumindest einer Lagerstelle zur drehbaren Abstützung der Drehstabfeder am Außenhebel ist es möglich, beidseitig der Lasche des Innenhebels geringfügig beabstandet zu dieser Seitenwandabschnitte mit fluchtenden Durchgangsöffnungen vorzusehen, an denen die Drehstabfeder hindurchgeführt und verdrehbar gelagert ist. An den Lagerstellen kann eine einfache Gleitlagerung vorgesehen sein, insbesondere können an den Durchgangsöffnungen Gleitflächen ausgebildet sein. Denkbar ist aber auch eine Wälzlagerung vorzusehen. Bevorzugt erfolgt die Abstützung nahe der Momentenübergabestelle an der Lasche des Innenhebels, an der dieser mit der Drehstabfeder drehfest verbunden ist. Hierzu sind die inneren Seitenwandabschnitte zur Ausbildung der Lagerstellen am Außenhebel beidseitig der Lasche geringfügig beabstandet zu dieser angeordnet.
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Zur Abstützung der Drehstabfeder können mehrere Lagerstellen am Außenhebel vorgesehen sein. Hierbei ist es von Vorteil, wenn zur Verbindung jeweils zumindest einer Lagerstelle mit den äußeren Seitenwandabschnitten und zur Aufnahme der Torsions- und Biegekräfte zumindest ein erster und ein zweiter Verbindungsträger vorgesehen sind, die parallel beabstandet zur Drehstabfeder verlaufen. Dabei können die Verbindungsträger die Drehstabfeder zumindest abschnittsweise kastenförmig umschließen. Denkbar ist auch, dass die Drehstabfeder von einem oder mehreren Verbindungsträgern zumindest abschnittsweise rohrförmig umschlossen ist.
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Es ist weiterhin vor Vorteil, wenn zumindest ein erster Verbindungsträger an der Hebelunterseite verläuft und zugleich zumindest eine Ventilauflage zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine bildet.
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Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass am Außenhebel die äußeren Seitenwandabschnitte und jeweils eine Lagerstelle durch zweite Verbindungsträger verbunden sind, die an ihren Längsseiten mit zwei sich in Hebellängsrichtung erstreckenden zumindest abschnittsweise gegenüberliegenden Seitenwänden des Außenhebels verbunden sind.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Drehstabfeder einteilig mit einem koaxial zur Schwenkachse angeordneten Drehstab ausgeführt. Vorzugsweise ist dabei dieser in der Durchgangsöffnung der Lasche am Innenhebel drehfest eingespannt hindurchgeführt. Denkbar ist auch, den Drehstab koaxial durch eine das Schwenklager für Außen- und Innenhebel bildende Hülse zu führen.
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Alternativ kann die Drehstabfeder zweiteilig mit zwei Drehstäben ausgeführt sein, die koaxial hintereinander angeordnet sind. Diese sind mit ihren einander zugewandten Endbereichen in der Durchgangsöffnung der Lasche am Innenhebel drehfest eingespannt besonders einfach montierbar.
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Außen- und Innenhebel können aus Blech spanlos, insbesondere durch Stanzen und Biegen, kostengünstig und gewichtssparend hergestellt sein. Vorzugsweise ist dabei eine vorgeformte Ausführung des zumindest eine Ventilauflage und eine kalottenförmige Auflagefläche zur Schwenkbeweglichen Abstützung des Schlepphebels aufnehmenden Hebelteils beispielsweise durch Guss oder Metallpulverspritzguss vorgesehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels,
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2 eine weitere perspektivische Ansicht des Schlepphebels,
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3 eine Vorderansicht des Schlepphebels.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der in 1 bis 3 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße schaltbare Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist einem Außen- und einen Innenhebel 1, 2 auf, wobei der Außenhebel 1 den Innenhebel 2 abschnittsweise umfasst. Außen- und Innenhebel 1, 2 sind dabei an einem ventilseitigen Hebelendbereich über eine Drehstabfeder 3 verschwenkbar zueinander verbunden und am anderen Hebelendbereich zum Schalten koppelbar. Die Drehstabfeder 3 dient als Rückstellfederung, die Außen- und Innenhebel 1, 2 in eine Grundstellung gegeneinander vorspannt und in entkoppeltem Zustand bei einem Leerhub während einer sogenannten Lost-Motion-Bewegung aus einer gegenüber der Grundstellung relativ zueinander verschwenkten Stellung in die Grundstellung wieder zurückstellt. Sie dient zugleich als Schwenkachse, an der Außen- und Innenhebel 1, 2 drehfest abgestützt sind. 1 bis 3 zeigen den Schlepphebel in der Grundstellung, in der Außen- und Innenhebel 1, 2 durch einen Koppelmechanismus zum Schalten koppelbar sind.
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Die Drehstabfeder 3 ist hier beispielhaft einteilig als ein Drehstab ausgeführt, der an seinen Endbereichen mit dem Außenhebel 1 und in einem zwischen diesen gelegenen mittleren Bereich mit dem Innenhebel 2 drehfest verbunden ist. Der Drehstab bildet dabei die Schwenkachse, an der Außen- und Innenhebel 1, 2 drehfest abgestützt sind. Hierzu ist am ventilseitigen Hebelendbereich des Innenhebels 2 eine einteilig mit diesem vorstehend ausgebildete Lasche 4 mit einer Durchgangsöffnung 5 vorgesehen, in der die Drehstabfeder 3 drehfest eingespannt hindurchgeführt ist. Zur Befestigung am Außenhebel 1 sind am ventilseitigen Hebelendbereich zwei äußere Seitenwandabschnitte 6 mit fluchtenden jeweils durchgehenden Aufnahmeöffnungen 7 ausgebildet, in denen die Drehstabfeder 3 mit ihren Endbereichen drehfest eingespannt ist. Dabei ist die Drehstabfeder 3 an ihren Endbereichen jeweils mit einem quadratischen Querschnittsprofil in ein korrespondierendes Querschnittsprofil an den Aufnahmeöffnungen 7 in Schwenkrichtung formschlüssig eingesteckt.
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Zur weiteren Abstützung sind am Außenhebel 1 nahe dem Momentenübergabepunkt an der Lasche 4 des Innenhebels 2 Lagerstellen 8 zur Aufnahme der Drehstabfeder 3 vorgesehen. Hierzu sind den äußeren Seitenwandabschnitten 6 jeweils gegenüberliegende innere Seitenwandabschnitte mit fluchtenden Durchgangsöffnungen 9 angeordnet, an denen die Drehstabfeder 3 hindurchgeführt und verdrehbar gelagert ist. Die die Lagerstellen 8 bildenden inneren Seitenwandabschnitte sind dabei beidseitig der Lasche 4 am Innenhebel 2 geringfügig beabstandet zu dieser angeordnete. Lasche 4, äußere Seitenwandabschnitte 5 und innere Seitenwandabschnitte der Lagerstellen 8 sind hierbei parallel zueinander angeordnet.
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Am Außenhebel 1 sind äußere Seitenwandabschnitte 6 und die Lagerstellen 8 an der den zu betätigenden Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine zugewandten Hebelunterseite durch einen ersten Verbindungsträger 10 verbunden. Dieser verläuft quer zur Hebellängsachse parallel beabstandet zur Drehstabfeder 3 und bildet an der Hebelunterseite zwei Ventilauflagen 11 zur Betätigung jeweils eines nicht dargestellten Gaswechselventils. Zur weiteren Befestigung sind jeweils äußere Seitenwandabschnitte 6 und die die Lagerstellen 8 bildenden inneren Seitenwandabschnitte durch einen quer zur Hebellängsachse parallel beabstandet zur Drehstabfeder 3 verlaufenden zweiten Verbindungsträger 12 verbunden. Dieser ist mit seinen Längsseiten in Richtung der Hebellängsachse ausgerichtet.
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Der Außenhebel 1 besteht aus zwei zumindest abschnittsweise parallel gegenüberliegende Seitenwände auf, die sich in Hebellängsrichtung erstrecken und am ventilseitigen Hebelendbereich jeweils durch die quer zur Hebellängsrichtung verlaufenden zweiten Verbindungsträgern 12 begrenzt und mit diesen jeweils an deren in Hebellängsrichtung ausgerichteten Längsseiten einteilig verbunden sind.
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Erster und zweite Verbindungsträger 10, 12 bilden jeweils ebene Wände, die kastenförmig einteilig verbunden sind und die Drehstabfeder 3 an der Hebelunterseite und in Hebellängsrichtung zur Innenseite des Schlepphebels hin umschließen. Sie sind jeweils einteilig mit den äußeren Seitenwandabschnitten 6 und den die Lagerstellen 8 bildenden inneren Seitenwandabschnitten verbunden.
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Drehstabfeder 3, Seitenwände 6, Lagerstellen 8, erster und zweite Verbindungsträger 10, 12 und Ventilauflagen 11 sind am ventilseitigen Hebelendbereich des Außenhebels 1 achsensymmetrisch zur Hebelmittellängsachse ausgebildet, entlang der die Lasche 4 am Innenhebel verläuft.
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Der Außenhebel 1 ist beispielhaft als sogenannter Primärhebel an einem abstützseitigen Hebelendbereich schwenkbeweglich abstützbar. Er steht an seinem ventilseitigen Hebelendbereich an den Ventilauflagen 11 jeweils mit einem nicht dargestellten zu betätigenden Gaswechselventil der Brennkraftmaschine in Kontakt. Die Ventilauflagen 11 werden dabei jeweils einerseits durch die gegenüber dem Verbindungsträger 10 an der Hebelunterseite vorstehenden äußeren Seitenwandabschnitte 6 und andererseits durch zu diesen parallel an der Hebelunterseite vorstehend ausgebildete Führungswandabschnitte zur Führung des Gaswechselventils begrenzt. Hierbei bilden die Ventilauflagen 11, die diese begrenzenden Seitenwandabschnitte 6 und die Führungswandabschnitte an der Hebelunterseite ein U-förmiges Querschnittsprofil (3).
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Am abstützseitigen Hebelendbereich sind die Seitenwände des Außenhebels 1 über einen Quersteg miteinander verbunden, der an der Hebelunterseite einen kalottenförmiger Auflageabschnitt zur schwenkbeweglichen Abstützung an einem nicht dargestellten Abstützelement bildet und in den an der Hebeloberseite ein Koppelmechanismus aufgenommen ist, über den Außen- und Innenhebel 1, 2 zum Schalten koppelbar sind.
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Der Innenhebel 2 ist als sogenannter Sekundärhebel über die Drehstabfeder 3 verschwenkbeweglich am Außenhebel 1 abgestützt. Er weist zwei parallel gegenüberliegende Seitenwände auf, die an den Hebelendbereichen jeweils über einen Quersteg verbunden sind und an ihren Außenseiten in der dargestellten zum Außenhebel 1 unverschwenkten Grundstellung jeweils dessen Seitenwänden innen parallel gegenüberliegen. Am ventilseitigen Quersteg 2 ist etwa mittig dessen in Hebellängsrichtung ausgerichteter Außenseite die Lasche 4 mit der Durchgangsöffnung 5 am Innenhebel 2 einteilig mit diesem ausgebildet. Zwischen den Seitenwänden des Innenhebels 2 ist eine Nockenrolle zum Abgriff einer Nockenhubbewegung von einer nicht dargestellten Nockenwelle angeordnet und an den Seitenwänden drehbar abgestützt. Außen- und Innenhebel sind jeweils einteilig ausgeführt und können aus Blech hergestellt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenhebel
- 2
- Innenhebel
- 3
- Drehstabfeder
- 4
- Abschnitt
- 5
- Durchgangsöffnung
- 6
- Seitenwandabschnitt
- 7
- Aufnahmeöffnung
- 8
- Lagerstelle
- 9
- Durchgangsöffnung
- 10
- Verbindungsträger
- 11
- Ventilauflage
- 12
- Verbindungsträger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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