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Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel für den Ventiltrieb einer Kolben-Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle, aufweisend einen Primärhebel, dessen erstes Ende mit einem Ventilschaft zusammenwirkt und dessen zweites Ende sich auf einem Abstützelement abstützt, ferner einen mit dem Primärhebel im Bereich seines ersten Endes zwischen einer ersten, verriegelbaren Endstellung und einer zweiten Endstellung schwenkbar verbundenen Sekundärhebel, und eine zwischen Primärhebel sowie Sekundärhebel am abgestützten Ende angeordnete, sich einerseits am Primärhebel und andererseits am Sekundärhebel abstützende Federanordnung, welche den Sekundärhebel in Richtung seiner verriegelbaren Endstellung belastet.
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Schaltbare Schlepphebel ermöglichen in bekannter Weise ein Umschalten beispielsweise zwischen zwei unterschiedlichen Ventilhüben (Ventilumschaltung) oder zwischen Vollhub und Nullhub (Ventil- bzw. Zylinderabschaltung) in Kolbenmotoren mit obenliegender Nockenwelle. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit von der Motorlast der thermodynamische Wirkungsgrad des Motors und damit auch der spezifische CO2-Ausstoß optimiert werden.
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Die Begriffe "obenliegend" beziehungsweise "oben" beziehen sich auf die Lage der Nockenwelle in Bezug auf den Schlepphebel, welcher demnach durch die Nockenwelle in seiner Schwenkebene nach "unten" bewegt wird. Die Verstellung des Sekundärhebels gegenüber dem Primärhebel erfolgt ebenfalls in der Schwenkebene des Schlepphebels, wie allgemein bekannt ist. Schlepphebel der eingangs genannten Art werden demnach vom Nocken der Nockenwelle betätigt und bewegen dabei ein zugeordnetes Ventil gegen die Kraft einer Ventilfeder in eine geöffnete Stellung. Die Rückstellung des Ventils und des damit zusammenwirkenden Schlepphebels erfolgt mittels der Ventilfeder. Es ist offensichtlich, dass die Massenträgheit des gesamten Ventiltriebs und insbesondere des Schlepphebels einen bestimmenden Faktor für den Betrieb des Motors, beispielsweise für die mögliche Motordrehzahl darstellt.
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Neben den beispielsweise aus
DE 10 2006 046 573 A1 bekannten und derzeit vorwiegend eingesetzten Schlepphebeln, bei denen die zwischen Primärhebel und einstückigem, den Primärhebel umgreifenden Sekundärhebel wirksame Federanordnung am ventilseitigen Ende des Primärhebels und damit im größtmöglichen Abstand vom abgestützten Ende der Anordnung montiert ist, und daher ein großes Massenträgheitsmoment bildet, sind deshalb auch schon Schlepphebel bekannt geworden, bei denen die Federanordnung im Bereich des abgestützten Endes der Anordnung montiert ist. Die
DE 10 2010 015 719 A1 zeigt einen solchen schaltbaren Schlepphebel, bei welchem die Rückstellfedermittel im Bereich des abgestützten Endes der Anordnung montiert sind. Die Rückstellfedermittel sind dabei als zwei jeweils auf einem zugeordneten, am Primärhebel (Innenhebel) angeordneten Achsstumpf sitzende Drehschenkelfedern ausgebildet, welche jeweils auf einen zugeordneten Außenarm des Schlepphebels wirken, wobei diese Außenarme zusammen die Funktion des Sekundärhebels gemäß der vorliegenden Erfindung ausüben. Derartige Schlepphebel sind wegen der getrennten, jeweils einzeln auf ihren zugeordneten Lagerachsen zu montierenden und jeweils mit gesonderten Verriegelungseinrichtungen zusammenwirkenden Außenarme konstruktiv, herstellungstechnisch und montagetechnisch sehr aufwendig.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schlepphebel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welcher gegenüber bekannten Schlepphebeln bei gleicher Funktion konstruktiv, herstellungstechnisch sowie montagetechnisch einfacher und damit kostengünstiger ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Die Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich bei einer Verlagerung der Halterung für die Rückstell-Federanordnung in einen Bereich außerhalb des von einem einfachen, einstückigen Sekundärhebel umfassten Raumes eine ausreichend dimensionierte Federanordnung ohne eine Verbreiterung dieses Sekundärhebels und damit der gesamten Anordnung erreichen lässt.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem schaltbaren Schlepphebel für den Ventiltrieb einer Kolben-Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle, aufweisend einen Primärhebel, dessen erstes Ende mit einem Ventilschaft zusammenwirkt und dessen zweites Ende sich auf einem Abstützelement abstützt, ferner einen mit dem Primärhebel im Bereich seines ersten Endes zwischen einer ersten, verriegelbaren Endstellung und einer zweiten Endstellung schwenkbar verbundenen Sekundärhebel, und eine zwischen Primärhebel sowie Sekundärhebel am abgestützten Ende angeordnete, sich einerseits am Primärhebel und andererseits am Sekundärhebel abstützende Federanordnung, welche den Sekundärhebel in Richtung seiner verriegelbaren Endstellung belastet.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei vorgesehen, dass im Bereich des zweiten, abgestützten Endes des Primärhebels ein nach oben abstehender Arm sowie an dessen freiem Ende ein Querriegel angeordnet ist, und dass auf dem Querriegel eine Drehschenkelfeder mit am Primärhebel einerseits und am Sekundärhebel andererseits sich abstützenden Federschenkeln angeordnet ist.
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Damit wird zum einen erreicht, dass die Federanordnung und die Mittel zu deren Halterung das Massenträgheitsmoment um den Abstützpunkt des Schlepphebels nicht vergrößert. Zum anderen können mittels des nach oben abstehenden Armes die Drehschenkelfeder und der diese aufnehmende Querriegel über die "horizontale" Ebene des Sekundärhebels hinaus verlagert und damit unabhängig von der Gestaltung des Sekundärhebels ausgestaltet sowie dimensioniert werden. Insgesamt kann auf diese Weise ein schlanker und hinsichtlich eines schädlichen Massenträgheitsmomentes optimierter Schlepphebel verwirklicht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Drehschenkelfeder als Doppel-Schenkelfeder ausgebildet, deren die beiden Federsegmente miteinander verbindender Schenkel sich an dem am Primärhebel angeordneten Arm abstützt, und dessen beide freien Schenkel sich am Sekundärhebel abstützen. Eine derartige Ausgestaltung der Drehschenkelfeder ermöglicht eine bezüglich einer vertikalen Längsmittelebene der Anordnung symmetrische, zwischen Primärhebel und Sekundärhebel wirkende Federkraft.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sekundärhebel zwei zueinander parallele, den Primärhebel seitlich umgreifende Arme aufweist, und dass jeder der beiden freien Schenkel der Drehschenkelfeder sich jeweils an einem dieser Arme abstützt.
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Dazu ist weiter vorgesehen, dass an jedem der beiden Arme des Sekundärhebels eine schräg von unten nach oben und zum zweiten Ende hin verlaufende Anlagefläche ausgebildet ist, an der ein jeweils zugeordneter freier Schenkel der Drehschenkelfeder anliegt.
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Bei einer Ausbildung des Schlepphebels als Blech-Schlepphebel ist hierbei bevorzugt vorgesehen, dass die Anlageflächen an den beiden Armen des Sekundärhebels jeweils durch eine Umformung des Sekundärhebelmaterials von außen in Richtung zum Primärhebel gebildet sind.
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Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die Anlageflächen an den beiden Armen des Sekundärhebels jeweils die Geometrie einer Evolvente aufweisen.
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Um eine gewünschte schlanke Ausgestaltung des Schlepphebels zu gewährleisten, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der Querriegel eine Breite aufweist, welche höchstens der äußeren Breite des Sekundärhebels entspricht.
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Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Querriegel einen kreisförmigen Querschnitt hat, welcher an die kreisförmige Innenkontur der Drehschenkelfeder angepasst ist.
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Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigt
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1 eine Seitenansicht eines Schlepphebels, und
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2 eine Draufsicht auf einen Schlepphebel gemäß der 1.
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Der in den 1 und 2 dargestellte schaltbare Schlepphebel 2 für eine Ventilumschaltung besteht im Wesentlichen in an sich bekannter Weise aus einem vielfach auch als Innenhebel bezeichneten Primärhebel 4, dessen erstes Ende 6 mit einem nicht dargestellten Ventilschaft zusammenwirkt, und dessen zweites Ende 8 sich auf einem nicht dargestellten Abstützelement abstützt, sowie einem mit dem Primärhebel 4 um eine im Bereich seines ersten Endes 6 angeordnete Schwenkachse 10 schwenkbar verbundenen, bauartbedingt auch als Außenhebel bezeichneten Sekundärhebel 12. Der Sekundärhebel 12 ist einstückig ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus zwei den Primärhebel 4 seitlich umgreifenden, an ihren Enden jeweils miteinander verbundenen Armen 13, 15. In 1 nimmt der Sekundärhebel 12 gegenüber dem Primärhebel 4 seine erste, mittels einer in der 2 erkennbaren Verriegelungseinrichtung 14 verriegelte Endstellung ein, bei welcher der Schlepphebel 2 mittels eines auf am Sekundärhebel 12 ausgebildete Kontaktflächen 16, 18 wirkenden, nicht dargestellten Großhubnockens in Richtung des Pfeils 20 verschwenkt wird, wobei er das zugeordnete Ventil zu einem Maximalhub öffnet.
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Durch Lösen der Verriegelungseinrichtung 14 wird der Sekundärhebel 12 entriegelt, so dass er von dem zugeordneten Großhubnocken einer Nockenwelle gegen die Kraft einer Federanordnung 22 (Lost-Motion-Feder) um die Schwenkachse 10 in Richtung des Pfeils 24 verschwenkt wird, bis ein mit der dem Primärhebel 4 zugeordneten Kontaktfläche 26 zusammenwirkender Kleinhubnocken der Nockenwelle den Schlepphebel 2 und damit das zugeordnete Ventil zu einem Minimalhub verstellt. Die Kontaktfläche 26 des Primärhebels 4 ist im Allgemeinen als drehbar gelagerte Rolle ausgebildet, wie es in 1 erkennbar ist.
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Am Primärhebel 4 ist im Bereich seines zweiten Endes 8 ein nach oben abstehender Arm 28 angeordnet, an dessen freiem Ende ein Querriegel 30 ausgebildet ist. Der Querriegel 30 trägt die als Doppel-Schenkelfeder ausgebildete Federanordnung 22, wobei ein die beiden Federsegmente 32, 34 miteinander verbindende Schenkel 36 sich an dem Arm 28 abstützt, während die beiden freien Schenkel 38, 40 der Federanordnung 22 sich jeweils an einer zugeordneten Anlagefläche 42, 44 abstützen, welche am Sekundärhebel 12 ausgebildet sind. Von den beiden Anlagefläche 42, 44 ist in der Seitenansicht der 1 nur die Anlagefläche 42 zu sehen. Wie weiter erkennbar ist, belastet die Federanordnung 22 den Sekundärhebel 12 in Richtung seiner in der 1 dargestellten verriegelbaren Endstellung.
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Die Anlageflächen 42 und 44 an den beiden Armen 13, 15 des Sekundärhebels 12 sind jeweils durch eine Umformung des Sekundärhebelmaterials von außen in Richtung zum Primärhebel 4 erzeugt worden, welches bei einem aus einem Blech bestehenden Sekundärhebel 12 in einer Formpresse leicht durchführbar ist. Um ein gutes Anliegen der freien Federschenkel 38, 40 an den Anlageflächen 42, 44 des Sekundärhebels 12 zu ermöglichen, weisen diese vorzugsweise jeweils die Geometrie einer Evolvente auf.
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Wie insbesondere die Draufsicht auf den Schlepphebel 2 gemäß 2 zeigt, haben der Querriegel 30 und die von diesem gehaltene Federanordnung 22 im Wesentlichen eine Breite, welche der Breite des Sekundärhebels 12 entspricht, so dass die Gesamtbreite des schaltbaren Schlepphebels 2 durch die Federanordnung 22 vorteilhaft nicht vergrößert ist. Durch die im Bereich des abgestützten Endes 8 des schaltbaren Schlepphebels 2 angeordnete Federanordnung 22 wird auch das um den Abstützpunkt wirkende Trägheitsmoment der Anordnung nicht nachteilig beeinflusst, so dass insgesamt ein schlanker Schlepphebel 2 mit einem geringen Trägheitsmoment vorliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Schaltbarer Schlepphebel
- 4
- Primärhebel (Innenhebel)
- 6
- Erstes Ende des Schlepphebels
- 8
- Zweites Ende des Schlepphebels
- 10
- Schwenkachse des Schlepphebels
- 12
- Sekundärhebel (Außenhebel)
- 13
- Erster Arm des Sekundärhebels
- 14
- Verriegelungseinrichtung
- 15
- Zweiter Arm des Sekundärhebels
- 16
- Erste Kontaktfläche am Sekundärhebel
- 18
- Zweite Kontaktfläche am Sekundärhebel
- 20
- Pfeil
- 22
- Federanordnung (Drehschenkelfeder)
- 24
- Pfeil
- 26
- Kontaktfläche am Primärhebel
- 28
- Arm am Primärhebel
- 30
- Querriegel am Primärhebel
- 32
- Erstes Federsegment
- 34
- Zweites Federsegment
- 36
- Schenkel
- 38
- Freier Schenkel
- 40
- Freier Schenkel
- 42
- Erste Anlagefläche
- 44
- Zweite Anlagefläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006046573 A1 [0004]
- DE 102010015719 A1 [0004]
