DE102016206837A1

DE102016206837A1 - Schlepphebel für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102016206837A1
Application number: DE102016206837.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dupke; Max Schäfer; Rainer Bleyh
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-10-26
Also published as: WO2017182018A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel (1) zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, mit einem Hebelkörper (2), welcher durch zwei beabstandet verlaufende, parallele Seitenwände (4, 5) und einen die Seitenwände (4, 5) verbindenden, quer verlaufenden Steg (6) gebildet ist, wobei der Steg (6) im Bereich eines ersten Endes eine zur schwenkbeweglichen Lagerung des Hebelkörpers (2) dienende Gelenkpfanne (8) ausbildet und im Bereich eines zweiten Endes eine zum Kontakt mit dem Gaswechselventil vorgesehene Ventilbetätigungsfläche (7) definiert, wobei die Seitenwände (4, 5) zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen (9) aufnehmen, welcher eine Nockenrolle (3) über einen Nadelkranz (10) eines Nadellagers rotierbar führt, wobei ferner zumindest einseitig zwischen der Nockenrolle (3) und der jeweiligen Seitenwand (4, 5) eine Anlaufscheibe (12a) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Anlaufscheibe (12a) zumindest teilweise eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung (13) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine.
Schlepphebel kommen bei Brennkraftmaschinen mit oben liegender Nockenwelle innerhalb des Ventiltriebes zum Einsatz, um als jeweils zwischen einem Nocken einer Nockenwelle und einem je zu betätigenden Gaswechselventil liegendes Übertragungselement entsprechend einer Kontur des Nockens eine translatorische Bewegung in das Gaswechselventil einzuleiten. Dabei verfügt ein Schlepphebel üblicherweise über einen einarmigen Hebelkörper, welcher sich mit seinem einen Ende an einem, mit einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbundenen Abstützelement abstützt und mit seinem jeweils anderen Ende über eine Ventilbetätigungsfläche mit einem Ventilschaft des zu betätigenden Gaswechselventils in Verbindung steht. In einem mittleren Abschnitt des Hebelkörpers ist eine Nockenrolle angeordnet, an der jeweils der Nocken der Nockenwelle anläuft und entsprechend seiner Kontur eine Schwenkbewegung des Schlepphebels bewirkt.
Aus der US 4,727,832 geht einen Schlepphebel mit einer Nockenrolle hervor. Der Schlepphebel umfasst zwei Anlaufscheiben, die beidseitig zwischen der Nockenrolle und einer jeweiligen Seitenwand des Schlepphebels angeordnet sind. Ferner sind die beiden Anlaufscheiben aus einem verschleißbeständigen Material, insbesondere einer Phosphorbronze ausgebildet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schlepphebel weiterzuentwickeln, wobei insbesondere die Reibung zwischen einer Nockenrolle und einem Hebelkörper weiter gesenkt werden soll.
Ein erfindungsgemäßer Schlepphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine umfasst einen Hebelkörper, welcher durch zwei beabstandet verlaufende, parallele Seitenwände und einen die Seitenwände verbindenden, quer verlaufenden Steg gebildet ist, wobei der Steg im Bereich eines ersten Endes eine zur schwenkbeweglichen Lagerung des Hebelkörpers dienende Gelenkpfanne ausbildet und im Bereich eines zweiten Endes eine zum Kontakt mit dem Gaswechselventil vorgesehene Ventilbetätigungsfläche definiert, wobei die Seitenwände zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen aufnehmen, welcher eine Nockenrolle über einen Nadelkranz rotierbar führt, wobei ferner zumindest einseitig zwischen der Nockenrolle und der jeweiligen Seitenwand eine Anlaufscheibe angeordnet ist, wobei die mindestens eine Anlaufscheibe zumindest teilweise eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung aufweist.
Mithin ist die Nockenrolle drehbar an dem Hebelkörper aufgenommen, wobei die jeweilige Seitenwand eine jeweilige Bohrung zur Aufnahme des Achsbolzens aufweist. Die Nockenrolle ist dazu vorgesehen, an einem Nocken einer Nockenwelle zur Anlage zu kommen. Die inneren Stirnflächen der Seitenwände bilden den seitlichen Anlauf für die dazwischen angeordnete Nockenrolle. Zur Minimierung der Reibung zwischen der Nockenrolle und dem Hebelkörper weist die mindestens eine Anlaufscheibe eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung auf. Insbesondere ist die Beschichtung chemisch oder galvanisch auf die mindestens eine Anlaufscheibe ausbildbar.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Nockenrolle eine Schrägstellung zwischen den beiden Seitenwänden aufweist. Mit anderen Worten ist der Achsbolzen nicht senkrecht zu den beiden parallelen Seitenwänden angeordnet, sondern mit einer geringen Schrägstellung, wobei die Nockenrolle nur an einer Seitenwand anläuft. Durch die gezielte Schrägstellung der Nockenrolle im Hebelkörper, kann die Position des Schlepphebels auf dem Gaswechselventil bestimmt werden. Aufgrund der Schrägstellung der Nockenrolle ist ein jeweiliger axialer Spalt zwischen der Nockenrolle und dem Hebelkörper ungleichförmig. Somit ist die Nockenrolle nicht parallel zu den beiden Seitenwänden angeordnet. Insbesondere ist eine einzige Anlaufscheibe, die lediglich teilweise eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung aufweist, zwischen der Nockenrolle und der Seitenwand, die der Nockenrolle zum Anlauf dient, angeordnet. Insbesondere ist die mindestens eine Anlaufscheibe stirnseitig an der Nockenrolle angeordnet.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist beidseitig zwischen der Nockenrolle und der jeweiligen Seitenwand eine jeweilige beschichtete Anlaufscheibe angeordnet. Somit sind an der Nockenrolle zwei Anlaufscheiben angeordnet, wobei jede der beiden Anlaufscheiben dazu vorgesehen ist, an der jeweiligen Seitenwand anzulaufen.
Vorzugsweise ist die Beschichtung zumindest an einer zur Nockenrolle angrenzenden Stirnfläche der mindestens einen Anlaufscheibe ausgebildet. Sofern die Beschichtung nicht vollständig oder zumindest an den beiden Stirnflächen der Anlaufscheibe ausgebildet ist, ist die Beschichtung zumindest an der zur Nockenrolle angrenzenden Stirnfläche der Anlaufscheibe ausgebildet. Insbesondere laufen auch die Wälzkörper des Nadelkranzes axial an der mindestens einen Anlaufscheibe an. Aufgrund der Beschichtung werden auch hier die Reibung und der Verschleiß verringert.
Bevorzugt ist die mindestens eine Anlaufscheibe aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet. Insbesondere ist die Beschichtung an der mindestens einen Anlaufscheibe aus amorphem Kohlenstoff ausgebildet. Amorpher Kohlenstoff ist ferner unter der Bezeichnung DLC (diamond like carbon) oder diamantähnlicher Kohlenstoff bekannt.
Des Weiteren bevorzugt ist die mindestens eine Anlaufscheibe ringförmig ausgebildet, wobei ein Außendurchmesser der mindestens einen Anlaufscheibe kleiner als ein Außendurchmesser der Nockenrolle ist. Aufgrund des geringeren Außendurchmessers der Anlaufscheibe gegenüber dem Außendurchmesser der Nockenrolle und des damit einhergehenden geringeren Hebelarms für das Reibmoment, verringer sich das Reibmoment zwischen der Anlaufscheibe und dem Hebelkörper.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Figuren, in welcher gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher dargestellt. Dabei zeigt
1 eine vereinfachte schematische Seitendarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Schlepphebels mit einer Nockenrolle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine vereinfachte schematische Perspektivdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus der Nockenrolle gemäß 1, und
3 eine vereinfachte schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Schlepphebels mit einer Nockenrolle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß den 1 und 2 weist ein erfindungsgemäßer Schlepphebel 1 zur Betätigung eines – hier nicht dargestellten – Gaswechselventils einer – hier nicht dargestellten – Brennkraftmaschine einen Hebelkörper 2 auf, welcher durch zwei beabstandet verlaufende, parallele Seitenwände 4, 5 und einen die beiden Seitenwände 4, 5 verbindenden, quer verlaufenden Steg 6 gebildet ist. Der Steg 6 umfasst im Bereich eines ersten Endes eine zur schwenkbeweglichen Lagerung des Hebelkörpers 2 dienende Gelenkpfanne 8 und im Bereich eines zweiten Endes eine zum Kontakt mit dem Gaswechselventil vorgesehene Ventilbetätigungsfläche 7. Die beiden Seitenwände 4, 5 nehmen zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen 9 auf, der eine Nockenrolle 3 über einen – in 2 dargestellten – Nadelkranz 10 rotierbar führt. Gemäß 1 kommt die Nockenrolle 3 an einem Nocken 11 einer – hier nicht dargestellten – Nockenwelle zur Anlage.
Die in 1 dargestellte Nockenrolle 3 ist in 2 vollständig abgebildet und wird somit nicht wie in 1 von der Seitenwand 5 des Schlepphebels 1 verdeckt. Gemäß 2 weist die Nockenrolle 3 neben dem Nadelkranz 10 eine erste und eine zweite Anlaufscheibe 12a, 12b auf, die jeweils stirnseitig an der Nockenrolle 3 angeordnet sind. Mithin ist gemäß 1 beidseitig zwischen der Nockenrolle 3 und der jeweiligen Seitenwand 4, 5 eine jeweilige Anlaufscheibe 12a, 12b angeordnet. Beide Anlaufscheiben 12a, 12b weisen eine, die gesamte Oberfläche abdeckende, reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung 13 auf. Die jeweilige Anlaufscheibe 12a, 12b besteht aus einem Stahlwerkstoff, wobei die Beschichtung 13 aus amorphem Kohlenstoff ausgebildet ist. Mithin handelt es sich um eine DLC-Beschichtung. Ferner ist die jeweilige Anlaufscheibe 12a, 12b ringförmig ausgebildet, wobei ein Außendurchmesser der jeweiligen Anlaufscheibe 12a, 12b kleiner als ein Außendurchmesser der Nockenrolle 3 ist. An einem jeweiligen Innendurchmesser der jeweiligen Anlaufscheibe 12a, 12b sind mehrere Sicken 14 zur Öldurchführung ausgebildet.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schlepphebels 1. Diese unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Nockenrolle 3 eine Schrägstellung zwischen den beiden Seitenwänden 4, 5 aufweist und ferner lediglich eine Anlaufscheibe 12a aufweist, wobei die Anlaufscheibe 12a nur teilweise eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung 13 aufweist. Die gezielte Schrägstellung der Nockenrolle 3 (nach rechts weisender Pfeil an der Nockenrolle 3) durch die gezielte Schrägstellung des Achsbolzens 9 führt zu einer Verdrehung des Schlepphebels 1 (nach rechts weisender Pfeil an dem Ende des Schlepphebels 1). Die Nockenrolle 3 läuft somit nur an der Seitenwand 4 an. Die Beschichtung 13 ist ausschließlich an einer zur Nockenrolle 3 angrenzenden Stirnfläche der Anlaufscheibe 12a ausgebildet. Die Anlaufscheibe 12a gemäß 3 ist ebenso wie die Anlaufscheiben 12a, 12b gemäß den 1 und 2 aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet, wobei die Beschichtung 13 aus amorphem Kohlenstoff ausgebildet ist. 3 stellt, hinsichtlich der Reibung zwischen der Nockenrolle 3 und dem Hebelkörper 2 eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Schlepphebels 1 dar.
Bezugszeichenliste

1: Schlepphebel
2: Hebelkörper
3: Nockenrolle
4: Seitenwand
5: Seitenwand
6: Steg
7: Ventilbetätigungsfläche
8: Gelenkpfanne
9: Achsbolzen
10: Nadelkranz
11: Nocken
12a, 12b: Anlaufscheibe
13: Beschichtung
14: Sicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4727832 [0003]

Claims

Schlepphebel (1) zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, mit einem Hebelkörper (2), welcher durch zwei beabstandet verlaufende, parallele Seitenwände (4, 5) und einen die Seitenwände (4, 5) verbindenden, quer verlaufenden Steg (6) gebildet ist, wobei der Steg (6) im Bereich eines ersten Endes eine zur schwenkbeweglichen Lagerung des Hebelkörpers (2) dienende Gelenkpfanne (8) ausbildet und im Bereich eines zweiten Endes eine zum Kontakt mit dem Gaswechselventil vorgesehene Ventilbetätigungsfläche (7) definiert, wobei die Seitenwände (4, 5) zwischen sich in Bohrungen einen Achsbolzen (9) aufnehmen, welcher eine Nockenrolle (3) über einen Nadelkranz (10) rotierbar führt, wobei ferner zumindest einseitig zwischen der Nockenrolle (3) und der jeweiligen Seitenwand (4, 5) eine Anlaufscheibe (12a) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Anlaufscheibe (12a) zumindest teilweise eine reibungsmindernde sowie verschleißbeständige Beschichtung (13) aufweist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig zwischen der Nockenrolle (3) und der jeweiligen Seitenwand (4, 5) eine jeweilige Anlaufscheibe (12a, 12b) angeordnet ist.
Schlepphebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (13) zumindest an einer zur Nockenrolle (3) angrenzenden Stirnfläche der mindestens einen Anlaufscheibe (12a, 12b) ausgebildet ist.
Schlepphebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anlaufscheibe (12a, 12b) aus einem Stahlwerkstoff ausgebildet ist.
Schlepphebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (13) an der mindestens einen Anlaufscheibe (12a, 12b) aus amorphem Kohlenstoff ausgebildet ist.
Schlepphebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anlaufscheibe (12a, 12b) ringförmig ausgebildet ist, wobei ein Außendurchmesser der mindestens einen Anlaufscheibe (12a, 12b) kleiner als ein Außendurchmesser der Nockenrolle (3) ist.
Schlepphebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenrolle (3) eine Schrägstellung zwischen den beiden Seitenwänden (4, 5) aufweist.
Schlepphebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Anlaufscheibe (12a, 12b) stirnseitig an der Nockenrolle (3) angeordnet ist.