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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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Aus
US 2011/0226208 A1 ist ein schaltbarer Schlepphebel mit einem Außenhebel und einen Innenhebel bekannt, wobei letzterer eine Verriegelungsbohrung mit einem in dieser angeordneten zylindrischen Verriegelungselement aufweist. In der Verriegelungsbohrung ist eine Hülse angeordnet, die das Verriegelungselement an einem Abschnitt umfasst und eine Öffnung aufweist, durch die ein Stift hindurchgeführt ist und in eine Ausnehmung am Verriegelungselement zur Ausrichtung desselben eingreift. Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung die aufwendige Herstellung und Montage der Mittel zur Ausrichtung des Verriegelungselements in der Verriegelungsbohrung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen schaltbaren 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 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, der vom Außenhebel zumindest abschnittsweise umfasst ist, wobei Außen- und Innenhebel zum Schalten durch zumindest ein Koppelelement koppelbar sind, das in einer Bohrung verschiebbar angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zur Ausrichtung und Verdrehsicherung des Koppelelements zumindest ein Formschlusselement in zwei am Innendurchmesser der Bohrung und am Außendurchmesser des Koppelelements korrespondierend gegenüberliegende Vertiefungen eingreifend anzuordnen. Dabei ist das Koppelelement bei seiner Verschiebung am Formschlusselement verdrehgesichert geführt. Auf diese Weise wird eine einfach aufgebaute und kostengünstige Verdrehsicherung des Koppelelements in der Bohrung erreicht.
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Figurenliste
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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:
- 1 eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebels für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine,
- 2 einen Querschnitt des Schlepphebels,
- 3 einen perspektivisch Einzeldarstellung eines Koppelelements des Schlepphebels.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 und 2 zeigen beispielhaft einen erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der an einem abstützseitigen Hebelendbereich in 1 in einer in Hebellängsrichtung geschnittenen Ansicht und in 2 in einem Teilquerschnitt dargestellt ist. Der schaltbare Schlepphebel weist einen Außenhebel 1 und einen Innenhebel 2 auf, der vom Außenhebel 1 zumindest abschnittsweise umfasst und in 1 nur angedeutet dargestellt ist. Außen- und Innenhebel 1, 2 sind in der Schnittebene von 1 verschwenkbar angeordnet. Hierbei ist der Außenhebel 1 an seinem abstützseitigen Hebelendbereich mit einer kalottenförmigen Kontaktfläche an einem nicht dargestellten Abstützelement schwenkbeweglich abstützbar. Zum Schalten des Schlepphebels sind Außen- und Innenhebel 1, 2 durch ein Koppelelement 3 koppelbar, das in einer Bohrung 4 am abstützseitigen Hebelendbereich des Außenhebels 1 geführt ist.
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Die Bohrung 4 ist ausgehend vom Hebelende als zentrale in Hebellängsrichtung verlaufende Durchgangsbohrung in den abstützseitigen Hebelendbereich des Außenhebels 1 integriert (1). In der dargestellten zueinander unverschwenkten Grundstellung sind Außen- und Innenhebel 1, 2 koppelbar. Im Koppelfall ist das Koppelelement 3 in einer Ausgangsstellung mit seinem koppelseitigen Ende aus dem dem Innenhebel 2 zugewandten inneren Ende der Bohrung 4 herausschiebbar und an einer korrespondierenden Anlage- bzw. Mitnehmerfläche des Innenhebels 2 anlegbar. Hierzu weist das Koppelelement 3 an seinem koppelseitig abgesetzten Endabschnitt eine Abflachung 5 auf, die am koppelseitigen Ende eine plane Koppelfläche zum Koppeln mit der Anlagefläche bzw. Mitnehmerfläche am Innenhebel 2 bildet.
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Zur Verdrehsicherung des Koppelelements 3 in der Bohrung 4 ist ein Formschlusselement 6 in eine am Innendurchmesser der Bohrung 4 ausgebildete Vertiefung 7 und eine dieser am Außendurchmesser des Koppelelements 3 korrespondierend gegenüberliegend ausgeführte Vertiefung 8 eingepasst. Die Vertiefungen 7, 8 erstrecken sich in Verschieberichtung des Koppelelements 3 d.h. in Längsrichtung der Bohrung 4 bzw. in axiale Richtung nach innen. Sie sind als Längsnuten ausgeführt und liegen parallel gegenüber. Das Formschlusselement 6 ist als Nadel oder Stift oder in einer anderen länglichen Form ausgeführt und greift zugleich mit seinen Längsseiten einerseits in die Vertiefung 7 am Innendurchmesser der Bohrung 4 und andererseits in die Vertiefung 8 am Außendurchmesser des Koppelelements 3 jeweils hälftig radial ein. Das Formschlusselement 6 greift so in Umfangsrichtung beidseitig form- und/oder kraftschlüssig in die Vertiefungen 7, 8 am Innendurchmesser der Bohrung 4 und am Außendurchmesser des Koppelelements 3 ein und sichert auf diese Weise das Koppelelement 3 gegen ein Verdrehen in der Bohrung 4. Hierbei ist das Koppelelement 3 am Formschlusselement 6 in der Bohrung 4 verdrehsicher über den gesamten Bereich seiner Bewegung geführt. Durch die Verdrehsicherung des Koppelelements 3 am Formschlusselement 6 wird eine genaue Lagezuordnung bzw. Ausrichtung der an der Abflachung 5 gebildeten Koppelfläche zu der Anlage- bzw. Mitnehmerfläche am Innenhebel 2 im Koppelfall gewährleistet.
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Das Formschlusselement 6 ist als Nadel mit zylindrischer Querschnittsform ausgeführt und greift an seinen Längsseiten jeweils etwa mit dem halben Durchmesser in die Vertiefungen 7, 8 am Innendurchmesser der Bohrung 4 bzw. am Außendurchmesser des Koppelelements 3 ein. Das Formschlusselement 6 liegt dabei mit seinem Außendurchmesser jeweils an den komplementären konkaven radialen Innenoberflächen der Vertiefungen 7, 8 an (2). Die komplementären Vertiefungen 7, 8 bilden hierbei zwischen Bohrung 4 und Koppelelement 3 eine kreisrunde Aufnahmeöffnung, in die das Formschlusselement 6 eingepasst ist. Das Koppelelement 3 steht im Übrigen an seinem Außendurchmesser in Gleitkontakt mit dem Innendurchmesser der Bohrung 4. Das Formschlusselement 6 kann alternativ ein rechteckiges insbesondere quadratisches Querschnittsprofil, beispielsweise einer Passfeder, oder jede andere Querschnittsform aufweisen, die eine Verschiebung und eine gleichzeitige Verdrehsicherung des Koppelelements 3 in der Bohrung 4 erlaubt. Ebenso können die Vertiefungen 7, 8 mit jedem beliebigen Querschnittsprofil ausgebildet sein, insbesondere rund oder rechteckig, solange dieses eine Längsbewegung bzw. Verschiebung des Koppelelements 3 zulässt und zugleich eine Verdrehung desselben in der Bohrung 4 begrenzt.
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Das Koppelelement 3 ist durch Hydraulikmittelbeaufschlagung aus einer Hydraulikmitteleintrittsöffnung 9 am Innendurchmesser der Bohrung 4 aus einer Primär- und Innenhebel 1, 2 koppelnden Ausgangsstellung gemäß 1 in eine diese entkoppelnde Schaltstellung verschiebbar. Die Anlage- bzw. Mitnehmerfläche ist an dem im Koppelfall gegenüberliegenden freien Ende des Innenhebels 2 an der Hebelunterseite ausgeführt. Zum Entkoppeln ist das Koppelelement 3 in die Schaltstellung durch Hydraulikmittelbeaufschlagung vollständig in die Bohrung 4 zurückschiebbar.
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In der Bohrung 4 ist beaufschlagungsseitig ein durch einen Einzug am Innendurchmesser gebildeter Anschlag 10 vorgesehen, an dem das Koppelelement 3 mit einem durch einen Einzug am Außendurchmesser gebildeten ringförmigen Absatz 11 in der Ausgangsstellung in Verschieberichtung anlegbar ist (1). Der Absatz 11 bildet zugleich eine ringförmige axiale Wirkfläche zur Hydraulikmittelbeaufschlagung. Die Bohrung 4 ist an ihrem vom koppelseitigen Ende abgewandten Endabschnitt an einem am Innendurchmesser gebildeten ringförmigen Absatz 12 aufgeweitet. Dieser und der Anschlag 10 begrenzen am Innendurchmesser der Bohrung 4 in Verschieberichtung einen Führungsabschnitt, an dem das Koppelelement 3 an seinem Außendurchmesser am Innendurchmesser der Bohrung 4 geführt ist.
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Die Vertiefung 7 erstreckt sich am Innendurchmesser der Bohrung 4 ausgehend vom Absatz 12 bis zum Anschlag 10 und bildet am Absatz 12 eine axiale Öffnung. Das in der Vertiefung 7 halbseitig mit einer Längsseite angeordnete Formschlusselement 6 liegt mit einem stirnseitigen Ende am inneren axialen Ende der Vertiefung 7 im Bereich des Anschlags 10 an, während es mit seinem anderen Ende am Absatz 6 aus der Vertiefung 7 zur Führung des Koppelelements 3 axial herausragt. Die Vertiefung 8 am Außendurchmesser des Koppelelements 3 geht von dem vom koppelseitigen Ende abgewandten Ende des Koppelelements 3 aus und erstreckt sich bis zum Absatz 11.
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Das Koppelelement 3 wird gemäß 3 durch einen zylindrischer Koppelkolben gebildet, der einteilig ausgeführt und am Außendurchmesser zweifach nach innen abgesetzt und mit seinem Außendurchmesser am korrespondierend abgesetzten Führungsabschnitt am Innendurchmesser der Bohrung 4 des Außenhebels 1 verschiebbar geführt und abgedichtet ist (1). An seinem koppelseitig gestuft abgesetzten Endabschnitt bildet das Koppelelement 3 die Abflachung 5 mit der planen Koppelfläche am koppelseitigen Ende zum Koppeln mit dem Innenhebel 2 (3). Die Vertiefung 8 erstreckt sich am Außendurchmesser ausgehend von dem vom koppelseitigen Ende abgewandten Ende des Koppelelements 3 als Längsnut in axiale Richtung bis zum Absatz 11, der die ringförmige axiale Wirkfläche zur Hydraulikmittelbeaufschlagung bildet, die zugleich als Anschlagfläche des Koppelelements 3 in der Bohrung 4 dient.
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Durch Beendigung der Hydraulikmittelbeaufschlagung ist das Koppelelement 3 aus der Schaltstellung (1) durch die Federkraft von vorgespannten Druckfedermittel, hier eine einfache Zylinderdruckfeder in die Ausgangsstellung (1) rückstell- bzw. zurückschiebbar. Das Koppelelement 3 ist zum Schalten zwischen der mit dem Innenhebel 2 gekoppelten Ausgangs- und der von diesem entkoppelten Schaltstellung in der Bohrung 4 hin- und her verschiebbar. Durch Hydraulikmittelbeaufschlagung über die Hydraulikmitteleintrittsöffnung 9 der Bohrung 4 ist das Koppelelement 3 aus der Ausgangsstellung in die Schaltstellung entgegen der Federkraft der Druckfedermittel verschiebbar. Diese sind in einer vom koppelseitigen Ende abgewandten Ende des Koppelelements 3 ausgehenden zentralen Sacklochbohrung geführt und einerseits in dieser und andererseits an einer in der Bohrung 4 abströmseitig durch einen Sicherungsring fixierten Federabstützung, hier ein einfaches Federabstützblech, abgestützt.
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Der Außenhebel 1 weist an seinem vom abstützseitigen Hebelendbereich abgewandten nicht dargestellten ventilseitigen Hebelendbereich an der Hebelunterseite zumindest eine Ventilkontaktfläche auf, mit der er zur Betätigung an zumindest einem Gaswechselventil der Brennkraftmaschine anlegbar ist. Am abstützseitigen Hebelendbereich ist ein gehäuseartiger Abschnitt vorgesehen, in den der Koppelmechanismus mit der Bohrung 4 und dem in dieser verschiebbar angeordneten Koppelelement 3 integriert ist (1). An der Hebelunterseite dieses Abschnittes ist die kalottenförmige Kontaktfläche ausgebildet, an der der Außenhebel 1 an einem nicht dargestellten Abstützelement schwenkbeweglich abstützbar ist. Dabei steht die Hydraulikmitteleintrittsöffnung 9 über einen Stichkanal in unmittelbarer Hydraulikmittelverbindung mit der Kontaktfläche, wobei der Stichkanal seinerseits an der Kontaktfläche über das dort angreifende Abstützelement aus einem nicht dargestellten Hydraulikmittelreservoir mit Hydraulikmittel beaufschlagbar ist. Die Hydraulikmitteleintrittsöffnung 9 durchbricht dabei den beaufschlagungsseitigen Anschlag 10 an der der Hebelunterseite zugewandten Seite der Bohrung 4, an der die Kontaktfläche zur schwenkbeweglichen Abstützung des Außenhebels 1 ausgebildet ist. Als Hydraulikmittel wird üblicherweise Drucköl aus dem Motorölkreislauf der Brennkraftmaschine verwendet.
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Die Vertiefung 7 und das Formschlusselement 6 sind an der der Hydraulikmitteleintrittsöffnung 9 gegenüberliegenden Umfangsseite am Innendurchmesser der Bohrung 4 angeordnet, die der Hebeloberseite zugewandt ist (1).
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In entkoppeltem Zustand führt der Innenhebel 2 bildende im Allgemeinen eine Leerhubbewegung als sogenannte Lost-Motion-Bewegung aus, bei der am Innenhebel kein Hub übertragen wird. Dabei kann der Innenhebel 2 mit seinem freien Hebelende an der Hebelunterseite zum unteren Bildrand in 1 durchschwingen. Die Rückstellung in die dargestellte unverschwenkte Grundstellung erfolgt durch am abstützseitigen Hebelendbereich des Außenhebels angedeutete Drehfedermittel, die Außen- und Innenhebel 1, 2 in die Grundstellung gegeneinander vorspannen. Der Innenhebel ist so durch das Koppelelement 3 zu- oder abschaltbar, wodurch eine Ventilhubumschaltung oder eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung möglich ist. Je nach Ausführung können am Schlepphebel Abgriffsmittel, insbesondere Nockenrolle und/oder Gleitflächen, zum Abgriff einer Nockenhubbewegung an der Hebeloberseite von einer nicht dargestellten Nockenwelle vorgesehen sein.
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Der Außenhebel 1 ist hier als sogenannter Primärhebel ausgeführt, an dem der Innenhebel 2 als sogenannter Sekundärhebel schwenkbeweglich abgestützt ist. Denkbar ist auch, den Innenhebel als Primärhebel auszuführen, der mit einem abstützseitigen Hebelendbereich an einem Abstützelement schwenkbeweglich abstützbar ist, wobei der Außenhebel als Sekundärhebel am Innenhebel schwenkbeweglich abgestützt ist. Dabei ist der Koppelmechanismus mit der Bohrung 4 und dem Koppelelement 3 sowie das Formschlusselement 6 zur Verdrehsicherung mit den Vertiefungen 7, 8 am Innenhebel ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenhebel
- 2
- Innenhebel
- 3
- Koppelelement
- 4
- Bohrung
- 5
- Abflachung
- 6
- Formschlusselement
- 7
- Vertiefung
- 8
- Vertiefung
- 9
- Hydraulikmitteleintrittsöffnung
- 10
- Anschlag
- 11
- Absatz
- 12
- Absatz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0226208 A1 [0002]
