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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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Derartige schaltbare Schlepphebel verfügen üblicher Weise zur Hubumschaltung eines oder mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine oder zur Ventilbetätigung bei einer Abgasrückführung derselben über einen Rollenabgriff am Innenhebel und einen doppelten Gleitabgriff über Gleitflächen am Außenhebel. Der Gleitabgriff am Außenhebel ist jedoch deutlich verschleißanfälliger im Vergleich zu einem Rollenabgriff. Nachteilig bei einem schaltbaren Schlepphebel mit einem dreifachen Rollenabgriff am Innen- und Außenhebel ist der gegenüber einem einfachen Rollenabgriff vergleichsweise größere Bauraum in der Hebelbreite und das größere Gewicht mit einem daraus resultierenden größeren Gesamtmassenträgheitsmoment zur Hebeldrehachse und einem größeren Massenträgheitsmoment des Außenhebels bezüglich seiner Schwingachse.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen schaltbaren Schlepphebel der vorgenannten Art mit einem Rollenabgriff sowohl am Innen- als auch am Außenhebel zu schaffen, der bauraum- und gewichtssparend aufgebaut ist.
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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 der Außenhebel den Innenhebel zumindest abschnittsweise umfasst. Außen- und Innenhebel sind zueinander verschwenkbar angeordnet und zum Schalten durch einen Koppelmechanismus miteinander koppelbar. Zum Abgriff einer Nockenhubbewegung von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine ist eine innenliegende Nockenrolle am Innenhebel und sind zwei außenliegende Nockenrollen am Außenhebel angeordnet. Erfindungsgemäß ist zur Abstützung der außenliegenden Nockenrollen eine an Innenhebel und Außenhebel durchgängige Achse vorgesehen, die am Innenhebel durch eine an diesem abgestützte Buchse hindurchgeführt ist, wobei die innenliegende Nockenrolle auf der Buchse gelagert ist. Durch die besondere Anordnung bzw. durch Lagerung der innenliegenden Nockenrolle auf der Buchse und die Lagerung der außenliegenden Nockenrollen auf einer durchgängigen Achse können bei einem schaltbaren Schlepphebel mit einem dreifachen Rollenabgriff der Bauraum in Hebelbreite und das Gewicht und somit die Dynamik erhöht werden. Auf diese Weise wird ein schaltbarer Schlepphebel mit einem dreifachen Rollenabgriff ermöglicht, bei dem die Hebelbreite die eines schaltbaren Schlepphebels mit einem einfachen Rollenabgriff und außenliegendem doppelten Gleitabgriff nicht übersteigt, und der vom Gewicht und der aus diesem resultierenden Massenträgheitsmomenten mit einem schaltbaren Schlepphebel mit außenliegendem doppelten Gleitabgriff ähnlich ist.
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In besonders vorteilhafter Weise bilden die Nockenrollen jeweils eine Gleitlagerung zur Abstützung am Innen- bzw. Außenhebel. Vorzugsweise sind dabei die Nockenrollen jeweils mit ihrem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser der Buchse bzw. auf dem Außendurchmesser der Achse im Gleitkontakt drehend gelagert ist. In diesem Fall reicht für die axiale Fixierung der außenliegenden Nockenrollen jeweils ein Sicherungsring aus. Denkbar ist auch eine Wälzlagerung, insbesondere als Nadelrollenlagerung. Hierbei müssen für die außenliegenden Nockenrollen zusätzliche Schutzbleche vorgesehen werden, um die Nadelrollen axial zu halten.
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Die innenliegende Nockenrolle und die beiden außenliegenden Nockenrollen können aber müssen nicht koaxial angeordnet sein. Wenn Außen- und Innenhebel entkoppelt sind, folgt jeder der beiden Hebel über seine Nockenrolle bzw. Nockenrollen dem bzw. den jeweils zugeordneten Kontaktnocken. Dabei wird auf zumindest ein zu betätigendes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine die Hubkontur des innenliegenden Nockens übertragen. Im Koppelfall wird dagegen die Hubkontur des außenliegenden Nockens auf das Gaswechselventil übertragen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenhebel als sogenannter Primärhebel ausgeführt, an dem der Außenhebel als sogenannter Sekundärhebel schwenkbeweglich abgestützt ist. Denkbar ist auch, den Außenhebel als Primärhebel auszuführen, an dem der Innenhebel als Sekundärhebel schwenkbeweglich abgestützt ist.
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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 perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebels in einem ersten Betriebszustand,
- 2 einen Längsschnitt des schaltbaren Schlepphebels,
- 3 eine Seitenansicht des schaltbaren Schlepphebels,
- 4 einen Querschnitt des schaltbaren Schlepphebels,
- 5 eine perspektivische Darstellung des schaltbaren Schlepphebels in einem zweiten Betriebszustand,
- 6 einen Längsschnitt des schaltbaren Schlepphebels aus 5,
- 7 eine Seitenansicht des schaltbaren Schlepphebels aus 5,
- 8 einen Querschnitt des schaltbaren Schlepphebels aus 5,
- 9 eine perspektivische Darstellung des schaltbaren Schlepphebels in einem dritten Betriebszustand,
- 10 einen Längsschnitt des schaltbaren Schlepphebels aus 9,
- 11 eine Seitenansicht des schaltbaren Schlepphebels aus 9,
- 12 einen Querschnitt des schaltbaren Schlepphebels aus 9.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Der Schlepphebel weist einen Außen- und einen Innenhebel 1, 2 auf, der vom Außenhebel 1 umfasst ist. Der Innenhebel 2 bildet einen sogenannten Primärhebel an dem der Außenhebel 1 als sogenannter Sekundärhebel schwenkbeweglich abgestützt ist, wobei der Außenhebel 1 an einem abstützseitigen Hebelendbereich mit einer kalottenförmigen Auflagerfläche über ein nicht dargestelltes Abstützelement an der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Zylinderkopf derselben, schwenkbeweglich abstützbar ist. Außen- und Innenhebel 1, 2 sind zum Schalten durch ein gegen die Federkraft von Federmitteln 3 in einer Bohrung 4 verschiebbar angeordnetes Koppelelement 5 koppelbar. An seinem vom abstützseitigen Hebelendbereich abgewandten ventilseitigen Hebelendbereich weist der Innenhebel 2 an der Hebelunterseite eine Ventilkontaktfläche zur Betätigung zumindest eines nicht dargestellten Gaswechselventils der Brennkraftmaschine auf. Am ventilseitigen Hebelendbereich ist zugleich der Außenhebel 1 über eine Achse schwenkbeweglich am Innenhebel 2 abgestützt (1 bis 3).
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In einem zwischen den Hebelendbereichen gelegenen mittleren Bereich des Innenhebels 2 ist zwischen zwei parallel gegenüberliegende Seitenwandabschnitte 6, 7 eine innenliegende Nockenrolle 8 angeordnet, die zum Abgriff einer Nockenhubbewegung von einer nicht dargestellten Nockenwelle der Brennkraftmaschine die Seitenwandabschnitte 6, 7 an der Hebeloberseite überragt. Die innenliegende Nockenrolle 8 bildet an ihrem Innendurchmesser ein erstes Gleitlager 9, über das sie auf dem Außendurchmesser einer Buchse 10 abgestützt ist. Diese ist ihrerseits mit ihren Enden in fluchtend gegenüberliegenden Aufnahmeöffnungen 11, 12 an den Seitenwandabschnitten 6, 7 aufgenommen. Die Buchse 10 steht dabei mit ihren Enden an den Außenseiten der Aufnahmeöffnungen 11, 12 geringfügig über und ist stirnseitig mit geringfügigem Spiel an den Innenseiten der Seitenwandabschnitte 6, 7 geführt. In der Buchse 10 ist eine Achse 13 hindurchgeführt, die in dem dargestellten zueinander unverschwenkten Montagezustand von Außen- und Innenhebel 1, 2 koaxial zur Buchse 10 angeordnet ist. Die Größe des Innendurchmessers der Buchse 10 ist so bestimmt, das die Montage der Achse 13 ermöglicht und die Freigängigkeit der Achse 13 in der Buchse bei einem Differenzhub von Außen- und Innenhebel 1, 2 gewährleistet ist. Die Achse 13 ist mit ihren Endabschnitten in fluchtend gegenüberliegenden Durchgangsöffnungen 14, 15 an Seitenwandabschnitten 16, 17 des Außenhebels 1 abgestützt und hindurchgeführt, so dass die Achse 13 mit ihren Enden an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte 16, 17 beidseitig übersteht. An den überstehenden Enden der Achse 13 ist jeweils eine außenliegende Nockenrolle 18, 19 abgestützt. Dabei liegen die Seitenwandabschnitte 16, 17 des Außenhebels den Seitenwandabschnitten 6, 7 des Innenhebels 2 an den Außenseiten derselben parallel gegenüber. Der Außenhebel 1 kann dabei auch einen am Innenhebel 2 verschwenkbar abgestützten Rahmen bilden, an dem die außenliegenden Nockenrollen 18, 19 abgestützt sind.
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Die außenliegenden Nockenrollen 18, 19 bilden jeweils am Innendurchmesser ein zweites bzw. ein drittes Gleitlager 27, 28 mit dem sie jeweils am Außendurchmesser des jeweiligen überstehenden freien Endes der Achse 13 gelagert sind. Die außenliegenden Nockenrollen 18, 19 sind jeweils einerseits an den jeweiligen Außenseiten der Seitenwandabschnitte 16, 17 des Außenhebels 2 und andererseits jeweils an ihren Außenseiten durch einen Sicherungsring 20, 21 mit geringfügigem Spiel axial gesichert (1, 3 und 4). Die außenliegenden Nockenrollen 18, 19 sind scheibenförmig ausgeführt und weisen gegenüber der axialen Breite B der mittleren Nockenrolle 8 eine deutlich schmalere axiale Breite b auf. Die axiale Breite b der außenliegenden Nockenrollen 18, 19 ist vorzugsweise jeweils kleiner als zwei Drittel der axialen Breite der mittleren Nockenrolle 8, so dass b < 2/3 x B ist.
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Die Buchse 9 weist einen vorbestimmten Innendurchmesser D auf, derart dass im Montagezustand die Achse 13 mit ihrem Außendurchmesser d mit einem vorbestimmten radialen Abstand Δ zum Innendurchmesser D der Buchse 10 angeordnet ist, Hierbei ist der Abstand Δ im Ausgangs- bzw. Montagezustand durch die Differenz der Durchmesser D, d somit durch Δ = D - d festgelegt und derart vorbestimmt, dass ein kollisionsfreies Verschwenken der durch die Buchse 10 hindurchgeführten und mit dem Außenhebel 1 mitbewegten Achse 13 bei einem maximalen Differenzhub bzw. maximalen relativen Verschwenken zwischen Außenhebel 1 und Innenhebel 2 ermöglicht und ein Kontakt von Achse 13 und Buchse 10 im Betrieb sicher vermieden wird.
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Der Koppelmechanismus mit dem Koppelelement 5, der Bohrung 4 und den Federmitteln 3 sind in einen gehäuseartigen Abschnitt am abstützseitigen Hebelendbereich des Innenhebels 2 integriert. Die Bohrung 4 ist ausgehend vom äußeren stirnseitigen Ende des Innenhebels 2 als in Hebellängsrichtung leicht schräg zur Hebeloberseite hin verlaufende Durchgangsbohrung ausgeführt (2). Der Innenhebel 2 ist am abstützseitigen Ende stirnseitig von einem Querbügel des Außenhebels 1, der die die Seitenwandabschnitte 16, 17 verbindet, umfasst. An der Hebelunterseite des Querbügels des Außenhebels 1 ist eine mit dem äußeren Ende der Bohrung 4 korrespondierende Mitnehmer- bzw. Anlagefläche 22 ausgebildet, an der das Koppelelement 5 im Koppelfall mit einem am äußeren Ende der Bohrung 4 herausgeschobenen koppelseitigen Ende zum Koppeln von Innen- und Außenhebel 1, 2 anlegbar ist (6). An der Hebeloberseite bildet der Querbügel eine Anschlagfläche 23, an der der Innenhebel 2 mit einem am abstützseitigen Hebelende stirnseitig gebildeten Vorsprung 24 als Anschlag im Montagezustand (1, 2 und 4) zur Begrenzung der Schwenkbewegung angelegt ist.
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Das Koppelelement 5 ist in der Bohrung 4 durch eine am Innendurchmesser derselben ausgebildete Hydraulikmittelöffnung 25, die mit der kalottenförmigen Auflagerfläche an der Hebelunterseite des abstützseitigen Hebelendbereichs kommuniziert, mit Hydraulikmittel beaufschlagbar. Als Hydraulikmittel wird üblicherweise Motoröl aus dem Motorölkreis der Brennkraftmaschine verwendet. Das Koppelelement 5 ist als zylindrischer Koppelbolzen ausgeführt und am Innendurchmesser der Bohrung 4 abgedichtet geführt. Hierzu ist am Koppelelement 5 ein Durchmessereinzug mit einem Ringabsatz vorgesehen, der eine ringförmige Kolbenfläche bildet. Der Ringabsatz begrenzt zugleich einen im Durchmesser eingezogenen Endabschnitt des Koppelelements 5, der in einem korrespondierend im Durchmesser eingezogenen Endabschnitt der Bohrung 4 am inneren Ende derselben überstehend herausgeführt ist. Am Außendurchmesser des überstehenden Endabschnitts des Koppelelements 5 sind die Federmittel 3 koaxial angeordnet. Diese werden durch eine Schraubendruckfeder gebildet, die mit einem Federende am freien Ende des überstehenden Endabschnitts des Koppelelements 5 und mit dem anderen Federende am Innenhebel 2 abgestützt ist. Zur Federabstützung ist am freien Ende des überstehenden Endabschnitts eine Hülse mit einer an einem Ringkragen gebildeten ringförmigen Abstützfläche aufgesteckt, die durch einen Sicherungsring in einer Befestigungsnut am Außendurchmesser des Koppelelements 5 zum freien Ende desselben hin abgestützt ist.
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Im Montage- bzw. im sogenannten unverriegelten Zustand des Schlepphebels ( 1 bis 4) ist das Koppelelement 5 mit seinem koppelseitigen Ende zurückgezogen in der Bohrung 4 und entkoppelt vom Außenhebel 2 angeordnet. Dabei befinden sich die Federmittel 3 in unverspanntem Zustand.
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Im Koppelfall wird das Koppelelement 5 über die Hydraulikmittelöffnung 25 in der Bohrung mit Hydraulikmittel beaufschlagt und gegen die Federkraft der Federmittel 3 mit seinem koppelseitigen Ende am äußeren bzw. koppelseitigen Ende der Bohrung 4 am abstützseitigen Ende des Innenhebels 2 herausgeschoben und zum Koppeln an der Mitnehmer- bzw. Anlagefläche 22 des Außenhebels 2 angelegt. Hierdurch werden Innen- und Außenhebel 1, 2 miteinander gekoppelt und der schaltbare Schlepphebel in den sogenannten Verriegelungszustand überführt (5 bis 8). Im Koppelfall liegen das koppelseitige Ende der Bohrung 4 und die Mitnehmer- und Anlagefläche 22 des Außenhebels 2 fluchtend in Verschieberichtung des Koppelelements 5 hintereinander (6). Dabei ist der Außenhebel 1 geringfügig zur Hebelunterseite hin gegenüber dem Innenhebel 2 verschwenkt und befindet sich somit kurz vor dem durch den Anschlag am Vorsprung 24 des Innenhebels 2 gebildeten oberen Totpunkt seiner Schwenkbewegung. Dadurch gelangt der Außenhebel 2 mit der Anschlagfläche 23 am Querbügel in Schwenkrichtung zum Anschlag am Vorsprung 24 des Innenhebels 2 in eine geringfügig beabstandete Position (5, 6 und 8). Hierbei wandert die Achse 13 mit der Bewegung des Außenhebels 2 geringfügig aus der Mittelachse 26 der Buchse 10 des Innenhebels 2 in Richtung der Hebelunterseite radial aus (5 und 6).
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Nach Beendigung der Hydraulikmittelbeaufschlagung der Bohrung 4 wird das Koppelelement 5 durch die Federkraft der vorgespannten Federmittel 3 mit seinem koppelseitigen Ende in die Bohrung 4 zurückgeschoben und Außen- und Innenhebel 1, 2 entkoppelt, wodurch der Schlepphebel wieder in den unverriegelten Zustand überführt wird (9 bis 12). Bei maximalem Differenzhub zwischen Außen- und Innenhebel 1, 2 in unverriegeltem Zustand des schaltbaren Schlepphebels befindet sich der Außenhebel 2 mit der Anschlagfläche 23 am Querbügel in Schwenkrichtung zum Anschlag am Vorsprung 24 des Innenhebels 2 in maximal beabstandeter Position (9, 10 und 12). Dabei wandert die Achse 13 mit dem Außenhebel 2 aus der Mittelachse 26 der Buchse 10 des Innenhebels 2 in Richtung der Hebelunterseite nahe dem Innendurchmesser der Buchse 10 radial aus, ohne dass es zum Kontakt mit dieser kommt (10 und 12).
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In entkoppeltem Zustand von Außen- und Innenhebel 1, 2 bzw. unverriegeltem Zustand des schaltbaren Schlepphebels folgen Außen- und Innenhebel 1, 2 ihren jeweiligen nicht dargestellten Kontaktnocken zumindest einer antreibenden Nockenwelle der Brennkraftmaschine. Hierbei wird auf ein Gaswechselventil die Hubkontur eines Innennockens der Nockenwelle übertragen.
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In entkoppeltem Zustand führt der den Sekundärhebel bildende Außenhebel 1 im Allgemeinen eine Leerhubbewegung als sogenannte Lost-Motion-Bewegung aus, bei der am Außenhebel 2 kein Hub übertragen wird. Dabei kann der Außenhebel 1 mit seinem freien Hebelende an der Hebelunterseite zum unteren Bildrand in den ( 9 bis 12) durchschwingen. Die Rückstellung in die dargestellte unverschwenkte Grundstellung erfolgt in der Regel durch am abstützseitigen Hebelendbereich des Außenhebels angedeutete Drehfedermittel, hier zwei koaxial zur Abstützachse des Außenhebels 1 am Innenhebel 2 angeordnete Drehschenkelfedern, die Innen- und Außenhebel 1, 2 in die unverschwenkte Grundstellung gegeneinander vorspannen. Der Sekundärhebel 2 ist so durch den Koppelmechanismus durch Verschieben des Koppelelements 5 zu- oder abschaltbar, wodurch eine Ventilhubumschaltung oder eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenhebel
- 2
- Innenhebel
- 3
- Federmittel
- 4
- Bohrung
- 5
- Koppelelement
- 6
- Seitenwandabschnitt
- 7
- Seitenwandabschnitt
- 8
- Nockenrolle
- 9
- Gleitlager
- 10
- Buchse
- 11
- Aufnahmeöffnung
- 12
- Aufnahmeöffnung
- 13
- Achse
- 14
- Durchgangsöffnung
- 15
- Durchgangsöffnung
- 16
- Seitenwandabschnitt
- 17
- Seitenwandabschnitt
- 18
- Nockenrolle
- 19
- Nockenrolle
- 20
- Sicherungsring
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Mitnehmer- und Anlagefläche
- 23
- Anschlagfläche
- 24
- Vorsprung
- 25
- Hydraulikmittelöffnung
- 26
- Mittelachse
- 27
- Gleitlager
- 28
- Gleitlager
- D
- Innendurchmesser
- d
- Außendurchmesser
- Δ
- Abstand/Differenz
