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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
DE 102015215278 A1 ist eine Verdrehsicherung für einen Kuppelbolzen in einem schaltbaren Bauteil eines Ventiltriebes einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zwei zueinander relativ beweglichen Teilen bekannt. In einem Endkuppelfall (niedriger oder Null-Ventilhub) ist der Kuppelbolzen in eine Bohrung eines der Teile hineinverlagert. Dem Kuppelbolzen ist zumindest abschnittsweise eine Abflachung immanent, über die er in einem Kuppelfall (großer Ventilhub) bei einer passenden Stellung der Teile zueinander auf eine Mitnehmerfläche am anderen Teil verschoben ist. Dabei ist die Verdrehsicherung als ein an dem einen Teil angeordneter die Bohrung beeinflussender Stift ausgebildet, an dem der Kuppelbolzen mit seiner Abflachung geführt ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass im Kuppelfall der Kuppelbolzen mit einer ringförmigen Anschlagfläche, die zugleich als Druckfläche zur Hydraulikmittelbeaufschlagung dient, an einem an einer Stufe in der Bohrung gebildeten Anschlag angelegt ist. Hierdurch ist die Druckfläche teilweise abgedeckt und ist nicht mit Hydraulikmittel beaufschlagbar und trägt somit nicht vollständig zum Verschieben des Kuppelbolzens bei. Erst nachdem der Kuppelbolzen leicht verschoben ist, ist der restliche Teil der Druckfläche mit Hydraulikmittel beaufschlagbar und kommt die gesamte Druckfläche zur Wirkung. Auf diese Weise steht die projizierte Druckfläche des Kuppelbolzens nicht von Beginn des Schaltvorgangs an zur Hydraulikmittelbeaufschlagung zur Verfügung, wodurch die Schaltperformance verschlechtert, insbesondere der Schaltvorgang verlangsamt wird.
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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 Schaltverhaltens zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.
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Es wird ein schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Primärhebel und einem an diesem schwenkbeweglich abgestützten Sekundärhebel vorgeschlagen, wobei zum Schalten Primär- und Sekundärhebel durch zumindest ein in einer Bohrung durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verschiebbar angeordnetes Koppelelement koppelbar sind. Hierbei ist das Koppelelement am Außendurchmesser mit einem Radialabsatz abgesetzt und bildet an diesem eine in Verschieberichtung ausgerichtete ringförmige Druckfläche zur Hydraulikmittelbeaufschlagung. Die Bohrung weist ein an einem Radialabsatz am Innendurchmesser der Bohrung abgesetzten koppelseitigen Endabschnitt auf, wobei das Koppelelement an einer in der Bohrung angeordneten Verdrehsicherung verdrehgesichert geführt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verdrehsicherung zugleich einen Anschlag für das Koppelelement im Verschiebeweg zur Begrenzung der Bewegung desselben in der Bohrung bildet, derart, dass in der Anschlagposition des Koppelelements die Druckfläche zur Beaufschlagung mit Hydraulikmittel mit einem vorbestimmten Spiel in Verschieberichtung beabstandet zum Radialabsatz am Innendurchmesser der Bohrung angeordnet ist. Auf diese Weise wird durch den Anschlag zugleich ein definiertes Spiel zwischen der Druckfläche des Koppelelements und dem Ringabsatz an der Bohrung eingestellt. Dabei wird durch das Spiel in der Anschlagsposition gewährleistet, dass die Druckfläche am Koppelelement vollständig mit Hydraulikmittel beaufschlagbar und beim Schalten von Beginn des Schaltvorgangs an die komplette Druckfläche zur Hydraulikmittelbeaufschlagung zur Verfügung steht, wodurch das Schaltverhalten bzw. die Schaltperformance des Schlepphebels, insbesondere durch ein schnelleres und gleichmäßigeres Schalten, verbessert wird.
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Denkbar ist auch, die Erfindung in Koppelmechanismen anderer schaltbarer Ventiltriebskomponenten wie z.B. Tassen- oder Rollenstößeln oder schaltbaren Abstützelementen einzusetzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Die einzige Figur zeigt eine perspektivisch geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebels.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Der beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße schaltbarere Schlepphebel weist einen sogenannten Primärhebel 1 und einen an diesem schwenkbeweglich abgestützten sogenannten Sekundärhebel 2 auf. Der schaltbare Schlepphebel ist ausschnittsweise an einem abstützseitigen Hebelendbereich entlang der Hebellängsachse geschnitten dargestellt. Dort ist in einem gehäuseartigen Abschnitt am Primärhebel 1 ein Koppelmechanismus integriert, der ein in einer Bohrung 3 zum Schalten des Schlepphebels durch Hydraulikmittelbeaufschlagung verschiebbar angeordnetes Koppelelement 4 umfasst, durch das Primär- und Sekundärhebel 1, 2 koppelbar sind. An der an der Hebelunterseite des gehäuseartigen Abschnitts ist der Primärhebel 1 mit einer kalottenförmigen Auflagerfläche 5 an einem nicht dargestellten Abstützelement in der Bildebene schwenkbeweglich abstützbar. Das Koppelelement 4 ist an seinem koppelseitigen Endabschnitt nach radial innen gestuft abgesetzt und bildet eine Abflachung 6, die am koppelseitigen Ende eine Koppelfläche bildet. Mit dieser ist das Koppelelement 4 im dargestellten Grundzustand zum Koppeln am koppelseitigen Ende der Bohrung 3 herausschiebbar und an einer Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 an der Hebelunterseite eines freien Endes des Sekundärhebels 2 anlegbar.
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Das Koppelelement 4 wird durch einen zylindrischen Koppelkolben gebildet, der einteilig ausgeführt und am Außendurchmesser zweifach nach innen abgesetzt und mit seinem Außendurchmesser an korrespondierenden Abschnitten am Innendurchmesser der Bohrung 4 des Primärhebels 1 verschiebbar geführt und abgedichtet ist. Das Koppelelement 4 kann auch mehrteilig ausgeführt sein.
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In der Bohrung 3 ist im Verschiebeweg des Koppelements 4 eine Verdrehsicherung 8 angeordnet. Diese wird hier durch ein Verdrehsicherungselement gebildet, das hier als Stift oder Nadel quer durch die Bohrung parallel zur Abflachung 6 und geringfügig beabstandet zu dieser verlaufend angeordnet ist und an dem das Koppelelement 4 bei der Verschiebung formschlüssig verdrehgesichert geführt ist. Durch die Verdrehsicherung 8 wird eine genaue Lagezuordnung bzw. Ausrichtung der Abflachung 6 mit der Koppelfläche zu der Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 am Sekundärhebel 2 im Koppelfall gewährleistet.
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An seinem koppelseitigen Endabschnitt bildet das Koppelelement 4 an der Stufe eine in Verschieberichtung des Koppelements 4 ausgerichtete plane Anschlagfläche 9 und die senkrecht zu dieser in Verschieberichtung verlaufende Abflachung 6. Mit der Anschlagfläche 9 ist das Koppelelement 4 im Koppelfall der Grundstellung des Schlepphebels am Außendurchmesser des Stifts oder der Nadel der Verdrehsicherung 8 als definierten Anschlag 15 anlegbar und in seiner Bewegung begrenzt. In der dargestellten Anschlagposition ist das Koppelelement 4 am koppelseitigen Ende der Bohrung 3 mit seiner Koppelfläche an der Abflachung 6 in einer Endstellung herausgefahren und liegt an der Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 am Sekundärhebel 2 an. Der oder die in der Bohrung 3 fixiert angeordnete Stift oder Nadel der Verdrehsicherung 8 bilden auf diese Weise den Anschlag 15 für das Koppelelement 4 in seiner koppelseitigen Endstellung.
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Der koppelseitige Endabschnitt des Koppelelements 4 ist am Außendurchmesser durch einen ringförmigen Radialabsatz abgesetzt, der eine in Verschieberichtung zum koppelseitigen Ende hin ausgerichtete ringförmige plane Druckfläche 10 bildet. Diese ist aus einem mit der Druckfläche 10 korrespondierenden am Innendurchmesser der Bohrung 3 einmündenden Hydraulikmittelkanal 12 mit Hydraulikmittel beaufschlagbar. Hierbei sind die Anschlagfläche 9 am Koppelelement 4 und der durch die Verdrehsicherung 8 gebildete Anschlag 15 in der Bohrung 3 derart angeordnet, dass im dargestellten Koppelfall die Druckfläche 10 mit geringfügigem Spiel S in Verschieberichtung zu einem am Innendurchmesser der Bohrung 3 gebildeten Radialabsatz 11 beabstandet positioniert ist. Dadurch ist in der Anschlagposition bzw. in der Koppelstellung des Koppelelements 4 an dem durch das Spiel S gebildeten Spalt die Druckfläche 10 vollständig mit Hydraulikmittel aus dem Hydraulikmittelkanal 12 zum Schalten in den entkoppelten Zustand beaufschlagbar. Auf diese Weise gewährleistet das Spiel S in der Anschlagposition bzw. in der Koppelstellung des Koppelelements 4 eine vollständige Umströmung der Druckfläche 10 am Koppelelement 4 während der Hydraulikmittelbeaufschlagung zum Schalten in eine entkoppelnde Schaltstellung und dadurch eine effektive hydraulische Kraftübertragung zum Verschieben des Koppelelements 5 von Beginn des Schaltvorgangs an. Der Hydraulikmittelkanal 12 steht in unmittelbarer Hydraulikmittelverbindung mit der kalottenförmigen Auflagerfläche 5 zur schwenkbeweglichen Abstützung des Primärhebels 1 an der Hebelunterseite des gehäuseartigen Abschnitts am abstützseitigen Hebelendbereich. Als Hydraulikmittel wird üblicherweise Drucköl aus dem Motorölkreislauf der Brennkraftmaschine verwendet.
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Hierbei ist am Koppelelement 4 der ringförmige Radialabsatz mit der Druckfläche 10 und die Stufe mit der Anschlagfläche 9 durch eine vorbestimmte axiale Länge L1 beabstandet zueinander angeordnet. Zugleich ist der am Innendurchmesser Bohrung 3 gebildete Radialabsatz 11 und die Stufe mit der Anschlagfläche 9 am Koppelelement 4 durch eine vorbestimmte axiale Länge L2 zueinander angeordnet, die im Koppelfall die Endlage des Koppelelements 4 am Anschlag 15 des Verdrehsicherungselements 8 in der Bohrung 3 definiert. Die Länge L1 ist dabei geringfügig größer als die Länge L2 und derart vorbestimmt, dass sich der Spalt S zwischen der Druckfläche 10 und dem Ringabsatz 11 aus der Differenz der Längen L1 und L2 mit S = L1 - L2 einstellt.
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Der in den Primärhebel 1 integrierte Koppelmechanismus umfasst weiterhin in der Bohrung 3 angeordnete Rückstellfedermittel 13, durch die das Koppelelement 4 in die Verriegelungsstellung wie dargestellt vorspannt ist. Die Rückstellfedermittel 13 sind als Schraubendruckfeder ausgeführt, die mit einem Ende an einem in der Bohrung 3 angeordneten als Federteller ausgeführten Federabstützelement 14 und mit dem anderen Ende in einer stirnseitigen zentralen axialen Sachlochbohrung am vom koppelseitigen Ende abgewandten federseitigen Ende des Koppelelements 4 abgestützt ist. Dabei weist das Federabstützelement 14 einen an einer zentralen Öffnung gebildeten axial vorstehenden Ringkragen auf, an dem die Rückstellfedermittel 13 mit ihrem einen Ende zur Führung aufgesteckt sind. Über einen Sicherungs- bzw. Sprengring ist das Federabstützelement 14 in der Bohrung 4 fixiert.
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Die Bohrung 3 ist als am Innendurchmesser mehrfach gestufte Durchgangsbohrung ausgeführt und verläuft hebelllängs durch den gehäuseartigen Abschnitt zwischen einem äußeren Ende stirnseitig am abstützseitigen Hebelende des Primärhebels 1 und dem koppelseitigen inneren Ende. Dieses liegt dem freien Ende des Sekundärhebels 2 im Koppelfall gegenüber, an dem die Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 zum Koppeln mit dem Koppelelement 4 ausgebildet ist. Das Koppelelement 4, die Rückstellfedermittel 13, das Federabstützelement 14 und der Sicherungsring sind in der Bohrung 3 angeordnet. Das Federabstützelement 14 und der Sicherungsring sind dabei in einem dem äußeren Ende der Bohrung 3 zugewandten aufgeweiteten Endabschnitt derselben angeordnet.
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Das Koppelelement 4 ist in der Bohrung 3 zwischen einer dargestellten Verriegelungs- bzw. Koppelstellung als Ausgangsstellung und einer nicht dargestellten Entriegelungsstellung hin und her verschiebbar. In der Verriegelungsstellung sind Primär- und Sekundärhebel 1, 2 miteinander koppelbar. Durch Hydraulikmittelbeaufschlagung aus dem Hydraulikmittelkanal 12 an der der Hebelunterseite zugewandten Seite der Bohrung 3 ist das Koppelelement 4 aus der Primär- und Sekundärhebel 1, 2 koppelnden Ausgangs- bzw. Verriegelungsstellung in die Primär- und Sekundärhebel 1, 2 entkoppelnde Entriegelungsstellung entgegen der Federkraft der in der Bohrung 3 angeordneten Rückstellfedermittel 13 verschiebbar. Nach Beendigung der Hydraulikmittelbeaufschlagung wird das Koppelelement 4 durch die Federkraft der vorgespannten Rückstellfedermittel 13 wieder in die Primär- und Sekundärhebel 1, 2 koppelende Ausgangsstellung zurückgeschoben.
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In der Entriegelungsstellung ist der Sekundärhebel 2 relativ zum Primärhebel 1 in der Bildebene frei verschwenkbar und kann mit seinem freien Ende zwischen Seitenwänden des Primärhebels 2 zum unteren Bildrand durchschwingen und führt eine Leerhubbewegung als sogenannte Lost-Motion-Bewegung aus. Dabei wird am Sekundärhebel 2 kein Hub übertragen. Die Rückstellung in die dargestellte unverschwenkte Ausgangs- oder Grundstellung erfolgt durch am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels 1 angedeutete Drehfedermittel, die Primär- und Sekundärhebel 1, 2 in die Ausgangsstellung gegeneinander vorspannen. Der Sekundärhebel 2 ist so durch Verschieben des Koppelelements 4 zu- oder abschaltbar, wodurch eine Ventilhubumschaltung oder eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung möglich ist. Je nach Ausführung können am Schlepphebel Abgriffsmittel, insbesondere eine Nockenrolle und/oder Gleitflächen, zum Abgriff einer Nockenhubbewegung an der Hebeloberseite von einer nicht dargestellten Nockenwelle vorgesehen sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Primärhebel 1 als sogenannter Außenhebel ausgeführt, der den Sekundärhebel 2 als Innenhebel zumindest abschnittsweise umfasst. Denkbar ist auch, den Primärhebel 1 als Innenhebel und den Sekundärhebel 2 als Außenhebel auszuführen. Der Primärhebel 1 kann als Außenhebel beispielsweise mit zwei sich in Hebellängsrichtung erstreckenden gegenüberliegenden Seitenwänden ausgeführt sein, zwischen denen der Sekundärhebel 2 als Innenhebel verschwenkbar angeordnet und mit denen der Primärhebel 1 den Innenhebel an dessen Längsseiten in der dargestellten zueinander unverschwenkten Grundstellung umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Primärhebel
- 2
- Sekundärhebel
- 3
- Bohrung
- 4
- Koppelelement
- 5
- Auflagerfläche
- 6
- Abflachung
- 7
- Anlage- bzw. Mitnehmerfläche
- 8
- Verdrehsicherung
- 9
- Anschlagfläche
- 10
- Druckfläche
- 11
- Ringabsatz
- 12
- Hydraulikmittelkanal
- 13
- Rückstellfedermittel
- 14
- Federabstützelement
- 15
- Anschlag
- S
- Spalt
- L1
- Länge
- L2
- Länge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015215278 A1 [0002]
