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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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Ein derartiger schaltbarer Schlepphebel mit einem Außen- und einem Innenhebel ist aus
WO 2016/057601 bekannt. Außen- und Innenhebel sind verschwenkbar zueinander angeordnet und durch eine Koppeleinrichtung mit einem in einem Gehäuse längsbeweglich zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung angeordneten Verriegelungsstift koppelbar. Der Verriegelungsstift ist durch eine Feder in die Verriegelungsstellung vorgespannt. Ein im Gehäuse angeordneter Verdrehsicherungsstift steht in Kontakt mit einer sich im Längsrichtung erstreckenden Abflachung am Verriegelungsstift und verhindert eine Verdrehung desselben. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass der Verdrehsicherungsstift eine aufwendige Befestigung im Gehäuse beispielsweise durch eine Schweißverbindung erfordert, die zu einer Materialschwächung und einem Bauteilverzug führen kann.
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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, seiner Herstellung und Montage 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 den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird ein schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Primärhebel und einem an diesem verschwenkbar abgestützten Sekundärhebel vorgeschlagen, wobei Primär- und Sekundärhebel zum Schalten durch zumindest ein in einer Bohrung am Primärhebel verschiebbar angeordnetes Koppelelement koppelbar sind. Zur Verdrehsicherung des Koppelelements ist ein Führungsstift mit geringfügigem Spiel in einem sich zwischen einer Außenseite des Primärhebels und der Bohrung erstreckenden Durchgangsloch senkrecht zu einer Abflachung am Außendurchmesser des Koppelelements angeordnet. Dabei ist das Koppelelement mit der Abflachung in Kontakt mit einem stirnseitigen Ende des Führungsstifts geführt. Auf diese Weise wird eine einfach aufgebaute, gewichts- und bauraumsparende Verdrehsicherung eines Koppelelements in einem Koppelmechanismus für einen schaltbaren Schlepphebel ermöglicht. Hierbei sind das Durchgangsloch am Primärhebel und die Abflachung am Außendurchmesser des Koppelelements einfach herstellbar. Der Führungsstift ist mit geringfügigem Spiel im Durchgangsloch durch Einstecken einfach montierbar. Eine Überbeanspruchung der Bauteile während der Herstellung und Montage ist so sicher vermeidbar. Durch das geringfügige Spiel wird zugleich ein Verkanten des Führungsstifts an der Abflachung während des Verschiebens des Koppelelements vermieden.
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Vorzugsweise bildet der Führungsstift an einem inneren Ende stirnseitig eine plane Kontaktfläche, mit der er an der Abflachung zur Führung aufliegt.
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Es ist von Vorteil, wenn der Führungsstift an seinem am Innendurchmesser der Bohrung vorstehenden inneren Ende mit seinem Außendurchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Durchgangslochs aufgeweitet ist. Hierdurch wird eine einfache formschlüssige Verliersicherung des Führungsstifts am Innendurchmesser der Bohrung erreicht.
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Die Herstellung des Durchgangslochs an der Außenseite des Primärhebels kann dadurch vereinfacht werden, dass im Bereich des Durchgangslochs ein planparallel zur Abflachung am Koppelelement ausgebildeter Oberflächenabschnitt am Primärhebel beispielsweise zum Ansetzen eines Bohrwerkzeugs vorgesehen ist.
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Der Führungsstift schließt vorzugsweise mit einem äußeren Ende stirnseitig bündig mit der Außenseite des Primärhebels ab.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet die Abflachung am koppelseitigen Ende des Koppelelements zugleich eine Koppelfläche zum Koppeln mit dem Sekundärhebel.
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Das Koppelelement ist in einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch die Federkraft von Rückstellfedermitteln in eine Primär- und Sekundärhebel koppelnde Ausgangsstellung vorgespannt.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Primärhebel als sogenannter Außenhebel ausgeführt, der den Sekundärhebel als sogenannten Innenhebel zumindest abschnittsweise umfasst. Denkbar ist auch, den Primärhebel als Innenhebel auszuführen, der vom Sekundärhebel als Außenhebel zumindest abschnittsweise umfasst 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 längsgeschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebels in einem ersten Betriebszustand,
- 2 eine längsgeschnittene Teilansicht des schaltbaren Schlepphebels in einem zweiten Betriebszustand,
- 3 eine perspektivisch längsgeschnittene Teilansicht des schaltbaren Schlepphebels in einem Montagezustand,
- 4 einen Teilquerschnitt des schaltbaren Schlepphebels im Bereich des Koppelelements und des Führungsstifts.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der in 1 und 2 jeweils in einer Teilansicht dargestellte erfindungsgemäße schaltbare Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist einen Primärhebel 1 und einen an diesem verschwenkbar abgestützten Sekundärhebel 2 auf. Der schaltbare Schlepphebel ist an seinem abstützseitigen Hebelendbereich entlang der Hebellängsachse geschnitten dargestellt. Dort ist in einem Gehäuse 3 am Primärhebel 1 ein Koppelmechanismus integriert, der ein in einer Bohrung 4 zum Schalten verschiebbar angeordnetes Koppelelement 5 umfasst, durch das Primär- und Sekundärhebel 1, 2 koppelbar sind. An der Hebelunterseite des Gehäuses 3 ist der Primärhebel 1 mit einer kalottenförmigen Abstützfläche an einem nicht dargestellten Abstützelement in der Bildebene schwenkbeweglich abstützbar. Das Koppelelement 5 weist an seinem koppelseitigen Endabschnitt eine am Außendurchmesser stufig abgesetzte Abflachung 6 auf. Diese bildet am koppelseitigen Ende zugleich eine Koppelfläche zum Koppeln mit einer Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 an der Hebelunterseite eines freien Endes des Sekundärhebels 2.
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Das Koppelelement 5 wird durch einen zylindrischen 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 Primärhebels 1 verschiebbar geführt und abgedichtet ist (1). An seinem koppelseitig nach radial innen gestuft abgesetzten Endabschnitt bildet das Koppelelement 5 die Abflachung 6 mit der planen Koppelfläche am koppelseitigen Ende zum Koppeln mit dem Sekundärhebel 2 (1).
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Zur Verdrehsicherung des Koppelelements 5 in der Bohrung 4 ist ein Führungsstift 8 vorgesehen. Dieser ist korrespondierend zur Abflachung 6 am Koppelelement 5 und senkrecht zu dieser in einem Durchgangsloch 9 am Gehäuse 3 mit geringfügigem Spiel angeordnet. Das Durchgangsloch 9 ist als Durchgangsbohrung zwischen der Außenseite des Primärhebels an der Hebeloberseite des Gehäuses 3 und der Bohrung 4 ausgebildet.
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Die Mittelachse 15 des Führungsstifts 8 und des Durchgangslochs 9 ist senkrecht zur Längs- bzw. Verschiebeachse 16 des Koppelelements 5 ausgerichtet. Das Durchgangsloch 9 verläuft als Durchgangsbohrung, zwischen der Hebeloberseite an der Außenoberfläche des Gehäuses 3 und dem Innendurchmesser eines nach innenabgesetzten koppelseitigen Endabschnitts der Bohrung 4. Durchgangsloch 9 und Führungsstift 8 sind dabei senkrecht zur Abflachung 6 am Koppelelement 5 angeordnet. Der Führungsstift 8 steht mit einem inneren Ende am Innendurchmesser der Bohrung 4 vor bzw. ragt in diese hinein. Er weist am inneren Ende stirnseitig eine Kontaktfläche 10 auf, die planparallel zur Abflachung 6 des Koppelelements 5 ausgerichtet ist. Mit der Kontaktfläche 10 liegt der Führungsstift 8 zur Führung an der Abflachung 6 auf. Auf diese Weise wird das Koppelelement 5 während einer Verschiebung desselben in der Bohrung 4 an der Abflachung 6 durch den Führungsstift 8 mit der Kontaktfläche 10 verdrehgesichert im Gleitkontakt geführt und dadurch an einer Drehung um seine Längsachse bzw. Verschiebeachse 16 gehindert. Durch die Verdrehsicherung wird eine genaue Lagezuordnung bzw. Ausrichtung der Abflachung 6 mit der Koppelfläche zur Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 am Sekundärhebel 2 im Koppelfall gewährleistet.
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Der Führungsstift 8 ist an seinem am Innendurchmesser der Bohrung 4 vorstehenden inneren Endes am Außendurchmesser gegenüber dem Innendurchmesser des Durchgangslochs 9 aufgeweitet. Hierdurch wird am inneren Ende des Führungsstifts 8 eine große stirnseitige Kontaktfläche 10 zur Anlage an der Abflachung 6 und Führung des Koppelelements 5 erreicht. Die Aufweitung ermöglicht zugleich eine Sicherung des Führungsstifts 8 am inneren Ende des Durchgangslochs 9 gegen ein Herausfallen aus dieser an deren äußerem Ende an der der Außenoberfläche des Gehäuses 3.
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Da der Führungsstift 8 im Durchgangsloch 9 mit vorbestimmten geringfügigem radialem Spiel beweglich angeordnet ist, liegt er nur durch Wirkung der Schwerkraft mit der Kontaktfläche 10 an der Abflachung 6 auf. Hierdurch wird ein Verkanten bei der Führung während des Verschiebens des Koppelelements 5 in der Bohrung 4 vermieden und die Reibung minimiert. Zudem wird die Montage erleichtert und eine Überbeanspruchung der Bauteile während dieser vermieden.
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Der Führungsstift 8 ist einfach an die Einbauverhältnisse, insbesondere an die Höhe der Abflachung 6 am Koppelelement 5 anpassbar. Auch ist die Verwendung unterschiedlicher Herstellungstoleranzen zwischen Koppelelement 5 und Führungsstift 8 sowie zwischen diesem und dem Durchgangsloch 9 am Gehäuse 3 einfach möglich.
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Der Primärhebel 1 ist hier besonders vorteilhaft als sogenannter Außenhebel ausgeführt, der den Sekundärhebel 2 als sogenannten Innenhebel zumindest abschnittsweise umfasst. Am Sekundärhebel ist eine angedeutete Nockenrolle zum Abgriff einer Nockenhubbetätigung von einer nicht dargestellten Nockenwelle angeordnet.
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Das Koppelelement 5 ist in der Bohrung 4 zwischen einer Verriegelungsstellung, gezeigt in 1, und einer Entriegelungsstellung, gezeigt in 2, hin und her verschiebbar. In der Verriegelungsstellung, die der Ausgangsstellung entspricht, sind Primär- und Sekundärhebel 1, 2 miteinander gekoppelt. Durch Hydraulikmittelbeaufschlagung aus einer Hydraulikmittelbohrung an der Hebelunterseite zugewandten Seite der Bohrung 4 ist das Koppelelement 5 aus der Primär- und Sekundärhebel 1, 2 koppelnden Ausgangs- bzw. Verriegelungsstellung (1) in die diese entkoppelnde Entriegelungsstellung (2) verschiebbar. Dabei steht die Hydraulikmittelbohrung in unmittelbarer Hydraulikmittelverbindung mit der der kalottenförmigen Abstützfläche an der Hebelunterseite des Gehäuses 3 zur schwenkbeweglichen Abstützung des Primärhebels 1. Als Hydraulikmittel wird üblicherweise Drucköl aus dem Motorölkreislauf der Brennkraftmaschine verwendet.
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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 diesem zum unteren Bildrand in 2 durchschwingen und führt eine Leerhubbewegung als sogenannte Lost-Motion-Bewegung aus, bei der am Sekundärhebel 2 kein Hub übertragen wird. Die Rückstellung in die dargestellte unverschwenkte Grundstellung erfolgt am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels 1 angedeutete Drehfedermittel, die Primär- und Sekundärhebel 1, 2 in die Grundstellung gegeneinander vorspannen. Der Sekundärhebel 2 ist so durch das Koppelelement 5 zu- oder abschaltbar, wodurch eine Ventilhubumschaltung oder eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung möglich ist.
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An einem nicht dargestellten ventilseitigen Hebelendbereich weist der schaltbare Schlepphebel zumindest eine Ventilkontaktfläche zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine auf. Am ventilseitigen Hebelendbereich ist zugleich der Sekundärhebel 2 am Primärhebel 1, beispielsweise über eine Befestigungsachse, schwenkbeweglich abgestützt.
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Der Koppelmechanismus umfasst weiterhin in der Bohrung 4 angeordnete Rückstellfedermittel 11, die das Koppelelement 5 in die Verriegelungsstellung gemäß 1 vorspannen. Die Rückstellfedermittel 11 sind als Schraubendruckfeder mit einem Ende an einem in der Bohrung 4 angeordneten Federteller 12 und mit dem anderen Ende in einer Sachlochbohrung am vom koppelseitigen Ende abgewandten stirnseitigen Ende des Koppelelements 5 abgestützt. Der Federteller 12 ist über einen Sicherungs- bzw. Sprengring 13 in der Bohrung 4 fixiert. Diese ist als am Innendurchmesser mehrfach gestufte Durchgangsbohrung ausgeführt und verläuft längs durch das Gehäuse 3 zwischen einem äußeren Ende am stirnseitigen abstützseitigen Hebelende des Primärhebels 1 und dem koppelseitigen inneren Ende verläuft. Letzteres liegt dem freien Ende des Sekundärhebels 2 im Koppelfall gegenüber, an dem die Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 zum Koppeln mit dem Koppelelement 5 ausgebildet ist. Das Koppelelement 5, die Rückstellfedermittel 11, der Federteller 12 und der Sicherungsring 13 sind in der gestuften Bohrung 4 angeordnet. Federteller 12 und der Sicherungsring 13 sind dabei in einem dem äußeren Ende der Bohrung 4 zugewandten aufgeweiteten Endabschnitt der Bohrung 4 angeordnet.
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3 zeigt die Montage des Führungsstifts 8 im Durchgangsloch 9 im Gehäuse 3 des Primärhebels 1. Der Führungsstift 8 wird, wie durch einen ersten Pfeil angedeutet, mit seinem schmalen äußeren Ende in das innere Ende des Durchgangslochs 9 am Innendurchmesser der Bohrung 4 eingesteckt. Danach wird das Koppelelement 5 am äußeren Ende der Bohrung 4 mit seinem koppelseitigen Ende eingeführt, wie durch einen zweiten Pfeil angedeutet. Nachdem das Koppelelement 3 in der Bohrung 4 montiert ist, liegt der Führungsstift 8 mit der Kontaktfläche 10 an seinem inneren Ende auf der Abflachung 6 am Außendurchmesser des Koppelelements 5 auf und ist auf diese Weise im Durchgangslochs 9 gehalten und gegen ein Herausfallen gesichert.
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In 4 ist der schaltbare Schlepphebel in einem teilgeschnittenen Ausschnitt im Bereich der Abflachung 6 des Koppelelements 5 und dem im Durchgangsloch 9 angeordneten Führungsstift 8 dargestellt. Das Durchgangsloch 9 erstreckt sich ausgehend von der Hebeloberseite der Außenoberfläche des Gehäuses 3 des Primärhebels in Richtung der Hebelunterseite bis zum Innendurchmesser der Bohrung 4. Das Durchgangsloch 9 kann beispielsweise ausgehend von einem planen Flächenabschnitt 14 an der Hebeloberseite an der Außenoberfläche des Gehäuses 3 durch Bohren hergestellt werden. Der plane Flächenabschnitt 14 ist hierbei parallel zur Abflachung 6 und zu der auf dieser aufliegenden Kontaktfläche 10 des Führungsstifts 8 sowie im Koppelfall (1) parallel zur Anlage- bzw. Mitnehmerfläche 7 am Sekundärhebel 2 ausgeführt. Dadurch ist die Mittelachse 15 des Durchgangslochs 9 und des in dieser angeordneten Führungsstifts 8 normal zur Abflachung 6 bzw. in Flächennormalenrichtung dieser ausgerichtet. Auf diese Weise wird durch den Kontakt zwischen der Kontaktfläche 10 des Führungsstifts 8 und der Abflachung 6 des Koppelelements 5 eine Verdrehung aus der dargestellten Lage vermieden. Der Führungsstift 8 schließt mit seinem äußeren stirnseitigen Ende bündig mit dem Flächenabschnitt 14 an der Hebeloberseite an der Außenoberfläche des Gehäuses 3 ab. Die Mittelachse 15 des Führungsstifts 8 ist senkrecht zur Längs- bzw. Verschiebeachse 16 des Koppelelements 5 ausgerichtet und schneidet diese. Dadurch liegt der Führungsstift 8 mit der Kontaktfläche 10 symmetrisch zur Längs- bzw. Verschiebeachse 16 des Koppelelements 5 an der Abflachung 6 desselben auf, wodurch eine gleichmäßige Führung an dieser erreicht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Primärhebel
- 2
- Sekundärhebel
- 3
- Gehäuse
- 4
- Bohrung
- 5
- Koppelelement
- 6
- Abflachung
- 7
- Anlage- bzw. Mitnehmerfläche
- 8
- Führungsstift
- 9
- Durchgangsloch
- 10
- Kontaktfläche
- 11
- Rückstellfedermittel
- 12
- Federteller
- 13
- Sicherungsring
- 14
- Oberflächenabschnitt
- 15
- Mittelachse
- 16
- Längs- bzw. Verschiebeachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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