DE102018101868A1

DE102018101868A1 - Schaltbarer Schlepphebel

Info

Publication number: DE102018101868A1
Application number: DE102018101868.1A
Authority: DE
Inventors: Oliver Popp
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2019-08-01
Also published as: CN111655979A; US20210115818A1; CN111655979B; WO2019144985A1; US11092043B2

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Schlepphebel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenhebel (2), zwischen dessen Armen (3) ein Innenhebel (4) aufgenommen ist, wobei Außen- und Innenhebel (2, 4) auf einer Schwenkachse (5) sitzen und durch Koppelschiebermittel (6) miteinander verbindbar sind, wobei an einer Unterseite (7) des Innenhebels (4) an einem Ende (8) eine Gaswechselventilanlage (9) und an einem anderen Ende (28) eine Stützfläche (10) appliziert sind, wobei Innen- und Außenhebel (4, 2)) an einer Oberseite (11) Nockenanlaufflächen (27, 12) haben und zwischen diesen ein Nockenrückstellfedermittel (13) eingespannt ist, welches eine aufrecht verlaufende Schraubendruckfeder ist sowie in einer in Hebellängsrichtung gesehen unmittelbar nach der Stützfläche (10) liegenden Aufnahme (14) des Innenhebels (4) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenhebel, zwischen dessen Armen relativ hierzu beweglich ein Innenhebel aufgenommen ist, wobei Außen- und Innenhebel auf einer Schwenkachse sitzen und durch Koppelschiebermittel miteinander verbindbar sind, wobei an einer Unterseite des Schlepphebels an einem Ende eine Gaswechselventilanlage und an einem anderen Ende eine Stützfläche appliziert sind, wobei wenigstens einer der Hebel (Innen- oder Außenhebel)) an einer Oberseite eine Nockenanlauffläche hat und zwischen diesen ein Nockenrückstellfedermittel eingespannt ist, welches wenigstens eine aufrecht verbaute Schraubendruckfeder ist.
Ein gattungsgemäßer Schlepphebel, hier als Hubumschalter vorliegend, geht aus der DE 10 2005 048 984 A1 hervor. Dessen aufrecht verbautes Nockenrückstellfedermittel (Schraubendruckfeder), auch Lost-Motion-Feder genannt, liegt hier am einen Ende bei der Ventilschaftanlage. Die Schraubendruckfeder ist zwischen einem von der Oberseite abstehenden Kragarm des Innenhebels und einem Querbalken des Außenhebels eingespannt. Zur Verlagerung der Koppelschiebermittel in eine Richtung wird Hydraulikmitteldruck verwendet.
Nachteilig ist es zum einen, dass die Schraubendruckfeder am freien Schwenkende des Schlepphebels liegt. Somit ist das Massenträgheitsmoment unnötig erhöht. Zum anderen erfährt die Schraubendruckfeder keine ausreichende Führung und Fixierung oder es müssen aufwändige Maßnahmen hierfür getroffen werden. Gleichzeitig baut der Schlepphebel ventilseitig unnötig hoch, so dass es bei den heutigen kompaktbauenden Brennkraftmaschinen u. U. zu Kollisionsproblemen mit Umgebungsbauteilen kommen kann. Zudem wird festgestellt, dass aufgrund des vergleichsweise kurzen Hebelarms eine unnötig starke Schraubendruckfeder verbaut werden muss.
Aufgabe ist es daher, einen Schlepphebel wie vorgenannt zu kreieren, der hinsichtlich seines Bauraums und Massenträgheitsmoments verbessert ist und gleichzeitig einfach baut.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Nockenrückstellfedermittel in einer in Hebellängsrichtung gesehen unmittelbar nach oder vor der Stützfläche liegenden Aufnahme des Innenhebels geführt ist.
Somit liegt ein Schlepphebel ohne die vorgenannten Nachteile vor. Die Schraubendruckfeder steht nunmehr unmittelbar beim Schwenkzentrum des Schlepphebels in einer Bohrung oder ähnlich gearteten Öffnung. Somit ist die Masse des Schlepphebels an dessen einem freien Ende reduziert. Gleichzeitig erfährt die Feder eine einfache Führung und Lagerung. Der Hebel benötigt zudem weniger Bauhöhe.
Als Stützfläche ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, an eine kalottenförmige Einformung in der Unterseite des Innenhebels gedacht, über welche der Schlepphebel auf einem Kopf eines Abstützelements gelagert werden kann. Denkbar ist hierbei jedoch auch ein Drehgelenk oder dergleichen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Fortbildung der Erfindung sollen die Koppelschiebermittel einfach gesagt quer im Schlepphebel bei dessen Stützfläche verlaufen. Dies hilft zum einen Baulänge zu sparen. Zum anderen kommt eine externe, laterale Beaufschlagung über bspw. elektromagnetische Servomittel in wenigstens eine Verlagerungsrichtung der in Summe zumindest zwei Stifte als Koppelschiebermittel gut infrage. Hierfür ist ein direkter Aktorangriff an einer Außenstirn des in der Bohrung des Außenhebels sitzenden zweiten Stiftes denkbar und vorgesehen. Alternativ kann der zweite Stift bspw. auch von einem Übertragungsglied wie einer Federzunge kontaktiert sein, welche mit einer zentral elektromagnetisch operierten Schiebeschiene im Zylinderkopf verbunden ist.
Eine Rückstellung des Stiftpakets im Innen- und Außenhebel kann über Druckfederkraft bei Nockengrundkreisdurchlauf erfolgen, welche Druckfeder dem ersten Stift vorgelagert ist oder diesen umfasst. Alternativ können auch beide Verlagerungsbewegungen des Stiftpakets über ein elektromagnetisches Servomittel erfolgen.
Eine einfache Maßnahme einer „Einspannung“ des aufrechten Nockenrückstellfedermittels ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach sitzt es mit seinem unteren Ende auf einem Grund oder einem Ringkragen dessen Bohrung im Innenelement. Ggf. kann die Bohrung auch durchgehend sein und es ist ein nachträglich applizierter Sicherungsring o. dgl. als untere Anlage vorgesehen. Die obere Einspannung der Nockenrückstellfeder erfolgt zweckmäßigerweise an einer Unterseite eines Querbügels des Außenhebels, welcher Querbügel von dessen Armen ausgeht und die Oberseite des Innenhebels überspannt.
In weiterer Fortbildung hiervon ist der Querbügel in Längsschlitzen des Innenhebels bei der Bohrung geführt und erfährt einen Anschlag an Grundflächen der Längsschlitze. Somit wird Bauhöhe gespart. Gleichzeitig erfolgt eine zusätzliche laterale Führung der beiden Hebelteile und es kann eine Ausdrehbegrenzung des Außen- gegenüber dem Innenhebel im Entkoppelmodus geschaffen werden.
Zur Zeichnung. Es zeigen:

• 1 eine räumliche Ansicht auf den Schlepphebel;
• 2 einen Längsschnitt hierdurch und
• 3 einen Querschnitt im Bereich dessen Koppelschiebermittel.

Die 1, 2 zeigen einen schaltbaren Schlepphebel 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, hier als Hubumschalter vorliegend.
Der Schlepphebel 1 hat einen kastenähnlichen Außenhebel 2, zwischen dessen Armen 3 relativ hierzu verschwenkbeweglich ein Innenhebel 4 liegt. Dabei hat der Außenhebel 2 an einer Oberseite 11 zwei als Gleitflächen vorliegende Nockenanlaufflächen 12 für Großhubnocken. Der Innenhebel 4 hingegen besitzt eine Rolle als Nockenanlauffläche 27 für einen Anlauf eines Niedrighubnockens.
Außen- und Innenhebel 2, 4 sitzen auf einer Schwenkachse 5 bei deren einem Ende 8. An einer Unterseite 7 des Innenhebels 4 (s. 2) bei dem einen Ende 8 ist eine Gaswechselventilanlage 9 dargestellt. An einem anderen Ende 28 hat der Innenhebel 4 eine als Kalotte vorliegende Stützfläche 10 zur Lagerung auf einem Abstützelement.
Außerdem ist in den 1, 2 ein als Schraubendruckfeder vorliegendes Nockenrückstellfedermittel 13 eingezeichnet. Dieses verläuft hierbei „aufrecht“, d. h. von der Oberin Richtung zu der Unterseite 11, 7 und sitzt in einer in Hebellängsrichtung vom einen zum anderen Ende 8, 28 gesehen unmittelbar nach der Stützfläche 10 liegenden, bohrungsähnlichen Aufnahme 14 des Innenhebels 4. Dabei ist die Schraubendruckfeder 13 einenends auf einem der Unterseite 7 zugewandten Ringkragen 23 abgestützt. Anderenends wirkt sie gegen einen die Arme 3 des Außenhebels 2 bei der Oberseite 11 verbindenden Querbügel 24. Dieser kann als separates Bauteil vorliegen und bspw. mit den oberen Längsseiten des Außenhebels 2 verschweißt sein. Alternativ kann der Querbügel 24 auch als einteiliger Bestandteil des Außenhebels 2 vorliegen.
Zur wahlweisen Kopplung / Entkopplung der beiden Hebel 2, 4 voneinander sind quer verlaufende Koppelschiebermittel 6 vorgesehen, welche unmittelbar oberhalb der Stützfläche 10 liegen. Dabei hat der Innenhebel 4 eine durchgehende Hauptbohrung 15 mit einem sich von Bohrungsende zu Bohrungsende durchgehend erstreckenden ersten Stift 17. Letztgenannter ist, wie näher aus 3 hervorgeht, von einem als Druckfeder vorliegenden Rückführmittel 29 umfasst und gem. 3 in Richtung zum hier rechts liegenden Arm 3 des Außenhebels 2 angefedert.
Die vorgenannte Hauptbohrung 15, welche gestuft zur Schaffung einer einenendigen Anlage für das Rückführmittel 29 ist, fluchtet in einer unverschwenkten Grundstellung von Innen- zu Außenhebel 4, 2 (Nockengrundkreisdurchlauf) zu je einer durchlaufenden Nebenbohrung 16 in den Armen 3 des Außenhebels 2. In der in 3 rechts gezeichneten Nebenbohrung 16 liegt ein weiterer Stift 18. Dessen abragende Außenstirn 19 hat eine Kontaktfläche für ein externes elektromagnetisches Verlagerungsmittel 20 für das Stiftpaket 18, 17 bei Nockengrundkreisdurchlauf nach innen. Hierbei ist eine Innenstirn 21 des weiteren Stiftes 18 im Außenhebel 2 als Kontaktfläche für eine gegenüberliegende Außenstirn 22 des ersten Stiftes 17 ausgebildet. Das externe Verlagerungsmittel 20 ist in 3 mit einem fett gezeichneten Pfeil angedeutet.
Wie aus den 2, 3 ersichtlich, ist der eingangs genannte Querbügel 24 in zwei sich diametral gegenüberliegenden und die Aufnahme 14 schneidenden Längsschlitzen 25 des Innenhebels 4 geführt. Ein jeweiliger Grund 26 bietet dem Außenhebel 2, wie gezeichnet, eine Ausdrehbegrenzung gegenüber dem Innenhebel 4 im Abkoppelmodus.
Eine Kopplung der beiden Hebelteile 2, 4 erfolgt in altbekannter Weise bei Nockengrundkreisdurchlauf, bei welchem die Hebelteile 2, 4 „unverspannt“ sind und deren Haupt- und Nebenbohrungen 15, 16 zueinander fluchten, so dass bei externer Beaufschlagung des weiteren Stiftes 18 dieser abschnittsweise in die Hauptbohrung 15 eingreift und hierbei den ersten Stift 17 abschnittsweise in die in 3 links gezeichnete Nebenbohrung 16 des linken Arms 3 verlagert.
Bezugszeichenliste

1): Schlepphebel
2): Außenhebel
3): Arm
4): Innenhebel
5): Schwenkachse
6): Koppelschiebermittel
7): Unterseite
8): eines Ende
9): Gaswechselventilanlage
10): Stützfläche
11): Oberseite
12): Nockenanlauffläche
13): Nockenrückstellfedermittel, Schraubendruckfeder
14): Aufnahme
15): Hauptbohrung
16): Nebenbohrung
17): erster Stift
18): weiterer Stift
19): Außenstirn
20): Verlagerungsm ittel
21): Innenstirn
22): Außenstirn
23): Ringkragen
24): Querbügel
25): Längsschlitz
26): Grund
27): Nockenanlauffläche
28): anderes Ende
29): Rückführmittel

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

DE 102005048984 A1 [0002]

Claims

Schaltbarer Schlepphebel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenhebel (2), zwischen dessen Armen (3) relativ hierzu beweglich ein Innenhebel (4) aufgenommen ist, wobei Außen- und Innenhebel (2, 4) auf einer Schwenkachse (5) sitzen und durch Koppelschiebermittel (6) miteinander verbindbar sind, wobei an einer Unterseite (7) des Schlepphebels (1) an einem Ende (8) eine Gaswechselventilanlage (9) und an einem anderen Ende (28) eine Stützfläche (10) appliziert sind, wobei wenigstens einer der Hebel (Innen- oder Außenhebel (4, 2)) an einer Oberseite (11) eine Nockenanlauffläche (27, 12) hat und zwischen diesen ein Nockenrückstellfedermittel (13) eingespannt ist, welches wenigstens eine aufrecht verbaute Schraubendruckfeder ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenrückstellfedermittel (13) in einer in Hebellängsrichtung gesehen unmittelbar nach oder vor der Stützfläche (10) liegenden Aufnahme (14) des Innenhebels (4) geführt ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelschiebermittel (6) unmittelbar bei der Stützfläche (10) quer zur Hebellängserstreckung verlaufen, wobei der Innenhebel (4) hierfür eine Hauptbohrung (15) hat, die in einer unverschwenkten Grundstellung von Innen- zu Außenhebel (4, 2) zu einer Nebenbohrung (16) in wenigstens einem der Arme (3) des Außenhebels (2) fluchtet und wobei in zumindest einer der Bohrungen (15, 16) wenigstens ein erster Stift (17) als Koppelschiebermittel sitzt, welcher zur Kopplung von Innen- mit Außenhebel (4, 2) abschnittsweise in die Bohrung (16, 15) des jeweils anderen Hebels (2, 4 verlagerbar ist.
Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Arme (3) des Außenhebels (2) eine Nebenbohrung (16) verläuft, wobei der erste Stift (17) in der Hauptbohrung (15) des Innenhebels (4) durchgeht, wobei in einer der Nebenbohrungen (16) des Außenhebels (2) ein weiterer Stift (18) sitzt, dessen Außenstirn (19) eine Kontaktfläche für ein externes Verlagerungsmittel (20) dieses nach innen und dessen Innenstirn (21) eine Kontaktfläche für eine Außenstirn (22) des ersten Stiftes (17) zur Übertragung der Verlagerungsbewegung aufweist.
Schlepphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Verlagerungsmittel (20) an der Außenstirn (19) des weiteren Stiftes (18) unmittelbar oder mittelbar angreifende elektromagnetische Aktormittel vorgesehen sind.
Schlepphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stift (17) von einer in der Hauptbohrung (15) des Innenhebels (4) sitzenden Schraubendruckfeder als Rückführmittel (29) für das Stiftpaket (17, 18) beaufschlagt ist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (14) des Innenhebels (4) für das als wenigstens eine Schraubendruckfeder ausgebildete Nockenrückstellfedermittel (13) eine Bohrung ist, gegen deren der Unterseite (7) zugewandten Grund oder Ringkragen (23) das Nockenrückstellfedermittel (13) einenends anliegt, wobei Letztgenanntes anderenends gegen einen die Arme (3) des Außenhebels (2) bei der Oberseite (11) verbindenden Querbügel (24) agiert.
Schlepphebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querbügel (24) in zwei sich diametral gegenüberliegenden und die Aufnahme (14) schneidenden Längsschlitzen (25) des Innenhebels (4) geführt ist, wobei deren jeweiliger Grund (26) dem Außenhebel (2) eine Ausdrehbegrenzung gegenüber dem Innenhebel (4) im Abkoppelmodus bietet.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (5) bei der Gaswechselventilanlage (9) an dem einen Ende (8) liegt, wobei die Arme (3) des Außenhebels (2) bei diesem einen Ende (8) auf die Hebellängsmittelebene zu eingerückt gegenüber deren restlichen Verlauf sind.