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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 102 57 705 A1 ist ein Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Schlepphebel weist einen Außen- und einen Innenhebel auf, die relativ zueinander verschwenkbeweglich angeordnet und über verlagerbare Koppelmittel miteinander koppelbar sind. Die Verlagerung der Koppelmittel für den Koppelfall bzw. für den Entkoppelfall wird durch Servomittel wie Hydraulikmittel und für den Entkoppelfall bzw. für den Koppelfall durch Beaufschlagungsmittel wie zumindest eine Druckfeder realisiert. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass bei der Verlagerung der Koppelmittel durch Hydraulikmittelbeaufschlagung ein erhöhter Hydraulikdruck mit entsprechend erhöhter Pumpenleistung und erhöhtem Energieaufwand erforderlich ist. Zudem können andere Verbraucher, wie z.B. ein Nockenwellenversteller, im Betrieb starke Einbrüche des Hydraulikmittelrucks verursachen, wodurch es zur ungewollten Verlagerung der Koppelmittel und damit zum ungewollten Umschalten kommen kann. Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Schaltzustand der Koppelmittel und damit der Schaltzustand des Schlepphebels nicht gehalten werden, wenn der Motor abgeschaltet wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Start-Stopp-Automatik aktiviert ist. Generell ist eine Tendenz zu verzeichnen, den von der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellten Hydraulikmitteldruck bzw. den Öldruck immer geringer einzustellen. Dadurch werden im Betrieb von anderen hydraulischen Komponenten verursachte Einbrüche des Hydraulikmitteldrucks immer häufiger. Außerdem wird der nutzbare Druckunterschied zwischen dem aktvierten und deaktivierten Schaltzustand geringer.
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Diverse Motorenhersteller zeigen daher nur geringe Akzeptanz gegenüber rein hydraulisch schaltbaren Ventiltriebkomponenten und bevorzugen mechanisch schaltbare Konzepte. In derzeitigen Konzepten, wie beispielsweise in
DE 10 2017 101 792 A1 beschrieben werden die Schlepphebel seitlich von einer Aktorik betätigt, durch die die eigentliche Schaltbewegung erzeugt wird. Problematisch ist dabei die aufwendige Montage des Verriegelungsmechanismus an beiden Seiten des Hebels, die zudem keine oder nur eine sehr schwierige Demontage zulässt. Außerdem ist eine Anordnung von Sicherungselementen zur seitlichen Sicherung des Verriegelungsmechanismus im Hebel erforderlich.
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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 Aufbaus und seiner 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 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 schwenkbeweglich abgestützten Sekundärhebel vorgeschlagen. Primär- und Sekundärhebel sind zum Schalten durch ein in einer Bohrung verschiebbar angeordnetes Koppelelement koppelbar. Dieses ist durch ein in einer die Bohrung schneidenden Querbohrung angeordneten durch eine Stellbewegung betätigbaren Schaltmechanismus zum Schalten verschiebbar, wobei dieser in der Querbohrung von einem Ende derselben ausgehend als mehrteiliges System an einer Hebellängsseite des Schlepphebels montier- und demontierbar. Zudem wird bei der Herstellung der Zerspanungsaufwand reduziert.
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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 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 und 3 verschiedene geschnittene Teilansichten des Schlepphebels an einem abstützseitigen Hebelendbereich,
- 4 einen erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebel in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 5 bis 7 verschiedenen geschnittene Teilansichten des Schlepphebels aus 1 am abstützseitigen Hebelendbereich
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der in 1 bis 3 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellte erfindungsgemäße schaltbare Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist einen sogenannten Primärhebel 1 und einen an diesem schwenkbeweglich abgestützten sogenannten Sekundärhebel 2 auf. An einem abstützseitigen Hebelendbereich ist der Primärhebel 1 an der Hebelunterseite über eine kalottenförmige Auflagefläche 3 an der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Zylinderkopf derselben, schwenkbeweglich abstützbar. Primär- und Sekundärhebel 1, 2 sind zum Schalten durch ein in einer am abstützseitigen Hebelendbereich in Hebellängsrichtung verlaufenden Bohrung 4 verschiebbar angeordnetes Koppelelement 5 koppelbar (2 und 3). Die Bohrung 4 verläuft in einem Gehäuseabschnitt 6 am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels 1 zwischen dem abstützseitigen Hebelende und einem koppelseitigen Ende des Gehäuseabschnitts 6 durchgehend. Das koppelseitige Ende der Bohrung 4 liegt einem verschwenkbaren freien Ende 7 des Sekundärhebels 2 in unverschwenkter Grundstellung desselben gegenüber. Eine Querbohrung 8 erstreckt sich am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels 1 zwischen den Hebellängsseiten desselben durchgehend senkrecht zur Bohrung 4 und schneidet diese im Bereich des abstützseitigen Hebelendes. Das Koppelelement 5 ist durch einen in der Querbohrung 8 angeordneten durch eine Stellbewegung einer nicht dargestellten Aktorik mit insbesondere einem elektromechanischen Aktor betätigbaren Schaltmechanismus zum Schalten verschiebbar. Dieser umfasst ein in der Querbohrung 8 in dieser gegen die Federkraft von Rückstellfedermitteln 20 verschiebbar angeordnetes Schaltelement 9, das im Bereich der Bohrung 4 über eine 90° Umlenkverbindung 10 mit dem Koppelelement 5 zum Schalten desselben verschiebbar verbunden ist.
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Das Koppelelement 5 ist als zylindrischen Bolzen ausgeführt, der an einem koppelseitigen Ende 11 aus der Bohrung 4 herausschiebbar und mit dem freien Ende 7 des Sekundärhebels 2 koppelbar ist. An seinem vom koppelseitigen Ende 11 abgewandten Endabschnitt ist es an seiner Unterseite mit einer planen Auflagefläche 12 stufig abgeflacht ist. Mit dieser liegt er an der Umlenkverbindung 10 auf einer korrespondierenden planen Auflagefläche 13 des Schaltelements 9 verschiebbar auf (2), das als halbzylindrischer Bolzen ausgeführt und an seiner abgeflachten Oberseite die Auflagefläche 13 bildet. Im Bereich der Auflageflächen 12, 13 sind Koppelelement 5 und Schaltelement 9 über einen senkrecht zu den Auflageflächen 12, 13 angeordneten Stift bzw. Nadel 14 verbunden, der mit einem Ende in eine Bohrung 15 am Schaltelement 9 und mit dem anderen Ende in eine in das Koppelelement 5 integrierte Führungsnut 16 eingreift (3). Diese ist an der Auflagefläche 12 am Koppelelement 5 ausgebildet und verläuft von einer Seitenflanke des Koppelelements 5 ausgehend schräg zur Längs- bzw. Verschiebeachse des Koppelelements 5 geneigt und bildet ein geschlossenes Ende als Anschlag für den Stift 14. Hierdurch sind Koppelelement 5 und Schaltelement 9 an der Umlenkverbindung 10 verschiebbar zueinander mit einer 90°-Umlenkung der Schubbewegung quergekoppelt. Auf diese Weise ist durch eine Schubbewegung des Schaltelements 9 in der Querbohrung 8 das Koppelelement 5 zum Schalten in der Bohrung 4 hin und her verschiebbar.
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Das Schaltelement 9 ragt mit einem betätigungsseitigen Ende 17 an einem Ende 18 der Querbohrung 8 an einer Hebellängsseite des Primärhebels 1 vorstehend heraus. Am betätigungsseitigen Ende 17 ist es von einem nicht dargestellten Aktor betätigbar. Am vom betätigungsseitigen Ende 1 abgewandten inneren Ende 19 des Schaltelements 9 sind in der Querbohrung 8 Rückstellfedermittel 20, hier eine Schraubendruckfeder, angeordnet. Diese stützt sich in Verschieberichtung des Schaltelements 9 mit einem Federende an der Stirnseite des inneren Endes 19 desselben und mit dem anderen Federende an einem in einer radialen Nut am Innendurchmesser der Querbohrung 8 angeordneten Sicherungsring 21 ab.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist eine einseitige Montage und Demontage des Schaltelements 9, der Rückstellfedermittel 20 und des Sicherungsrings 21 am vom Ende 18 abgewandten hebellängsseitigen Ende 22 der Querbohrung 8, d.h. von einer Hebellängsseite des Primärhebels 1 möglich. Da an der Umlenkverbindung 10 die Führungsnut 16 von der den Rückstellfedermitteln 20 zugewandten Seitenflanke des Koppelelements 5 ausgeht, kann das Schaltelement 9 mit dem vormontierten Stift 14 am Ende 22 der Querbohrung 8 eingesteckt und in die Führungsnut 16 am von der besagten Seitenflanke des Koppelelements 5 gelegenen Ende eingefädelt werden. Dabei sind Koppelelement 5 und Schaltelement 9 an den planen Auflageflächen 12, 13 und mit dem in die Führungsnut 16 eingreifenden Stift 14 in der Bohrung 4 bzw. der Querbohrung 7 verschiebbar geführt. Anschließend können die Rückstellfedermittel 20 und der Sicherungsring 21 am Ende 22 der Querbohrung 8 montiert werden, wodurch das Schaltelement 9 in dieser in Verschieberichtung einerseits durch den Sicherungsring 12 und andererseits durch den Stift 14 in der Führungsnut 16 gegen ein Herausfallen gesichert ist.
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Zum Schalten des Schlepphebels wird durch einen nicht dargestellten Aktor, beispielsweise eine Schubleiste oder -stange, eine in Hebelquerrichtung bzw. in Verschieberichtung des Schaltelements 9 wirkenden Betätigungskraft an dem an der Hebellängsseite vorstehenden Ende 17 des Schaltelements 9 durch einen Aktor aufgebracht. Dadurch ist es in der Querbohrung 7 gegen die Federkraft der Rückstellfedermittel 21 verschiebbar. Die Schubbewegung des Schaltelements 9 ist an der 90° Umlenkverbindung 10 über den Stift 14 in der Führungsnut 16 in eine um 90° versetzt zur Schubbewegung des Schaltelements 9 gerichtete Verschiebung des Koppelelements 5 in der Bohrung 4 zum Schalten übertragbar. Auf diese Weise ist der Schlepphebel über das Schaltelement 9 am betätigungsseitigen Ende 18 an einer Hebellängsseite quer zur Hebellängsachse aktuierbar.
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Zum Koppeln von Primär- und Sekundärhebel 1, 2 ist das Koppelelement 5 mit seinem gestuft abgesetzten koppelseitigen Ende 11 aus dem koppelseitigen Ende der Bohrung 4 heraus und mit der am Ende 11 gebildeten Koppelfläche an einer korrespondierenden Mitnahme- und Anlagefläche am in unverschwenkter Grundstellung gegenüberliegenden freien Ende 7 es Sekundärhebels 2 anlegbar. Zum Rückschalten des Schlepphebels in die Grundstellung wird die Betätigungskraft am betätigungsseitigen Ende 17 des Schaltelements zurückgenommen, beispielsweise durch Deaktivierung des Aktors, wodurch das Schaltelement 9 durch die Federkraft der Rückstellfedermittel 20 in der Querbohrung 8 in die Ausgangsstellung zurückgeschoben wird. Hierbei wird der Stift 14 an der Umlenkverbindung 9 in der Führungsnut 14 in die Ausgangsstellung zurückgeschoben und das Koppelelement 5 mit dem koppelseitigen Ende 11 aus der Bohrung 4 zum Koppeln von Primär- und Sekundärhebel 1, 2 wieder herausgeschoben und der Schlepphebel wieder in die verriegelte Grundstellung geschaltet.
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4 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebels, bei dem im Unterschied zu ersten Ausführungsbeispiel der Schaltmechanismus ein in der Querbohrung 24 verschiebbares mehrteiliges Schaltelement 23 aufweist. Die Querbohrung 24 ist an ihrem betätigungsseitigen Ende 25 mit einem an einem radialen Ringabsatz gebildeten Anschlag 26 stufig am Innendurchmesser abgesetzt. Das Schaltelement 23 besteht aus einem Betätigungselement 27 und einem Übertragungselement 28. Betätigungselement 27 und Übertragungselement 28 sind in der Querbohrung 24 verschiebbar hintereinander angeordnet und als einfach abgesetzte zylindrische Bolzen ausgeführt. Das Betätigungselement 27 ist an einem betätigungsseitigen Endabschnitt mit einem Ringabsatz 29 am Außendurchmesser eingezogen und mit einem betätigungsseitigen Ende 30 am Ende 25 der Querbohrung 24 herausgeführt. Dort steht es an einer Hebellängsseite des Primärhebels 1 vor. Dabei ist das Betätigungselement 27 mit dem Ringabsatz 29 am Anschlag 25 in der Querbohrung 24 in unbetätigter Stellung angelegt. Das Übertragungselement 28 ist mit einem betätigungsseitigen Ende 31 stirnseitig am Betätigungselement 27 anliegend im Bereich der die Querbohrung 24 senkrecht schneidenden Bohrung 4 angeordnet. Es bildet an seinem vom Betätigungselement 27 abgewandten zylindrisch ausgeführten Ende 32 an der Stirnseite eine plane kreisförmige Auflagefläche 33, an der die bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen in der Querbohrung 26 am Ende 22 derselben über einen Sicherungsring 21 gesicherten Rückstellfedermittel 20 mit einem Federende abgestützt sind. Das Übertragungselement 28 ist im Bereich der Bohrung 4 über eine 90° Umlenkverbindung 34 mit dem Koppelelement 5 zum Schalten desselben verschiebbar verbunden. Hierzu ist es nahe seinem federseitigen Ende 32 mit einem Absatz am Außendurchmesser eingezogen und bis zu seinem betätigungsseitigen Ende 31 hin halbzylindrisch abgeflacht ausgeführt (6). Es bildet auf diese Weise an der Oberseite eine plane Auflagefläche 35.
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Das in der Bohrung 4 verschiebbar geführte Koppelelement 5 ist an seinem vom koppelseitigen Ende 11 abgewandten Endabschnitt an der stufig abgeflachten Unterseite mit einer planen Auflagefläche 36 ausgeführt. Mit dieser liegt es an der Umlenkverbindung 34 auf der korrespondierenden Auflagefläche 35 des Übertragungselement 28 verschiebbar auf.
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Im Bereich der Auflageflächen 35, 36 sind Koppelelement 5 und Übertragungselement 28 über einen senkrecht zu den Verschieberichtungen derselben angeordneten Stift bzw. Nadel 37 verbunden, der mit einem Ende in eine Bohrung 38 am Koppelelement 5 und mit dem anderen Ende in eine in das Übertragungselement 28 integrierte Führungsnut 39 an der Auflagefläche 35 eingreift (6). Die Führungsnut 39 verläuft vom betätigungsseitigen Ende 31 des Übertragungselements 28 ausgehend an einem ersten Abschnitt 40 in Verschieberichtung desselben. Ein unmittelbar sich an den ersten Abschnitt 40 anschließender zweiter Abschnitt 41 erstreckt sich schräg zur Längs- bzw. Verschiebeachse des Koppelelements 5 geneigt und bildet ein geschlossenes Ende als Anschlag für den Stift 37. Auf diese Weise sind Koppelelement 5 und Übertragungselement 28 an der Umlenkverbindung 34 verschiebbar zueinander quergekoppelt mit einer 90°-Umlenkung der Schubbewegung.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist eine einseitige Montage und Demontage des Schaltelements 23 mit dem Betätigungs- und Übertragungselement 27, 28, den Rückstellfedermitteln 20 und dem Sicherungsrings 21 am vom betätigungsseitigen Ende 25 abgewandten hebellängsseitigen Ende 22 der Querbohrung 24 möglich. Da an der Umlenkverbindung 34 die Führungsnut 39 von betätigungsseitigen Ende 31 des Übertragungselements 28 ausgeht, kann dieses am Ende 22 der Querbohrung 24 eingesteckt und mit dem am Koppelelement 5 vormontierten Stift 37 und in die Führungsnut 16 eingefädelt werden. Dabei sind Koppelelement 5 und Übertragungselement 28 an den Auflageflächen 12, 13 und mit dem in die Führungsnut 39 eingreifenden Stift 37 in der Bohrung 4 bzw. der Querbohrung 24 verschiebbar geführt. In montiertem Zustand ist das Schaltelement 23 bzw. sind Betätigungs- und Übertragungselement 27, 28 in dieser in Verschieberichtung einerseits durch den Sicherungsring 21 und die Rückstellfedermittel 20 und andererseits durch den Anschlag 26 in der Querbohrung 24 gegen ein Herausfallen gesichert ist.
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Auf diese Weise ist der Schaltmechanismus in der Querbohrung 24 mit einem mehrteiligen Schaltelement 23 von einer Hebellängsseite des Primärhebels montierbar. Die Auflage der Rückstellfedermittel 20 am Schaltelement 23 ist durch die an der Stirnseite des zylindrisch ausgeführten Endes 32 des Übertragungselements 28 gebildete plane kreisförmige Auflagefläche 33 optimiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Primärhebel
- 2
- Sekundärhebel
- 3
- Auflagefläche
- 4
- Bohrung
- 5
- Koppelelement
- 6
- Gehäuseabschnitt
- 7
- Ende
- 8
- Querbohrung
- 9
- Schaltelement
- 10
- Umlenkverbindung
- 11
- Ende
- 12
- Auflagefläche
- 13
- Auflagefläche
- 14
- Stift, Nadel
- 15
- Bohrung
- 16
- Führungsnut
- 17
- Ende
- 18
- Ende
- 19
- Ende
- 20
- Rückstellfedermittel
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Ende
- 23
- Schaltelement
- 24
- Querbohrung
- 25
- Ende
- 26
- Anschlag
- 27
- Betätigungselement
- 28
- Übertragungselement
- 29
- Ringabsatz
- 30
- Ende
- 31
- Ende
- 32
- Ende
- 33
- Auflagefläche
- 34
- Umlenkverbindung
- 35
- Auflagefläche
- 36
- Auflagefläche
- 37
- Stift, Nadel
- 38
- Bohrung
- 39
- Führungsnut
- 40
- Abschnitt
- 41
- Abschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10257705 A1 [0002]
- DE 102017101792 A1 [0003]
