DE102018132562A1

DE102018132562A1 - Zwischenhebel eines variablen Ventiltriebs

Info

Publication number: DE102018132562A1
Application number: DE102018132562.2A
Authority: DE
Inventors: Katja Hoefler; Michael Kugler; Michael Kress; Joseph Brandl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-06-18
Also published as: CN211715192U

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zwischenhebel (14) eines variablen Ventiltriebs, mit einem Hebelkörper (16), der an seinem unteren Ende (18) einen Rampenkörper (22) mit einer stirnseitigen Rampenfläche (24) sowie einer seitlich angeordneten Anlagefläche (28) für einen Federschenkel (48) einer Rückstellfeder (46) und an seinem oberen Ende (20) eine Lagerbohrung (38) eines Schwenklagers (44) aufweist, und an dem dazwischen eine drehbar gelagerte Nockenrolle (42) zur Übertragung der Hubkurve eines zugeordneten Nockens (6) einer Nockenwelle (4) sowie des Stellweges einer zugeordneten Kurvenscheibe (10) einer Exzenterwelle (8) angeordnet ist. Zur Bauraumeinsparung und zur Erzielung einer hohen Stelldynamik des variablen Ventiltriebs (2) ist vorgesehen, dass der Hebelkörper (16) in Blechbauweise hergestellt ist und zwei von dem Rampenkörper (22) ausgehende, weitgehend zueinander parallel und nach oben gerichtete Seitenwände (32, 32') aufweist, dass zwischen den Seitenwänden (32, 32') die Nockenrolle (42) angeordnet ist, welche auf einem Achsbolzen (40) drehbar gelagert ist, der in zueinander koaxiale Achsbohrungen (34) der Seitenwände (32, 32') eingepresst ist, dass obere Endabschnitte (36, 36') der Seitenwände (32, 32') nach innen gekröpft sowie jeweils mit einer koaxialen Lagerbohrung (38, 38') des Schwenklagers (44) versehen sind, und dass die Endabschnitte (36, 36') der Seitenwände (32, 32') parallel aneinander anliegend angeordnet sowie miteinander verschweißt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwischenhebel eines variablen Ventiltriebs, mit einem Hebelkörper, der an seinem in Einbaulage unteren Ende einen Rampenkörper mit einer stirnseitigen Rampenfläche sowie einer seitlich angeordneten Anlagefläche für einen Federschenkel einer Rückstellfeder und an seinem in Einbaulage oberen Ende eine Lagerbohrung eines Schwenklagers aufweist, und an dem dazwischen eine drehbar gelagerte Nockenrolle zur Übertragung der Hubkurve eines zugeordneten Nockens einer Nockenwelle sowie des Stellweges einer zugeordneten Kurvenscheibe einer Exzenterwelle angeordnet ist.
In der DE 101 23 186 A1 ist ein bekannter variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors beschrieben, der eine Nockenwelle mit einer Nocke pro Gaswechselventil und einer Exzenterwelle mit einer Kurvenscheibe pro Gaswechselventil umfasst. Zwischen jeder Nocke und jeder Kurvenscheibe ist jeweils ein Zwischenhebel angeordnet, der an seinem in Einbaulage unteren Ende einen Rampenkörper mit einer stirnseitigen Rampenfläche und einer seitlich angeordneten Anlagefläche für einen Federschenkel einer Rückstellfeder aufweist. Die Rampenfläche steht in Kontakt mit der Abgriffrolle eines Schlepphebels, der einerseits an dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils anliegt und andererseits über ein hydraulisches Abstützelement an dem Zylinderkopf des Verbrennungskolbenmotors abgestützt ist. An seinem in der Einbaulage oberen Ende ist jeder der Zwischenhebel mit einer drehbar gelagerten Stell- und Stützrolle für den Stellkontakt mit der zugeordneten Kurvenscheibe der Exzenterwelle sowie zur Führung in einer kreisbogenförmigen Führungskulisse des Zylinderkopfes versehen. Dazwischen weist jeder der Zwischenhebel eine drehbar gelagerte Nockenrolle zum Abgriff der Hubkontur des zugeordneten Nockens der Nockenwelle auf.
Über eine Drehung der Exzenterwelle wird der Zwischenhebel durch den Stellkontakt der Stell- und Stützrolle mit der Kurvenscheibe um die Berührungsachse zwischen der Nocke der Nockenwelle und der Nockenrolle verschwenkt, wodurch bei einer Drehung der Nockenwelle der wirksame Kontaktbereich der Rampenfläche des Rampenkörpers mit der Abgriffrolle des Schlepphebels und damit die Hubkurve sowie insbesondere die Hubhöhe des zugeordneten Gaswechselventils bestimmt werden.
Verschiedene Ausführungen eines derartigen Zwischenhebels sind aus der DE 10 2011 003 898 A1 , der DE 10 2011 077 527 A1 und der DE 10 2012 222 373 A1 bekannt.
In einer Weiterbildung des bekannten Ventiltriebs gemäß 3, mit der eine geringere Bauhöhe des Ventiltriebs und damit des gesamten Zylinderkopfes erzielt wird, ist jeder der Zwischenhebel an seinem in der Einbaulage oberen Ende über ein Schwenklager schwenkbeweglich an dem Zylinderkopf gelagert und befindet sich über eine weitgehend mittig angeordnete Nockenrolle sowie eine fliegend gelagerte Zwischenrolle sowohl mit der zugeordneten Kurvenscheibe der Exzenterwelle als auch mit der zugeordneten Nocke der Nockenwelle in Stellverbindung.
Über eine Drehung der Exzenterwelle wird der Zwischenhebel durch den Stellkontakt der Nockenrolle über die Zwischenrolle mit der Kurvenscheibe um das Schwenklager verschwenkt, wodurch bei einer Drehung der Nockenwelle der wirksame Kontaktbereich der Rampenfläche des Rampenkörpers mit der Abgriffrolle des Schlepphebels und damit die Hubkurve sowie insbesondere die Hubhöhe des zugeordneten Gaswechselventils bestimmt werden.
Zur Einsparung von Bauraum und zur Erzielung einer hohen Stelldynamik des variablen Ventiltriebs lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zwischenhebel der eingangs genannten Bauart vorzustellen, der kompakte Abmessungen, insbesondere eine geringe Breite im Bereich des Schwenklagers, sowie eine geringe Masse beziehungsweise ein geringes Massenträgheitsmoment aufweist.
Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Hebelkörper in Blechbauweise hergestellt ist und zwei von dem Rampenkörper ausgehende, weitgehend zueinander parallel und nach oben gerichtete Seitenwände aufweist, dass zwischen den beiden Seitenwänden die Nockenrolle angeordnet ist, welche auf einem Achsbolzen drehbar gelagert ist, der in zueinander koaxiale Achsbohrungen der Seitenwände eingepresst ist, dass obere Endabschnitte der beiden Seitenwände nach innen gekröpft sowie jeweils mit einer koaxialen Lagerbohrung des Schwenklagers versehen sind, und dass die Endabschnitte der Seitenwände parallel aneinander anliegend angeordnet und miteinander verschweißt sind.
Die Erfindung betrifft einen Zwischenhebel eines variablen Ventiltriebs, mit einem Hebelkörper, der an seinem in Einbaulage unteren Ende einen Rampenkörper mit einer stirnseitigen Rampenfläche sowie einer seitlich angeordneten Anlagefläche für einen Federschenkel einer Rückstellfeder und an seinem in Einbaulage oberen Ende eine Lagerbohrung eines Schwenklagers aufweist, und an dem dazwischen eine drehbar gelagerte Nockenrolle zur Übertragung der Hubkurve eines zugeordneten Nockens einer Nockenwelle sowie des Stellweges einer zugeordneten Kurvenscheibe einer Exzenterwelle angeordnet ist.
Durch die Herstellung des Hebelkörpers in Blechbauweise mit einem Rampenkörper und zwei zueinander weitgehend parallelen Seitenwänden weist der erfindungsgemäße Zwischenhebel in Verbindung mit einer hohen Steifigkeit und kompakten Abmessungen eine geringe Masse auf. Der Steifigkeit des Hebelkörpers wird auch durch die Verbindung der Seitenwände über den Achsbolzen der Nockenrolle erhöht. Durch die Kröpfung der Endabschnitte der Seitenwände nach innen wird einerseits axialer Bauraum im Bereich des Schenklagers eingespart und andererseits die Biegesteifigkeit der Seitenwände erhöht. Zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit des Hebelkörpers, die beispielsweise zur Reduzierung der Wandstärke der Seitenwände genutzt werden kann, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Endabschnitte der Seitenwände parallel aneinander anliegend angeordnet und miteinander verschweißt sind.
Zur weiteren Reduzierung der Masse des Hebelkörpers und damit des gesamten Zwischenhebels können die Seitenwände kniehebelförmig in Richtung zu der jeweiligen, exzentrisch zu der Längsachse des Hebelkörpers angeordneten Achsbohrung in den Seitenwänden für den Achsbolzen der Nockenrolle ausgeschnitten sein.
Die Anlagefläche des Rampenkörpers für den Federschenkel der Rückstellfeder ist bevorzugt durch die Außenwand einer Lasche gebildet, welche mittig aus einem Endabschnitt des Rampenkörpers ausgeschnitten und nach oben umgebogen ist. Zudem ist diese Lasche seitlich durch stehengelassene Vorsprünge begrenzt. Durch die Vorsprünge des Rampenkörpers ist der Federschenkel der Rückstellfeder formschlüssig gegen ein seitliches Abrutschen von der Anlagefläche des Zwischenhebels gesichert.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt

1 einen erfindungsgemäßen Zwischenhebel in einer ersten perspektivischen Ansicht,
2 den Zwischenhebel gemäß 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht, und
3 einen variablen Ventiltrieb zur Anwendung des Zwischenhebels gemäß den 1 und 2 in einer vereinfachten Axialansicht.

Der in 3 abgebildete variable Ventiltrieb 2 eines Verbrennungskolbenmotors, der eine Weiterbildung des aus der DE 101 23 186 A1 bekannten Ventiltriebs darstellt, umfasst eine Nockenwelle 4 mit einer Nocke 6 pro Gaswechselventil 54 sowie eine Exzenterwelle 8 mit einer Kurvenscheibe 10 pro Gaswechselventil 54. Zur Übertragung des Hubverlaufs der Hubkurve des Nockens 6 und des Stellweges der Kurvenscheibe 10 auf das zugeordnete Gaswechselventil 54 ist ein Zwischenhebel 14 vorgesehen, der sich über eine an ihm drehbar gelagerte Nockenrolle 42 und eine fliegend gelagerte Zwischenrolle 12 sowohl mit dem zugeordneten Nocken 6 der Nockenwelle 4 als auch mit der zugeordneten Kurvenscheibe 10 der Exzenterwelle 8 in Stellverbindung befindet.
Der Zwischenhebel 14 besteht aus einem Hebelkörper 16, der an seinem in Einbaulage unteren Ende 18 einen Rampenkörper 22 mit einer stirnseitigen Rampenfläche 24 sowie einer seitlich angeordneten Anlagefläche 28 für einen Federschenkel 48 einer als Schenkelfeder ausgebildeten Rückstellfeder 46 aufweist. An seinem in Einbaulage oberen Ende 20 weist der Hebelkörper 16 eine Lagerbohrung 38 eines Schwenklagers 44 auf. In dem Schwenklager 44 ist der Zwischenhebel 14 gehäuseseitig gelagert, welches zum Beispiel über einen durch die Lagerbohrungen 38, 38' des Zwischenhebels 14 in Lagerbohrungen in Gehäuserippen des Zylinderkopfes eingesetzten Lagerbolzen erfolgen kann. Die Rampenfläche 24 des Rampenkörpers 22 befindet sich in Stellkontakt mit der Abgriffrolle 52 eines Schlepphebels 50, der einerseits an dem Ventilschaft 56 des zugeordneten Gaswechselventils 54 anliegt und andererseits über ein hydraulisches Abstützelement 58 an dem Zylinderkopf des Verbrennungskolbenmotors abgestützt ist.
Über eine Drehung der Exzenterwelle 8 wird der Zwischenhebel 14 durch den Stellkontakt der Nockenrolle 42 über die Zwischenrolle 12 mit der Kurvenscheibe 10 um das Schwenklager 44 verschwenkt, wodurch bei einer Drehung der Nockenwelle 4 der wirksame Kontaktbereich der Rampenfläche 24 des Rampenkörpers 22 mit der Abgriffrolle 52 des Schlepphebels 50 und damit die Hubkurve sowie insbesondere die Hubhöhe des zugeordneten Gaswechselventils 54 bestimmt werden.
In den 1 und 2 ist nun eine erfindungsgemäße Ausführung eines in dem Ventiltrieb 2 gemäß 3 anwendbaren Zwischenhebels 14 abgebildet.
Der Hebelkörper 16 des Zwischenhebels 14 ist in Blechbauweise aus einem Stahlblech hergestellt, also im Wesentlichen durch Stanzen, Biegen und Prägen, Der Hebelkörper 16 weist zwei von dem Rampenkörper 22 ausgehende, weitgehend parallel zueinander nach oben gerichtete Seitenwände 32, 32' auf. Zwischen den beiden Seitenwänden 32, 32' ist die Nockenrolle 42 auf einem jeweils in eine koaxiale Achsbohrung 34 der Seitenwände 32, 32' eingepressten Achsbolzen 40 drehbar gelagert angeordnet. Die oberen Endabschnitte 36, 36' der beiden Seitenwände 32, 32' sind nach innen gekröpft ausgebildet und jeweils mit einer koaxialen Lagerbohrung 38, 38' des Schwenklagers 44 versehen. Vorliegend sind die Endabschnitte 36, 36' der beiden Seitenwände 32, 32' parallel aneinander anliegend angeordnet und miteinander verschweißt.
Die Seitenwände 32, 32' sind kniehebelförmig in Richtung der jeweiligen, exzentrisch zu der Längsachse des Hebelkörpers 16 angeordneten Achsbohrungen 34 für den Achsbolzen 40 der Nockenrolle 42 ausgeschnitten. Die Anlagefläche 28 des Rampenkörpers 22 für den Federschenkel 48 der Rückstellfeder 46 ist durch die Außenwand 28 einer Lasche 26 gebildet, die mittig aus einem Endabschnitt des Rampenkörpers 22 ausgeschnitten und nach oben umgebogen ist. Die Lasche 26 ist seitlich durch stehengelassene Vorsprünge 30, 30' begrenzt. Durch die beiden Vorsprünge 30, 30' des Rampenkörpers 22 ist der Federschenkel 48 der Rückstellfeder 46 formschlüssig gegen ein seitliches Abrutschen von der Anlagefläche 28 des Zwischenhebels 14 gesichert.
Durch die Herstellung des Hebelkörpers 16 in Blechbauweise mit einem Rampenkörper 22 und zwei weitgehend parallelen sowie oben miteinander verschweißten Seitenwänden 32, 32' weist der erfindungsgemäße Zwischenhebel 14 in Verbindung mit einer hohen Steifigkeit und kompakten Abmessungen eine geringe Masse auf.
Bezugszeichenliste

2: Variabler Ventiltrieb
4: Nockenwelle
6: Nocke
8: Exzenterwelle
10: Kurvenscheibe
12: Zwischenrolle
14: Zwischenhebel
16: Hebelkörper
18: Unteres Ende des Zwischenhebels
20: Oberes Ende des Zwischenhebels
22: Rampenkörper am Zwischenhebel
24: Rampenfläche am Zwischenhebel
26: Lasche
28: Außenwand, Anlagefläche
30, 30': Vorsprünge
32, 32': Seitenwände
34: Achsbohrungen (eine von zwei Achsbohrungen sichtbar)
36, 36': Endabschnitt des Zwischenhebels
38, 38': Lagerbohrung am Zwischenhebel
40: Achsbolzen
42: Nockenrolle
44: Schwenklager
46: Rückstellfeder, Schenkelfeder
48: Federschenkel
50: Schlepphebel
52: Abgriffrolle
54: Gaswechselventil
56: Ventilschaft
58: Abstützelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10123186 A1 [0002, 0014]
DE 102011003898 A1 [0004]
DE 102011077527 A1 [0004]
DE 102012222373 A1 [0004]

Claims

Zwischenhebel (14) eines variablen Ventiltriebs, mit einem Hebelkörper (16), der an seinem in Einbaulage unteren Ende (18) einen Rampenkörper (22) mit einer stirnseitigen Rampenfläche (24) sowie einer seitlich angeordneten Anlagefläche (28) für einen Federschenkel (48) einer Rückstellfeder (46) und an seinem in Einbaulage oberen Ende (20) eine Lagerbohrung (38) eines Schwenklagers (44) aufweist, und an dem dazwischen eine drehbar gelagerte Nockenrolle (42) zur Übertragung der Hubkurve eines zugeordneten Nockens (6) einer Nockenwelle (4) sowie des Stellweges einer zugeordneten Kurvenscheibe (10) einer Exzenterwelle (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelkörper (16) in Blechbauweise hergestellt ist und zwei von dem Rampenkörper (22) ausgehende, weitgehend zueinander parallel und nach oben gerichtete Seitenwände (32, 32') aufweist, dass zwischen den beiden Seitenwänden (32, 32') die Nockenrolle (42) angeordnet ist, welche auf einem Achsbolzen (40) drehbar gelagert ist, der in zueinander koaxiale Achsbohrungen (34) der Seitenwände (32, 32') eingepresst ist, dass obere Endabschnitte (36, 36') der beiden Seitenwände (32, 32') nach innen gekröpft sowie jeweils mit einer koaxialen Lagerbohrung (38, 38') des Schwenklagers (44) versehen sind, und dass die Endabschnitte (36, 36') der Seitenwände (32, 32') parallel aneinander anliegend angeordnet und miteinander verschweißt sind.
Zwischenhebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (32, 32') kniehebelförmig in Richtung zu der jeweiligen Achsbohrung (34) für den Achsbolzen (40) der Nockenrolle (42) ausgeschnitten sind.
Zwischenhebel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (28) des Rampenkörpers (22) für den Federschenkel (48) der Rückstellfeder (46) durch die Außenwand (28) einer Lasche (26) gebildet ist, die mittig aus einem Endabschnitt des Rampenkörpers (22) ausgeschnitten und nach oben umgebogen ist, und dass die Lasche (26) seitlich durch stehengelassene Vorsprünge (30, 30') begrenzt ist.