DE102020123951A1

DE102020123951A1 - Schlepphebelvorrichtung und Aktuator

Info

Publication number: DE102020123951A1
Application number: DE102020123951.3A
Authority: DE
Inventors: Stephan Wurm; Andreas Biermann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schlepphebelvorrichtung (1), umfassend einen schaltbaren Schlepphebel (2) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Primärhebel (3) und einem an oder in diesem verschwenkbar gelagert angeordneten Sekundärhebel (4). Zwischen dem Primärhebel (3) und dem Sekundärhebel (4) ist dabei ein Verriegelungsmechanismus (15) mit einem Betätigungselement (16) angeordnet, der in einem ersten gekoppelten Schaltzustand den Primärhebel (3) mit dem Sekundärhebel (4) koppelt und der in einem zweiten entkoppelten Schaltzustand die Kopplung zwischen Primärhebel (3) und Sekundärhebel (4) aufhebt, so dass eine Betätigung des Gaswechselventils (7) unterbleibt. Der Verriegelungsmechanismus (15) ist derart ausgebildet, dass die Betätigungsrichtung des Betätigungselements (16) in Richtung der Längsachse des schaltbaren Schlepphebel (2) ausgerichtet ist. Der Aktuator (17) weist einen Aktuatorantrieb (18) und einen Betätiger (19) auf, wobei der Aktuator (17) gemäß der Erfindung derart ausgebildet ist, dass der Aktuatorantrieb (18) oberhalb der Nockenwelle (14) anordenbar ist, während der unterhalb der Nockenwelle (14) angeordnete Verriegelungsmechanismus (15) des schaltbaren Schlepphebels (2) mittels des Betätigers (19) zwischen dem gekoppelten Schaltzustand und dem entkoppelten Schaltzustand umschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schlepphebelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Aktuator zur Betätigung eines Verriegelungsmechanismus eines schaltbaren Schlepphebels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
In der DE 10 2017 101 792 A1 ist ein variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder beschrieben, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Primärnocken und einen Sekundärnocken einer Nockenwelle vorgegeben sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels, der einen Primärhebel und einen Sekundärhebel aufweist, selektiv auf mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil übertragbar ist, wobei der jeweilige Primärhebel mit seinem einen Ende an einem zugeordneten, gehäuseseitig gelagerten Abstützelement sowie mit seinem anderen Ende an dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils abgestützt ist. Zudem ist der Primärhebel zwischen seinen beiden Enden mit einem zugeordneten Primärnocken in Abgriffkontakt, während der Sekundärhebel schwenkbar an dem Primärhebel gelagert ist, mit einem Sekundärnocken in Abgriffkontakt ist, und mittels eines durch eine Stellvorrichtung verstellbaren Koppelelements mit dem Primärhebel koppelbar ist. Die Koppelelemente der schaltbaren Schlepphebel sind jeweils als ein axial beweglich in einer Querbohrung des Primärhebels geführter Koppelbolzen ausgebildet, der mittels eines in einer Querbohrung des Sekundärhebels axialbeweglich gelagerten Schaltbolzen gegen die Rückstellkraft eines Federelementes in eine gegenüberliegende Koppelbohrung des Sekundärhebels verschiebbar ist. Jeder Schaltbolzen ragt mit seinem axial äußeren Ende aus dem Sekundärhebel heraus. Das axial äußere Ende des Schaltbolzens ist dabei mit einem stabförmigen Verbindungselement verbunden, welches seinerseits mit einer Schaltstange in Stellverbindung gekoppelt ist. Ferner ist die Schaltstange oberhalb des jeweiligen Schlepphebels parallel zu der zugeordneten Nockenwelle angeordnet, und die Schaltstange ist mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft eines Federelementes aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar.
Schaltbare Ventiltriebe von Verbrennungskolbenmotoren sind in unterschiedlichen Bauarten bekannt. So können Ventiltriebe einzelner Zylinder oder Gruppen von Zylindern eines Verbrennungskolbenmotors durch eine Abschaltung des übertragbaren Ventilhubs deaktiviert und damit in Verbindung mit einer Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung für die betreffenden Zylinder der Kraftstoffverbrauch sowie die CO2- und Schadstoffemissionen des Verbrennungskolbenmotors im Teillastbetrieb gesenkt werden. Andererseits können die durch Ventiltriebe von Einlass- und/oder Auslassventilen eines Verbrennungskolbenmotors übertragbaren zeitlichen Hubverläufe durch eine Hubumschaltung geändert und damit in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie der Motordrehzahl und der Motorlast, an den aktuellen Betriebszustand des Verbrennungskolbenmotors angepasst werden, wodurch die Motorleistung und das Drehmoment erhöht sowie der spezifische Kraftstoffverbrauch des Verbrennungskolbenmotors verringert werden können.
Bei abschaltbaren Ventiltrieben sind üblicherweise jeweils zwei relativ zueinander verschiebbare oder verdrehbare Bauteile eines schaltbaren Hubübertragungselementes vorgesehen, von denen das eine Bauteil mit dem zugeordneten Nocken einer Nockenwelle und das andere Bauteil mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils in Stellverbindung steht. Beide Bauteile sind über ein zumeist als Koppelbolzen ausgeführtes Koppelelement miteinander koppelbar oder entkoppelbar. Im gekoppelten Zustand wird der Ventilhub des zugeordneten Nockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im entkoppelten Zustand dagegen nicht, sodass das Gaswechselventil dann geschlossen bleibt. Der Koppelbolzen ist üblicherweise axialbeweglich in einer Bohrung des einen Bauteils geführt und in eine Koppelbohrung des anderen Bauteils verschiebbar. Mittels eines Federelementes wird der Koppelbolzen in einer Ruhestellung gehalten und durch die Beaufschlagung mit einer Stellkraft gegen die Rückstellkraft des Federelementes in eine Betätigungsstellung verschoben und dort festgehalten. Bei abschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens üblicherweise dem gekoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselementes und die Betätigungsstellung dem entkoppelten Zustand der Bauteile. Bei den abschaltbaren Hubübertragungselementen kann es sich um abschaltbare Tassenstößel, Rollenstößel, Kipphebel, Schlepphebel oder Abstützelemente handeln. Bei umschaltbaren Ventiltrieben sind jeweils mindestens zwei relativ zueinander verschiebbare oder verdrehbare Bauteile eines schaltbaren Hubübertragungselementes vorgesehen, von denen das eine Bauteil mit einem zugeordneten Primärnocken einer Nockenwelle mit einem bestimmten Ventilhub sowie mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils gekoppelt ist, und das andere Bauteil mit einem zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle mit einem größerem Ventilhub oder mit einem Zusatzhub in Stellverbindung ist. Beide Bauteile sind über ein meistens als Koppelbolzen ausgeführtes Koppelelement miteinander koppelbar oder entkoppelbar. Im entkoppelten Zustand wird der Ventilhub des Primärnockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im gekoppelten Zustand wird dagegen der Ventilhub des Sekundärnockensauf das Gaswechselventil übertragen. Auch hier ist der Koppelbolzen üblicherweise axialbeweglich in einer Bohrung des einen Bauteils geführt und in eine Koppelbohrung des anderen Bauteils verschiebbar. Mittels eines Federelementes wird der Koppelbolzen in einer Ruhestellung gehalten sowie durch eine Beaufschlagung mit einer Stellkraft gegen die Rückstellkraft des Federelementes in eine Betätigungsstellung verschoben und dort festgehalten. Bei umschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens meistens dem entkoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselementes und die Betätigungsstellung dem gekoppelten Zustand der Bauteile. Bei solchen umschaltbaren Hubübertragungselementen handelt es sich beispielsweise um umschaltbare Tassenstößel, umschaltbare Kipphebel oder umschaltbare Schlepphebel.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlepphebelvorrichtung bereitzustellen mit einem alternativen Betätigungsmechanismus für die Betätigung des Verriegelungsmechanismus zur Kopplung und Entkopplung von Primär- und Sekundärhebel des Schlepphebels.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schlepphebelvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Aktuator zur Betätigung des Verriegelungsmechanismus eines schaltbaren Schlepphebels mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
Eine erfindungsgemäße Schlepphebelvorrichtung umfasst einen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Primärhebel und einem an oder in diesem verschwenkbar gelagert angeordneten Sekundärhebel, wobei an einem ersten axialen Endabschnitt des Primärhebels eine Anlagefläche für ein Gaswechselventil und an einem zweiten axialen Endabschnitt des Primärhebels eine Schwenkaufnahme für ein Abstützelement ausgebildet sind. Der erste axiale Endabschnitt des Primärhebels und ein erster Endabschnitt des Sekundärhebels sind auf einer gemeinsamen Schwenkachse gelagert angeordnet. Der Sekundärhebel weist eine Nockenrolle zum Abrollen auf der Nockenwelle auf. Ferner ist zwischen dem Primärhebel und dem Sekundärhebel ein Verriegelungsmechanismus mit einem Betätigungselement angeordnet, der in einem ersten gekoppelten Schaltzustand den Primärhebel mit dem Sekundärhebel koppelt, so dass diese eine gemeinsame Schwenkbewegung zur Betätigung des Gaswechselventils ausführen, und der in einem zweiten entkoppelten Schaltzustand die Kopplung zwischen Primärhebel und Sekundärhebel aufhebt, so dass der Primärhebel der Bewegung des Sekundärhebels nicht folgt und eine Betätigung des Gaswechselventils unterbleibt. Der Verriegelungsmechanismus ist derart ausgebildet, dass die Betätigungsrichtung des Betätigungselements in Richtung der Längsachse des schaltbaren Schlepphebels ausgerichtet ist. Erfindungsgemäß weist der Aktuator einen Aktuatorantrieb und einen Betätiger auf, wobei der Aktuator derart ausgebildet ist, dass der Aktuatorantrieb oberhalb der Nockenwelle anordenbar ist, während der unterhalb der Nockenwelle angeordnete Verriegelungsmechanismus des schaltbaren Schlepphebels mittels des Betätigers zwischen dem gekoppelten Schaltzustand und dem entkoppelten Schaltzustand umschaltbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine besonders vorteilhafte Anordnung des Aktuatorantriebs ermöglicht ist, so dass eine bauraumsparende Konstruktion des Betätigungsmechanismus für einen schaltbaren Schlepphebel innerhalb des Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine ermöglicht ist.
Ein erfindungsgemäßer Aktuator zur Betätigung eines Verriegelungsmechanismus eines schaltbaren Schlepphebels für die Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Aktuatorantrieb und einen Betätiger, welcher mittels des Aktuatorantriebs bewegbar ist. Gemäß der Erfindung ist der Aktuator derart ausgebildet, dass der Aktuatorantrieb oberhalb der Nockenwelle der Brennkraftmaschine anordenbar ist, während der unterhalb der Nockenwelle angeordnete Verriegelungsmechanismus des schaltbaren Schlepphebels zwischen dem gekoppelten Schaltzustand und dem entkoppelten Schaltzustand des schaltbaren Schlepphebels durch Betätigung des Betätigungselements mittels des Verriegelungsmechanismus umschaltbar ist, indem das Betätigungselement des Verriegelungsmechanismus durch den Betätiger des Aktuators betätigt wird.
Hierdurch kann ein Aktuator bereitgestellt werden, der mit Blick auf den innerhalb des Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine zur Verfügung stehenden Bauraum erheblich weniger Platz beansprucht als herkömmliche Lösungen.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Ein Schlepp- oder Kipphebel ist in der Regel als gegossenes Vollmaterialteil oder als aus Metallblech geformter Körper ausgebildet. Der Schlepphebel ist Bestandteil einer Schlepphebelanordnung, die wiederum Bestandteil eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine ist. Der Schlepphebel ist dabei auf einer ortsfesten Lageranordnung um eine Achse verschwenkbar gelagert. Die Lagerstelle innerhalb des Schlepphebelkörpers liegt dabei zwischen zwei gegenüberliegenden freien Enden des Schlepphebels, wobei das eine Ende des Schlepphebels mit einem Ventilschaft eines Ein- oder Auslassventils einer Brennkraftmaschine und das andere Ende des Schlepphebels mit einem von einem Ventilantrieb, wie einer durch einen Nocken angetrieben Stößelstange, zusammenwirkt.
Ein Schlepphebel (auch Schwinghebel genannt) ist ein in Verbrennungsmotoren eingesetzter Hebel zur Übertragung von Kurvenbewegungen eines Nockens von der Nockenwelle auf die Einlass- bzw. Auslass-Ventile.
Der Schlepphebel ist ein einseitiger Hebel. Er ist an einer Seite drehend gelagert, am anderen Ende liegt er auf dem Ventil auf. Im Gegensatz zur Anordnung beim Kipphebel liegt die Nockenwelle oberhalb des Schlepphebels. Die Nockenwelle betätigt ohne Zwischenglieder den Schlepphebel von oben. Auch Varianten mit kugelgelagertem Rollenabgriff sind üblich. Bei einem Rollenschlepphebel ist im Eingriffsbereich der Nockenwelle eine gelagerte Rolle vorhanden. Diese Rolle verringert die Reibung im Ventiltrieb um rund 30 %. Typischerweise drückt die Ventilfeder den Schlepphebel in seine Ausgangslage zurück, sobald sich die Nockenwelle weitergedreht hat. Einige Konstruktionen weisen eine separate Rückstellfeder auf, um den Schlepphebel in seine Ausgangslage zurückzustellen.
Die auf den Schlepphebel wirkenden Kräfte fallen im Vergleich zum Kipphebelantrieb geringer aus. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Realisierung eines Ventilspielausgleichs. Zum Ausgleich des Ventilspiels wird der Drehpunkt vertikal verstellt. Die Ausgleichselemente zählen hier nicht zu den bewegten Massen, der Schlepphebel stützt sich nur darauf ab. Schlepphebel werden in der Regel aus Blech oder aus Stahlguss hergestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Schlepphebelvorrichtung kann es vorteilhaft sein, dass der Aktuatorantrieb als elektromagnetischer Antrieb, insbesondere als Hubmagnet ausgebildet ist.
Es kann somit in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass eine besonders kostenoptimierte Möglichkeit für einen Aktuatorantrieb bereitgestellt ist.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Betätiger als gebogener Blechstreifen ausgebildet ist, wobei der Blechstreifen einen ersten Blechstreifenabschnitt und einen zweiten zum ersten Blechstreifenabschnitt im Wesentlichen rechtwinklig abgewinkelt angeordneten zweiten Blechstreifenabschnitt aufweist, und wobei der erste Blechstreifenabschnitt an seinem freien axialen Ende schwenkbeweglich gegenüber dem Betätiger angebunden ist, und wobei der zweite Blechstreifenabschnitt an seinem freien axialen Ende ausgebildet ist das Betätigungselement des Verriegelungsmechanismus zu betätigen.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine besonders kostenoptimierte und platzsparende Konstruktion für einen Betätiger eines Aktuators zur Betätigung eines Verriegelungsmechanismus eines schaltbaren Schlepphebels gefunden wurde.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Aktuator einen Befestigungsflansch aufweist mit dem er am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, insbesondere an den Befestigungspunkten eines Nockenwellenlagers, befestigbar ist.
Somit kann insbesondere bewirkt werden, dass mit einfachen Mitteln eine kostenoptimierte Lösung zur Fixierung des Aktuators an bereits bestehende Fixierungspunkte innerhalb des Zylinderkopfes der Brenn-kraftmaschine ermöglicht ist.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Befestigungsflansch eine Lagerstelle zur schwenkbeweglichen Befestigung des Betätigers aufweist.
Die Wirkung, die durch diese Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ermöglicht wird, ist, dass eine kostengünstige und funktional im Hinblick auf Hebelkräfte bei der Betätigung optimierte Lösung zur Anbindung des Betätigers gefunden werden konnte.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass der Befestigungsflansch einen Endanschlag zur Begrenzung des Betätigungswegs des Betätigers aufweist.
Gemäß dieser Merkmalskombination kann der Vorteil realisiert werden, dass eine kostenoptimierte und im Hinblick auf die Integration einfach zu realisierende Konstruktion für einen Endanschlag des Betätiger gefunden wurde.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Befestigungsflansch eine Führungslasche aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie neben einer Führung des Betätigers eine Aufnahme für ein Rückstellfederelement aufweist über welches der Betätiger entgegen einer Betätigungsrichtung des Aktuatorantriebs mit einer Federkraft beaufschlagbar ist, wobei bevorzugt die Führungslasche derart angeordnet ist, dass die durch das Rückstellfederelement erzeugte Rückstellkraft im Wesentlichen in einer Linie mit der durch den Aktuatorantrieb erzeugten Betätigungskraft liegt.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass eine bauraumsparende und montagetechnisch einfache Lösung für einen Rückstellmechanismus des Betätigers bereitgestellt ist.
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Aktuator zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Aktuatorantrieb als elektromagnetischer Antrieb, insbesondere als Hubmagnet ausgebildet ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine bauraumoptimierte und kostengünstige Lösung für einen Aktuatorantrieb bereitgestellt ist.
Bezüglich des konstruktiven Aufbaus des Verriegelungsmechanismus wird an dieser Stelle auf die nicht vorveröffentlichte DE 10 2020 120 100.1 verwiesen und deren gesamter Offenbarungsgehalt in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit einbezogen.
In einer Weiterentwicklung des Aktuators kann es ferner bevorzugt sein, dass der Betätiger als Blechstreifen ausgebildet ist, wobei der Blechstreifen einen ersten Blechstreifenabschnitt und einen zweiten zum ersten Blechstreifenabschnitt im Wesentlichen rechtwinklig abgewinkelt angeordneten zweiten Blechstreifenabschnitt aufweist, und wobei der erste Blechstreifenabschnitt an seinem freien axialen Ende schwenkbeweglich gegenüber dem Betätiger angebunden ist, und wobei der zweite Blechstreifenabschnitt an seinem freien axialen Ende ausgebildet ist das Betätigungselement des Verriegelungsmechanismus zu betätigen.
Es kann somit in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass eine kostengünstige und bauraumoptimierte Lösung für einen Betätiger gefunden wurde, so dass eine optimierte Anordnung des Aktuatorantriebs außerhalb des Zylinderkopfes ermöglicht ist.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Aktuator einen Befestigungsflansch zur Befestigung am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, insbesondere an Befestigungspunkten eines Nockenwellenlagers aufweist.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine montageoptimierte Lösung zur Anbindung des Aktuators innerhalb der Brenn-kraftmaschine bereitgestellt ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass der Befestigungsflansch eine Lagerstelle zur schwenkbeweglichen Befestigung des Betätigers aufweist sowie eine Führungslasche zur Führung des Betätigers aufweist, wobei die Führungslasche ein Rückstellfederelement aufnimmt, durch welches der Betätiger entgegen der Betätigungsrichtung durch den Aktuatorantrieb mit einer Federkraft beaufschlagt ist.
Somit kann insbesondere bewirkt werden, dass durch die Integration von Lagerstelle und Endanschlag in den Befestigungsflansch des Aktuators eine konstruktiv einfach herstellbare und einfach zu montierende Lösung gefunden werden konnte.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Befestigungsflansch in seiner Führungslasche ein als Druckstück ausgebildetes Rückstellfederelement aufnimmt, wobei das Druckstück zumindest ein Federelement und kopfseitig ein das Federelement abdeckendes Kontaktstück zur druckbeaufschlagenden Kontaktierung des Betätigers aufweist.
Hierdurch kann erreicht werden, dass kostengünstig ein standardisiertes Rückstellfederelement Verwendung finden kann. Ferner ist ein als Druckstück ausgebildetes Rückstellfederelement auch bezüglich der auftretenden Reibung zwischen Rückstellfederelement und Betätiger eine optimierte Lösung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
Es zeigen:

1 einen schaltbaren Schlepphebel mit in Längserstreckungsrichtung des Schlepphebels zu betätigendem Verriegelungsmechanismus,
2 eine Schlepphebelvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Perspektivansicht in schematischer Darstellung,
3 den erfindungsgemäßen Aktuator in zwei unterschiedlichen Perspektivansichten,
4 den Aktuator gemäß 3 mit einem als Spiralfeder ausgebildeten Rückstellfederelement, in einem Axialschnitt, in einer Schnittebene in der Achse seines Betätiger-Pins, im nicht betätigten Zustand,
5 einen Aktuator in einer Seitenansicht,
6 eine vergrößerte Teildarstellung des Aktuators aus 5 in einem Axialschnitt, in einer Schnittebene in der Achse seines Betätiger-Pins, und
7 eine Darstellung gemäß 6 mit einem alternativ ausgebildeten Rückstellfederelement.

1 zeigt einen schaltbaren Schlepphebel 2 einer Schlepphebelvorrichtung 1 mit in Längserstreckungsrichtung des Schlepphebels 2 zu betätigendem Verriegelungsmechanismus 15. Die dargestellte Schlepphebelvorrichtung 1 umfasst einen schaltbaren Schlepphebel 2 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Primärhebel 3 (sog. Außenhebel) und einem an oder in diesem verschwenkbar gelagert angeordneten Sekundärhebel 4 (sog. Innenhebel). An einem ersten axialen Endabschnitt 5 des Primärhebels 3 ist dabei eine Anlagefläche 6 für ein Gaswechselventil 7 und an einem zweiten axialen Endabschnitt 8 des Primärhebels 3 ist eine Schwenkaufnahme 9 für ein Abstützelement 10 ausgebildet. Der erste axiale Endabschnitt 5 des Primärhebels 3 und ein erster Endabschnitt 11 des Sekundärhebels 4 sind auf einer durch einen Bolzen gebildeten Schwenkachse 12 gelagert. Der Sekundärhebel 4 weist eine im Sekundärhebel 4 drehbar gelagert angeordnete Nockenrolle bzw. Sekundärhebelrolle 13 zum Abrollen auf einem ersten Nockenabschnitt einer hier nicht dargestellten Nockenwelle 14 auf. Zwischen dem Primärhebel 3 und dem Sekundärhebel 4 ist ein über ein Betätigungselement 16 betätigbarer Verriegelungsmechnismus 15 angeordnet, der in einem ersten Schaltzustand den Sekundärhebel 4 mit dem Primärhebel 3 koppelt, so dass diese eine gemeinsame Bewegung ausführen, und der in einem zweiten Schaltzustand den Sekundärhebel 4 vom Primärhebel 3 entkoppelt, so dass bei Betätigung des Sekundärhebels 4 durch die Nockenwelle 14 der Primärhebel 3 nicht der Bewegung des Sekundärhebels 4 folgt und eine Betätigung des Gaswechselventils 7 unterbleibt. Der Verriegelungsmechnismus 15 ist derart ausgebildet, dass seine Betätigungsrichtung in Richtung der Längsachse des schaltbaren Schlepphebels 2 ausgerichtet ist. Über das als Betätigungs-Pin ausgebildete Betätigungselement 16 des Verriegelungsmechnismus ist dieser über einen hier nicht dargestellten Aktuator 17 zwischen einem gekoppelten Schaltzustand und einem nicht-gekoppelten Schaltzustand umschaltbar.
2 zeigt eine Schlepphebelvorrichtung 1 in einer Perspektivansicht in schematischer Darstellung. Die gezeigte Schlepphebelvorrichtung 1 umfasst unter anderem einen schaltbaren Schlepphebel 2, wie er vorstehend in 1 gezeigt und beschrieben ist. Insgesamt sind beispielhaft vier schaltbare Schlepphebel 2, die über eine Nockenwelle 14 angetrieben werden dargestellt. Dabei werden die Schlepphebel 2 jeweils paarweise zu zweit über einen gemeinsamen Aktuator 17 ver- und entriegelt. Jeder der beiden gezeigten Aktuatoren 17 ist über einen Befestigungsflansch 20 an den Befestigungspunkten für ein Nockenwellenlager angeschraubt. Jeder Aktuator 17 weist einen als Hubmagneten ausgebildeten Aktuatorantrieb 18, einen als Blechstreifenelement ausgebildeten und vom Aktuatorantrieb 18 angetriebenen Betätiger 19 zum Zusammenwirken mit dem Betätigungselement 16 des Verriegelungsmechanismus 15 sowie einen Befestigungsflansch 20 zur Befestigung am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine auf.
3 zeigt den erfindungsgemäßen Aktuator 17 in zwei unterschiedlichen Perspektivansichten. Gut zu erkennen ist, dass der Betätiger 19 als gebogener Blechstreifen ausgebildet ist, wobei der Blechstreifen einen ersten Blechstreifenabschnitt und einen zweiten zum ersten Blechstreifenabschnitt im Wesentlichen rechtwinklig abgewinkelt angeordneten zweiten Blechstreifenabschnitt aufweist. Dabei erstreckt sich der erste Blechstreifenabschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Betätiger-Pins des Hubmagneten und der zweite Blechstreifenabschnitt um eine Wegstrecke seitlich versetzt abgewinkelt, im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Betätiger-Pins, nach unten in Richtung schaltbarer Schlepphebel 2. Der erste Blechstreifenabschnitt ist über eine Lagerstelle 21 an seinem freien axialen Ende schwenkbeweglich gegenüber dem Betätiger 19 angebunden. Dafür weist der Blechstreifenabschnitt eine Aufnahme für eine im Befestigungsflansch 20 fixierte stiftförmige Lagerachse auf. Der zweite Blechstreifenabschnitt ist an seinem freien axialen Ende ausgebildet das Betätigungselement 16 des Verriegelungsmechanismus 15 zu betätigen. An seinem axialen freien Ende verzweigt sich der zweite Blechstreifenabschnitt gabelförmig, um mit den beiden parallelen Gabelenden jeweils ein Betätigungselement 16 eines Verriegelungsmechanismus 15 betätigen zu können. Im mittleren Bereich, in dem der Aktuator 17 mit seinem Betätiger-Pin den Befestigungsflansch 20 durchragt, ist ein als Führungslasche ausgebildeter Endanschlag 22 für den Betätiger 19 ausgebildet. Gegen die Führungslasche stützt sich ein Rückstellfederelement 23 ab, welches den ersten Blechstreifenabschnitt des Bettätigers 19 entgegen der Betätigungsrichtung des Aktuators 17 mit einer Federkraft beaufschlagt, um im unbestromten Fall des Aktuatorantriebs 18 den Betätiger 19 wieder in seine nicht-betätigte Ausgangsposition zurück zu drücken.
4 zeigt den Aktuator 17 gemäß 3 mit einem als Spiralfeder ausgebildeten Rückstellfederelement 23, in einem Axialschnitt, in einer Schnittebene in der Achse seines Betätiger-Pins, im nicht betätigten Zustand. Dabei ist Spiralfeder in entsprechenden Aufnahmen von Betätiger 19 und Führungslasche positioniert. Gut zu erkennen ist hier zum einen die Lagerstelle 21 sowie eine konkrete Ausgestaltung des Endanschlags 22, wobei der tatsächliche Anschlag für den ersten Blechstreifenabschnitt des Betätigers 19 durch einen vom Boden der Führungslasche in Richtung Aktuatorantrieb 18 abgewinkelten Fortsatz gebildet ist.
5 zeigt einer Aktuator 17 gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht.
In den 6 und 7 sind weitere Ausgestaltungen eines Rückstellfederelements 23 gezeigt.
6 zeigt eine vergrößerte Teildarstellung des Aktuators 17 aus 5 in einem Axialschnitt, in einer Schnittebene in der Achse seines Betätiger-Pins des als Hubmagnet ausgebildeten Aktuatorantriebs 18. Dabei ist das Rückstellfederelement 23 als Druckstück ausgeführt. Ein derartiges bekanntes Druckstück ist in der Regel aus einem Druckstückkörper, einem in dem Druckstückkörper entlang einer Druckachse axial beweglich geführten Kontaktstück und einem zwischen Druckstückkörper und Kontaktstück angeordneten Federelement gebildet. Ein solches Druckstück kommt gemäß der Ausführungsform von 6 zum Einsatz, wobei der Druckstückkörper im dargestellten Beispiel zugleich die Funktion des den Verstellweg des Betätigers 19 begrenzenden Anschlags übernimmt.
7 zeigt eine Darstellung gemäß 6 mit einem weiteren alternativ ausgebildeten Rückstellfederelement 23. Gemäß der hier dargestellten Ausführungsform ist das Rückstellfederelement ebenfalls durch ein Druckstück gebildet, wobei der Druckstückkörper gebildet ist durch den Boden des als Führungslasche ausgebildeten Endanschlags 22. Ein separater Druckstückkörper entfällt demnach, so dass das Kontaktstück durch sich vom Boden der Führungslasche in Richtung Aktuatorantrieb 18 erstreckende seitliche Arme führend gehalten ist und durch eine zwischen dem Boden der Führungslasche und dem Kontaktstück angeordnete Spiralfeder federkraftbeaufschlagt ist. In der unteren Darstellung von 7 ist das in der Führungslasche 22 als Druckstück ausgebildete Rückstellfederelement 23 in einer Perspektivdarstellung dargestellt.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste

1: Schlepphebelvorrichtung
2: schaltbaren Schlepphebel
3: Primärhebel
4: Sekundärhebel
5: ersten axialen Endabschnitt
6: Anlagefläche
7: Gaswechselventil
8: zweiten axialen Endabschnitt
9: Schwenkaufnahme
10: Abstützelement
11: erster Endabschnitt
12: Schwenkachse
13: Nockenrolle
14: Nockenwelle
15: Verriegelungsmechanismus
16: Betätigungselement
17: Aktuator
18: Aktuatorantrieb
19: Betätiger
20: Befestigungsflansch
21: Lagerstelle
22: Endanschlag
23: Rückstellfederelement

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 102017101792 A1 [0002]
DE 102020120100 [0029]

Claims

Schlepphebelvorrichtung (1), umfassend einen schaltbaren Schlepphebel (2) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Primärhebel (3) und einem an oder in diesem verschwenkbar gelagert angeordneten Sekundärhebel (4), wobei an einem ersten axialen Endabschnitt (5) des Primärhebels (3) eine Anlagefläche (6) für ein Gaswechselventil (7) und an einem zweiten axialen Endabschnitt (8) des Primärhebels (3) eine Schwenkaufnahme (9) für ein Abstützelement (10) ausgebildet sind, wobei der erste axiale Endabschnitt (5) des Primärhebels (3) und ein erster Endabschnitt (11) des Sekundärhebels (4) auf einer gemeinsamen Schwenkachse (12) gelagert sind, und wobei der Sekundärhebel (4) eine Nockenrolle (13) zum Abrollen auf der Nockenwelle (14) aufweist, und wobei zwischen dem Primärhebel (3) und dem Sekundärhebel (4) ein Verriegelungsmechanismus (15) mit einem Betätigungselement (16) angeordnet ist, der in einem ersten gekoppelten Schaltzustand den Primärhebel (3) mit dem Sekundärhebel (4) koppelt, so dass diese eine gemeinsame Schwenkbewegung zur Betätigung des Gaswechselventils (7) ausführen, und der in einem zweiten entkoppelten Schaltzustand die Kopplung zwischen Primärhebel (3) und Sekundärhebel (4) aufhebt, so dass der Primärhebel (3) der Bewegung des Sekundärhebels (4) nicht folgt und eine Betätigung des Gaswechselventils (7) unterbleibt, und wobei der Verriegelungsmechanismus (15) derart ausgebildet ist, dass die Betätigungsrichtung des Betätigungselements (16) in Richtung der Längsachse des schaltbaren Schlepphebels (2) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (17) einen Aktuatorantrieb (18) und einen Betätiger (19) aufweist, wobei der Aktuator (17) derart ausgebildet ist, dass der Aktuatorantrieb (18) oberhalb der Nockenwelle (14) anordenbar ist, während der unterhalb der Nockenwelle (14) angeordnete Verriegelungsmechanismus (15) des schaltbaren Schlepphebels (2) mittels des Betätigers (19) zwischen dem gekoppelten Schaltzustand und dem entkoppelten Schaltzustand umschaltbar ist.
Schlepphebelvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorantrieb (18) als elektromagnetischer Antrieb, insbesondere als Hubmagnet ausgebildet ist.
Schlepphebelvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (19) als gebogener Blechstreifen ausgebildet ist, wobei der Blechstreifen einen ersten Blechstreifenabschnitt und einen zweiten zum ersten Blechstreifenabschnitt im Wesentlichen rechtwinklig abgewinkelt angeordneten zweiten Blechstreifenabschnitt aufweist, und wobei der erste Blechstreifenabschnitt an seinem freien axialen Ende in einer Lagerstelle (21) schwenkbeweglich gegenüber dem Betätiger (19) angebunden ist, und wobei der zweite Blechstreifenabschnitt an seinem freien axialen Ende ausgebildet ist das Betätigungselement (16) des Verriegelungsmechanismus (15) zu betätigen.
Schlepphebelvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (17) einen Befestigungsflansch (20) aufweist mit dem er am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, insbesondere an den Befestigungspunkten eines Nockenwellenlagers, befestigbar ist, wobei der Befestigungsflansch (20) eine Lagerstelle (21) zur schwenkbeweglichen Befestigung des Betätigers (19) aufweist und/oder der Befestigungsflansch (20) einen Endanschlag (22) zur Begrenzung des Betätigungsweges des Betätigers (19) aufweist.
Schlepphebelvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (20) eine Führungslasche aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie neben einer Führung des Betätigers (19) eine Aufnahme für ein Rückstellfederelement aufweist, über welches der Betätiger (19) entgegen einer Betätigungsrichtung des Aktuatorantriebs (18) mit einer Federkraft beaufschlagbar ist, wobei bevorzugt die Führungslasche derart angeordnet ist, dass die durch das Rückstellfederelement erzeugte Rückstellkraft im Wesentlichen in einer Linie mit der durch den Aktuatorantrieb (18) erzeugten Betätigungskraft liegt.
Aktuator (17) zur Betätigung eines Verriegelungsmechanismus (15) eines schaltbaren Schlepphebels (2) für die Betätigung eines Gaswechselventils (7) einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Aktuatorantrieb (18) und mit einem Betätiger (19), welcher mittels des Aktuatorantriebs (18) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorantrieb (18) oberhalb der Nockenwelle (14) der Brennkraftmaschine anordenbar ist, während der unterhalb der Nockenwelle (14) angeordnete Verriegelungsmechanismus (15) des schaltbaren Schlepphebels (2) zwischen dem gekoppelten Schaltzustand und dem entkoppelten Schaltzustand des schaltbaren Schlepphebels (2) durch Betätigung des Betätigungselements (16) mittels des Verriegelungsmechanismus (15) umschaltbar ist, indem das Betätigungselement (16) des Verriegelungsmechanismus (15) durch den Betätiger (19) des Aktuators (17) betätigt wird.
Aktuator (17) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuatorantrieb (18) als elektromagnetischer Antrieb, insbesondere als Hubmagnet ausgebildet ist.
Aktuator (17) nach einem der vorherigen Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (19) als Blechstreifen ausgebildet ist, wobei der Blechstreifen einen ersten Blechstreifenabschnitt und einen zweiten zum ersten Blechstreifenabschnitt im Wesentlichen rechtwinklig abgewinkelt angeordneten zweiten Blechstreifenabschnitt aufweist, und wobei der erste Blechstreifenabschnitt über eine Lagerstelle (21) an seinem freien axialen Ende schwenkbeweglich gegenüber dem Betätiger (19) anbindbar ausgebildet ist, und wobei der zweite Blechstreifenabschnitt an seinem freien axialen Ende ausgebildet ist das Betätigungselement (16) des Verriegelungsmechanismus (15) zu betätigen.
Aktuator (17) nach einem der vorherigen Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (17) einen Befestigungsflansch (20) zur Befestigung am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine, insbesondere an Befestigungspunkten eines Nockenwellenlagers aufweist, wobei der Befestigungsflansch (20) eine Lagerstelle (21) zur schwenkbeweglichen Befestigung des Betätigers (19) aufweist sowie einen als Führungslasche ausgebildeten Endanschlag (22) zur Führung des Betätigers (19) und zur Begrenzung des Betätigungswegs des Betätigers (19) aufweist, wobei die Führungslasche ein Rückstellfederelement (23) aufnimmt, durch welches der Betätiger (19) entgegen der Betätigungsrichtung des Aktuatorantriebs (18) mit einer Federkraft beaufschlagbar ist.
Aktuator (17) nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (20) in seiner Führungslasche ein als Druckstück ausgebildetes Rückstellfederelement (23) aufnimmt, wobei das Druckstück zumindest ein Federelement und kopfseitig ein das Federelement abdeckendes Kontaktstück (24) zur druckbeaufschlagenden Kontaktierung des Betätigers (19) aufweist.