DE102021124855A1

DE102021124855A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem ein Winkelgelenk aufweisenden Kipphebel

Info

Publication number: DE102021124855A1
Application number: DE102021124855.8A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Schott; Harald Elendt; Michael Knorr; Andreas Moeller; Andreas Rinnert; Kenan Halilovic
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem auf einer Schwenkachse (2) gelagerten, nockenaktuierbaren Kipphebel (3), wobei einenends von einer Unterseite (4) des Kipphebels (3) ein Bolzen (5) abragt, der an seinem distalen Ende (6) ein Winkelgelenk (7) hat, gebildet aus einem Kugelkopf und einem hieran über eine Kugelpfanne verschwenkbeweglich gehaltenen Fußstück (8), dessen Unterstirn (9) eine Kontaktfläche für eine Oberseite (11) eines Hebelfolgeglied (12) aufweist, wobei zur Vorspannung und Mittenlagenausrichtung des Fußstücks (8) ein den Bolzen (5) umfassendes Druckfedermittel (13) vorgesehen ist, welches zwischen einer hebelseitigen Anlage (14) des Fußstücks (8) und zumindest mittelbar der Unterseite (4) des Kipphebels (3) eingespannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem auf einer Schwenkachse gelagerten, nockenaktuierbaren Kipphebel, wobei einenends von einer Unterseite des Kipphebels ein Bolzen abragt, der an seinem distalen Ende ein Winkelgelenk hat, gebildet aus einem Kugelkopf und einem hieran über eine Kugelpfanne verschwenkbeweglich gehaltenen Fußstück, dessen Unterstirn eine Kontaktfläche für eine Oberseite eines Hebelfolgeglied aufweist.
Aus der DE 10 2011 002 592 A1 geht ein Standard-Ventiltrieb mit einem Kipphebel hervor, welcher Kipphebel in einer Bohrung an einem Ende einen Stift mit einem Winkelgelenk hieran hat. Das Fußstück des Winkelgelenks, welches auch als „Elefantenfuß“ bezeichnet wird, umfasst mit seiner in etwa als Halbsphäre ausgebildeten Kugelpfanne den Kugelkopf des Stifts. Als vom Fußstück des Winkelgelenks zu beaufschlagendes Folgeglied ist eine Brücke vorgesehen. Alternativ kommen eine unmittelbare Hubübertragung auf ein Gaswechselventil oder auf ein weiteres Zwischenglied infrage.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2021 124 455.2 beschreibt einen schaltbaren Ventiltrieb für eine Schwerlastbrennkraftmaschine. Als Hebelfolgeglied ist eine auf zwei Gaswechselventile einwirkende Brücke vorgesehen. Auf der Brücke verläuft eine über einen e-Aktor oder ein anderes Servomittel verlagerbare Schiebeplatte. Diese kann, wie ersichtlich, wahlweise so verlagert werden, dass sie eine Eintauchöffnung für das Winkelgelenk (Elefantenfuß) am Kipphebel verschließt, somit unter dem Gelenk liegt, so dass ein voller Ventilhub übertragen werden kann. Bei Freigabe der Eintauchöffnung läuft der Kipphebel mit seinem Winkelgelenk ins Leere und dessen Hub ist eliminiert.
Unter „Schwerlastbrennkraftmaschine“ ist eine Hubkolben-Maschine zu verstehen, wie sie insbesondere zum Antrieb eines LKW, Transporters, Landwirtschafts-, Bergbau- bzw. Baustellengeräts oder Schiffs verwendet wird.
Aufgabe ist es, einen Kipphebelventiltrieb mit einem verbesserten Winkelgelenk zu schaffen, welches insbesondere gut sitzt und bei dem Kollisionen mit Umgebungsbauteilen vermieden sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Vorspannung und Mittenlagenausrichtung des Fußstücks ein den Bolzen umfassendes Druckfedermittel vorgesehen ist, welches zwischen einer hebelseitigen Anlage des Fußstücks und zumindest mittelbar der Unterseite des Kipphebels eingespannt ist.
Die Erfindung soll insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bei Ventiltrieben für Schwerlastbrennkraftmaschinen Anwendung finden, hier speziell bei schaltbaren Ventiltrieben, so wie es Gegenstand eines Unteranspruchs ist. Eines der Kontaktglieder (Hebelfolgeglied / Winkelgelenk mit Kipphebel) oder ein hiermit verbundenes Bauteil wird hierbei relativ zum anderen im Schaltfall bewegt. Bspw. kann das Hebelfolgeglied eine schaltbare Brücke sein, welche zwei oder mehr gleichwirkenden Gaswechselventilen zugeordnet ist und eine unter das Gelenk wahlweise verlagerbare Schiebeplatte aufweist. Beim Unterfahren besteht somit keine Kollisionsgefahr mehr mit einem womöglich schiefstehenden Fußstück, da dieses nunmehr erfindungsgemäß ausgerichtet vorliegt. -Im Übrigen wäre bei Nockengrundkreisdurchlauf ein Minimalspalt zwischen dem Fußstück und dessen Gegenläufer ggf. vorteilhaft.-
Alternativ kann auch der Kipphebel, bspw. angeordnet auf einer Schiebeachse, relativ zum Folgeglied verlagert werden oder es sind beide Kontaktglieder verschiebbar ausgebildet.
Anstelle des Kipphebels ist auch ein Schwinghebel oder dergleichen denkbar und vorgesehen. Gleichfalls können Kugelkopf und Pfanne auch am jeweils anderen Kompartiment vorliegen und es kann alternativ bspw. auch ein Scharniergelenk oder dergleichen appliziert sein. Als Anlage für das als wenigstens eine Schraubendruckfeder ausgebildete Druckfedermittel am Kipphebel kann bspw. direkt dessen Unterseite vorgesehen sein. Alternativ kann diese Anlage auch an einem Ringabsatz des Bolzen vorliegen. Das Fußstück des Winkelgelenks ist als bspw. tiefgezogener Topf ausgebildet, welcher ein- oder mehrteilig die Gelenkpfanne und eine geeignete Ringanlage für das Druckfedermittel aufweist.
Das Winkelgelenk am jeweiligen Kipphebel, genauer gesagt dessen Fußstück, sitzt somit federvorgespannt ausgerichtet in dessen „Neutralposition“ und stellt diese selbstständig ein. Eine Kontaktierung des Hebelfolgeglieds erfolgt hierdurch ohne Kantenkontakt / Kantenträger verschleißfrei. Wird, wie weiter vorgeschlagen, eines der Kontaktpartner bspw. ballig ausgebildet, so wird die Selbstzentrierung am Gelenk unterstützt und insbesondere bei relativen Verschiebebewegungen im Kontaktbereich ist der Verschleiß minimiert.
Der Bolzen am Kipphebel kann nach einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung hinsichtlich seiner Ausfahrlänge justierbar sein. Hierfür ist bspw. an eine simple Schraubverbindung für diesen im Kipphebel gedacht, welche über die fachüblichen Maßnahmen gesichert (gekontert) ist. Somit kann eine einfache Einstellung des Ventilspiels erfolgen.
Im Fall des variablen Ventiltriebs mit der Schiebeplatte kann diese gelenkseitig auch angefast sein, so dass ein Auffahren des Winkelgelenks mit dessen Fußstück erleichtert ist.
Zur Zeichnung:

• 1 zeigt eine räumliche Ansicht eines schaltbaren Ventiltriebs mit Kipphebel und Brücke und
• 2 zeigt den vorgenannten Ventiltrieb in einem vergrößerten Teilschnitt.

Aus den Figuren geht ein abschaltbarer Ventiltrieb 1 für eine SchwerlastBrennkraftmaschine hervor. Offenbart ist ein urformtechnisch erzeugter Kipphebel 3, der auf einer mit „2“ symbolisiert dargestellten Schwenkachse gelagert und an seinem hier hinteren Ende 22 eine nicht eingezeichnete Rolle für einen Anlauf eines Vollhubnockens hat.
An einem vorderen Ende 23 des Kipphebels 3 ragt von einer Unterseite 4 des Kipphebels 3 ein Bolzen 5 ab. Dieser hat an seinem distalen, freien Ende 6 ein Winkelgelenk 7, gebildet aus einem Kugelkopf am Bolzen 5 und einem hieran über eine Kugelpfanne verschwenkbeweglich gehaltenen, topfartigen Fußstück 8. Eine leicht ballige Unterstirn 9 des Fußstücks 8 weist eine Kontaktfläche für eine Oberseite 11 eines Hebelfolgeglied 12 auf.
Letztgenanntes ist von seinem grundsätzlichen Aufbau her eine auf zwei Gaswechselventile 21 gleichzeitig einwirkende Brücke, deren teleskopische Führung gegenüber einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine hierbei nicht gezeigt ist, auf welche jedoch ggf. auch verzichtet werden kann. Eine hebelseitige (obere) Stirn 20 der Brücke 12, die, wie gezeichnet, hierbei ein Blechteil ist, hat eine bohrungsartige Eintauchöffnung 17 für das Winkelgelenk 7 des Kipphebels 3. Diese Eintauchöffnung 17 ist durch eine entlang der hebelseitigen Stirn 20 der Brücke 12 verlagerbare Schiebeplatte 18 verschließbar, welche die unmittelbare Oberseite 11 für den Anlauf des Fußstücks 8 des Winkelgelenks 7 hat.
Es ist leicht erkennbar, dass in der in beiden Figuren dargestellten offenen Eintauchposition für den Kipphebel 3 mit Winkelgelenk 7 der Hub des den Kipphebel 3 beaufschlagenden Nockens ins Leere läuft und somit abgeschaltet ist. Für einen „Verschluss“ der Eintauchöffnung 17 wird die Schiebeplatte 18 über ein nicht eingezeichnetes Servomittel wie einen e-Aktor bei Nockengrundkreisdurchlauf hier von rechts nach links verlagert. Dabei ist das topfartige Fußstück 8 des Winkelgelenks 7 durch ein Druckfedermittel 13 stets in dessen „neutraler“ Mittenposition vorgespannt und ausgerichtet. Das Druckfedermittel 13 umfasst den Bolzen 5 und wirkt an einer Seite auf eine Anlage 14 des Fußstücks 8 und an einer anderen Seite gegen die Unterseite 4 des Kipphebels 3. Eine Verlagerung der Schiebeplatte 18 über die Eintauchöffnung 17 erfolgt somit ohne die Gefahr einer Kollision mit dem ansonsten womöglich „verkippt“ stehenden Fußstück 8.
Wie in 2 angedeutet, ist eine dem Fußstück 8 des Winkelgelenks 7 zugewandte Querseite 10 der Schiebeplatte 18 mit einer Auffahrfase 19 für das Fußstück 8 mit dessen Unterstirn 9 versehen.
Schließlich ist zu bemerken, dass der vorgenannte Bolzen 5 über eine „von oben“ zugängliche Schraubverbindung 15 in einer Bohrung 16 des Kipphebels 3 sitzt. Somit kann eine mechanische Einstellung des Ventilspiels erfolgen. Ggf. kann der Bolzen auch „fest“ in der Bohrung 16 verlaufen oder einteilig mit dem Kipphebel 3 ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltrieb
2: Schwenkachse
3: Kipphebel
4: Unterseite
5: Bolzen
6: Ende
7: Winkelgelenk
8: Fußstück
9: Unterstirn
10: Querseite
11: Oberseite
12: Hebelfolgeglied, Brücke
13: Druckfedermittel
14: Anlage
15: Schraubverbindung
16: Bohrung
17: Eintauchöffnung
18: Schiebeplatte
19: Auffahrfase
20: Stirn
21: Gaswechselventil
22: Ende
23: Ende

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 102011002592 A1 [0002]
DE 1020211244552 [0003]

Claims

Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem auf einer Schwenkachse (2) gelagerten, nockenaktuierbaren Kipphebel (3), wobei einenends von einer Unterseite (4) des Kipphebels (3) ein Bolzen (5) abragt, der an seinem distalen Ende (6) ein Winkelgelenk (7) hat, gebildet aus einem Kugelkopf und einem hieran über eine Kugelpfanne verschwenkbeweglich gehaltenen Fußstück (8), dessen Unterstirn (9) eine Kontaktfläche für eine Oberseite (11) eines Hebelfolgeglied (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorspannung und Mittenlagenausrichtung des Fußstücks (8) ein den Bolzen (5) umfassendes Druckfedermittel (13) vorgesehen ist, welches zwischen einer hebelseitigen Anlage (14) des Fußstücks (8) und zumindest mittelbar der Unterseite (4) des Kipphebels (3) eingespannt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (5) zur Justierung dessen Ausfahrlänge über eine Schraubverbindung (15) in einer Bohrung (16) des Kipphebels (3) sitzt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventiltrieb (1) als schaltbarer Ventiltrieb vorliegt, wobei das Hebelfolgeglied (12) eine auf mehrere Gaswechselventile (21) gleichzeitig einwirkende Brücke ist, deren hebelseitige Stirn (20) zumindest eine Eintauchöffnung (17) für das Winkelgelenk (7) des Kipphebels (3) hat, welche Eintauchöffnung (17) durch eine entlang der hebelseitigen Stirn (20) der Brücke (12) verlagerbare Schiebeplatte (18) verschließbar ist, welche die unmittelbare Oberseite (11) für den Anlauf des Fußstücks (8) des Winkelgelenks (7) hat.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstirn (9) des Fußstücks (8) des Winkelgelenks (7) ballig ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Fußstück (8) des Winkelgelenks (7) zugewandte Querseite (10) der Schiebeplatte (18) mit einer Auffahrfase (19) für das Fußstück (8) mit dessen Unterstirn (9) versehen ist.