DE102022101127A1

DE102022101127A1 - Schaltbarer Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102022101127A1
Application number: DE102022101127.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Biermann; Rainer Schwinn; Bernd Friedrich; Marcus Gerngross
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-01-19
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2023-07-20
Also published as: WO2023138716A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außen- und einem Innenhebel (2, 3), wobei an einer Unterseite (7) des Außenhebels (2) eine Ventilschaftanlage (8) und ein Schwenklager (10) gebildet sind, oberhalb von diesem eine Aufnahme (11) mit einem Koppelkolben (12) liegen, wobei Seitenwände (14) des Innenhebels (3) über einen Querbalken (15) verbunden sind, unter welchen der Koppelkolben (12) für einen Koppelfall des Innen- mit dem Außenhebel (3, 2) verlagerbar ist, wobei ein Drehschenkelfedermittel (16) mit zwei Windungspaketen (17) vorgesehen ist, von denen jedes einen Querstumpf (18) des Außenhebels (2) bei dem anderen Ende (9) umfasst, von welchem jeweiligen Windungspaket (17) ein Federfinger (19) auf eine Anlage (20) des Außenhebels (2) und ein weiterer Federfinger (21) unter den Innenhebel (3) einwirken, wobei der Innenhebel (3) gebaut ist und dessen Seitenwände (14) aus zwei Platten bestehen und wobei der Querbalken (15) als separat mit den Seitenwänden (14) gefügter Steckstift vorliegt, unter welchen die weiteren Federfinger (21) des Drehschenkelfedermittels (16) greifen.

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2018 131 601 A1 geht ein gattungsgemäßer Schlepphebel hervor. Dessen Innenhebel ist ein bspw. in einem MIM-Verfahren hergestelltes Massivbauteil. Der indirekt extern betätigte, längs verlagerbare Koppelkolben untergreift im Koppelfall einen zugewandten Querbalken des Innenhebels. Zur Anlage der respektiven Federfinger der Nockenrückstellfeder, welche auch als Lost-Motion-Feder bezeichnet wird, haben Seitenwände des Innenhebels einteilig nach außen abstehende Ansätze.
Aufgabe ist es, einen Schlepphebel zu schaffen, dessen Aufbau weiter vereinfacht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Innenhebel gebaut ist und dessen Seitenwände aus zwei Platten bestehen, wobei der Querbalken als separat mit den Seitenwänden gefügter Steckstift vorliegt, unter welchen die weiteren Federfinger des Drehschenkelfedermittels greifen.
Besonders bevorzugt ist es hierbei gemäß einer ersten Konkretisierung der Erfindung, die beiden Platten des Innenhebels aus Blech zu stanzen. Dabei können die Platten beispielsweise zugleich im Paket gestanzt und gelocht oder zumindest zugleich gelocht werden. Die Platten können selbstverständlich auch aus einem anderen Werkstoff als Stahlblech bestehen und ggf. auch geschmiedet oder dergleichen sein.
Durch die speziell am Innenhebel getroffenen Maßnahmen können die Gesamtkosten des Schlepphebels sichtbar gesenkt werden. Die beiden Platten lassen sich sehr einfach an ihren beiden Enden über die Schwenk- und Steckachse fügen. Letztgenannte wird vorzugsweise „lose“ in ihren Bohrungen im Innenhebel gehalten und erfährt bspw. eine axiale Sicherung durch in Rillen dieser außenseitig eingreifende Federfinger der Nockenrückstellfeder (Drehschenkelfederpaket), die hierüber gleichfalls geführt sind. Ggf. können diese Rillen auch innerhalb der Seitenwände des Innenhebels auf der Steckachse liegen.
Auch kann die Steckachse eine axiale Fixierung über ihren Abschwenkbereich hinweg an aufgerichteten Wandabschnitten des Außenhebels erfahren, welche Wandabschnitte den Außenhebel zugleich versteifen.
Die somit gebaute Ausführung des Innenhebels erlaubt es, einen Baukasten gleicher Teile für unterschiedliche Schlepphebelgrößen vorzuhalten. Bspw. ist es möglich, lediglich den Abstand der gleichen Seitenwände zueinander zu variieren. Ggf. kann zur Erhöhung der Steifigkeit des Innenhebels dieser mit einem zusätzlichen Querbügel versehen sein.
Aufgrund der Zylinderform der Steckachse kommt es im Koppelfall (ausgefahrener Koppelschieber mit Abflachung im Kontaktbereich) zu einem gut beherrschbaren Linienkontakt. Zur Optimierung des Kontaktbereichs könnte die Steckachse auch eine abgeflachte Gegenkontur aufweisen, was allerdings deren gerichtete Montage und Befestigung erfordern würde. Eine Einstellung eines Koppelspiels erfolgt zweckmäßigerweise durch Gruppierung im Bereich der Koppelkolben (Höhe der Abflachungen).
Eine sichere Kopplung kommt stets dann zustande, wenn der abgeflachte Koppelkolben mit seiner stirnseitigen Querkante zumindest leicht hinter der „tiefsten“ Kontaktlinie der Steckachse verfahren ist. Hat der Koppelkolben, wie vorgeschlagen, im Kantenbereich noch eine Auswulstung, eine zahnartige Erhebung oder dergleichen, so wird hierüber einem ungewollten Entkoppeln mit der Gefahr eines schlagartigen Abrisses der Kopplung entgegengewirkt.
Die Drehschenkelfeder als Nockenrückstellfeder kann als ein Bauteil vorliegen. Alternativ können je Querstumpf zwei getrennte Drehschenkelfedern appliziert sein. Unter Umständen ist eine Beaufschlagung des Innenhebels über eine diesen nur einseitig angreifende Drehschenkelfeder vorgesehen. Anstelle der Drehschenkelfeder(n) können auch andere Federmittel wie Blatt- oder Schraubendruckfedern vorgesehen sein.
Vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, ist der Schlepphebel ein sogenannter Hubabschalter. Hierfür hat lediglich der Innenhebel eine Nockenanlauffläche, die bspw. als drehbare Rolle vorliegt. Alternativ kann auch der Außenhebel Nockenanlaufflächen haben, so für Niedrighubnocken, welche Anlaufflächen bspw. Gleitflächen sein können.
Zur Zeichnung:

• 1 zeigt in einer räumlichen Ansicht einen schaltbaren Schlepphebel mit gebautem Innenhebel;
• 2 zeigt den Innenhebel in einer Detailansicht und
• 3 zeigt den Koppelkolben des Schlepphebels als Einzelheit.

Aus 1 geht ein schaltbarer Schlepphebel 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine hervor.
Der Schlepphebel 1 besteht aus einem kastenähnlichen Außenhebel 2, welcher zwischen seinen Wänden 6 einen klinkenartigen Innenhebel 3 aufnimmt. Außen- und Innenhebel 2, 3 verlaufen bei einem hier rechts eingezeichneten ventilseitigen Ende 4 auf einer gemeinsamen Schwenkachse 5. An einer Unterseite 7 des Außenhebels 2 sind an dem einem Ende 4 eine Ventilschaftanlage 8 und an einem anderen Ende 9 ein Schwenklager 10 (Kalotte) für ein Abstützelement gebildet, oberhalb von welchem Schwenklager 10 eine in Längsrichtung des Schlepphebels 1 verlaufende Aufnahme 11 mit einem Koppelkolben 12 liegen (s. a. 3). Dem Koppelkolben 12 vorgeordnet ist ein Querschieber 31, welcher über eine nicht ersichtliche Kulissen- oder Keilgestaltung mit dem Koppelkolben 12 wirkverbunden ist. Der Querschieber 31 ist hierbei von einem externen Beaufschlagungsmittel wie bspw. mittelbar einem e-Aktor verlagerbar, wobei klar ist, dass auch eine hydraulische Aktuierung des Koppelkolbens 12 in wenigstens eine Längsrichtung möglich ist.
Der vorgenannte Innenhebel 3 umfasst zwei separate Seitenwände 14, die planeunausgebauchte Blechplatten und zueinander identisch sind. Die Seitenwände 14 können gemeinsam gestanzt oder zumindest in einem Zuge gelocht sein. Ausgehend von Ihrem Drehzentrum am einen Ende 4 auf der Schwenkachse 5 erstrecken sich die Seitenwände 14 in Richtung zum anderen Ende 9 und fassen eine auf einem Bolzen 29 gelagerte Rolle als Nockenanlauffläche 13 ein (s. a. 2).
An ihrem freien Schwenkende, auf der Seite des anderen Endes 9, sind die Seitenwänden 14 über einen separaten Steckstift 15 (Querbalken) verbunden, welcher „lose“ einsitzt. Der Steckstift 15 fungiert als Kontaktpartner für den Koppelkolben 12 im Koppelfall, welcher Koppelkolben 12 hierbei mit seiner obenliegenden Abflachung 27 (s. 3) abschnittsweise unter den Steckstift verlagerbar ist (Linienkontakt).
Weiter geht aus 1 ein Drehschenkelfedermittel 16 als Nockenrückstellfeder hervor. Genauer gesagt, ist eine Drehschenkelfedergruppe verbaut. Jede hiervon verläuft über ein Windungspaket 17 auf einem Querstumpf 18 des Außenhebels 2, welche Querstümpfe 18 den vorgenannten Querschieber 31 beherbergen. Wie zu erkennen, erstreckt sich von jedem Windungspaket 17 ein seitlich außenliegender Federfinger 19 auf eine hakenartige Anlage 20 des Außenhebels 2. Ein weiterer, seitlich innenliegender Federfinger 21 greift unter einen außenliegenden Ansatz 23 des Steckstiftes 15. Genauer gesagt, sitzt dieser Federfinger 21 in einer respektiven Rille 22, wodurch zugleich der Steckstift 15 fixiert ist. Die vorgenannte hakenartige Anlage 20 an der Wand 6 des Außenhebels 2 für den äußeren Federfinger 19 verhindert dessen Auswandern bzw. Abspringen vom Kontakt.
1 zeigt zudem, dass die Wände 6 des Außenhebels 2, in etwa im Längsabschnitt der Steckachse 15, einen von der Unterseite 7 steil wegragenden Abschnitt 25 haben. Dies schafft zum einen mehr Steifigkeit. Zum anderen kann der Steckstift 15 hierüber eine bspw. zusätzliche innenwandige Führung erfahren. In Richtung zum einen Ende 4 hin laufen die Wände 6 des Außenhebels 2 keilartig absteigend aus.
Zu erwähnen ist, dass der Koppelkolben 12 (s. 3) im Kantenbereich von dessen Abflachung 27 zu seiner Innenstirn 26 eine quer verlaufende Aufwulstung 28 aufweist. Diese erhöht die Sicherheit gegen einen ungewünschten „Abriss“ der Kopplung bei trotz „Koppelbefehl“ nicht genügend ausgefahrenem Koppelkolben 12 und Nockenhub. Die Aufwulstung 28 sollte hierbei in dessen Ausfahrrichtung gesehen geringfügig hinter der „tiefsten“ Linie der Steckachse 15 liegen.
Zu erkennen ist in 3 zudem, dass der Koppelkolben 12 in etwa im Abschnitt seiner Längsmitte mit einer nutartigen Freistellung 30 versehen ist. Diese Maßnahme wirkt reibungsmindernd im Verbau.
Bezugszeichenliste

1): Schlepphebel
2): Außenhebel
3): Innenhebel
4): eines Ende
5): Schwenkachse
6): Wand
7): Unterseite
8): Ventilschaftanlage
9): anderes Ende
10): Schwenklager
11): Aufnahme
12): Koppelkolben
13): Nockenanlauffläche
14): Seitenwand
15): Querbalken, Steckstift
16): Drehschenkelfederm ittel
17): Windungspaket
18): Querstumpf
19): Federfinger
20): Anlage
21): Federfinger
22): Rillen
23): Ansatz
24): Innenfläche
25): Abschnitt
26): Innenstirn
27): Abflachung
28): Aufwulstung
29): Bolzen
30): Freistellung
31): Querschieber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018131601 A1 [0002]

Claims

Schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außen- und einem Innenhebel (2, 3), die bei einem ventilseitigen Ende (4) auf einer gemeinsamen Schwenkachse (5) verlaufen, welcher Außenhebel (2) den Innenhebel (3) einfassende Wände (6) hat, wobei an einer Unterseite (7) des Außenhebels (2) an dem einem Ende (4) eine Ventilschaftanlage (8) und an einem anderen Ende (9) ein Schwenklager (10) gebildet sind, oberhalb von diesem eine in Längsrichtung des Schlepphebels (1) verlaufende Aufnahme (11) mit einem Koppelkolben (12) liegen, wobei der Innenhebel (3) klinkenartig ist und sich mit seinen beiden eine Nockenanlauffläche (13) einfassenden Seitenwänden (14) in Richtung zum anderen Ende (9) erstreckt, welche Seitenwände (14) dort über einen Querbalken (15) verbunden sind, unter welchen der Koppelkolben (12) für einen Koppelfall des Innen- mit dem Außenhebel (3, 2) abschnittsweise verlagerbar ist und wobei ein Drehschenkelfedermittel (16) als Nockenrückstellfeder mit zwei Windungspaketen (17) vorgesehen ist, von denen jedes einen Querstumpf (18) des Außenhebels (2) bei dem anderen Ende (9) umfasst, von welchem jeweiligen Windungspaket (17) ein Federfinger (19) auf eine Anlage (20) des Außenhebels (2) und ein weiterer Federfinger (21) unter den Innenhebel (3) einwirken, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenhebel (3) gebaut ist und dessen Seitenwände (14) aus zwei Platten bestehen, wobei der Querbalken (15) als separat mit den Seitenwänden (14) gefügter Steckstift vorliegt, unter welchen die weiteren Federfinger (21) des Drehschenkelfedermittels (16) greifen.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden die Seitenwände (14) des Innenhebels (3) bildenden Platten zumindest weitestgehend plan sind und entweder als zugleich gelochte oder als zugleich gestanzte und gelochte identische Blechteile vorliegen.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckstift (15) mit je einem Ansatz (23) die Seitenwände (14) des Innenhebels (3) überragt, welche Ansätze (23) Rillen (22) haben, in welche die weiteren Federfinger (21) des Drehschenkelfedermittels (16) eingreifen.
Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckstift (15) „lose“ in den Seitenwänden (14) des Innenhebels (3) sitzt.
Schlepphebel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (6) des Außenhebels (2) zur Darstellung der Führung für den Steckstift (15), in Schlepphebellängsrichtung vom anderen Ende (9) aus gesehen, unmittelbar nach den beiden die Windungspakete (17) der Nockenrückstellfeder (16) tragenden Querstümpfen (18), in einen von der Unterseite (7) steil wegragenden Abschnitt (25) übergehen, welcher die Innenflächen (24) zur Führung des Steckstifts (15) hat.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Koppelkolben (12), im Bereich dessen Untergriffs unter den Steckstift (15) im Koppelfall und ausgehend von dessen Innenstirn (26), eine „obenliegende“ Abflachung (27) immanent ist, welche unmittelbar bei der Innenstirn (26) eine quer verlaufende Aufwulstung (28) aufweist.
Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Nockenanlauffläche (13) im Innenhebel (3) eine Rolle appliziert ist, die gleit- oder wälzgelagert auf einem in den Seitenwänden (14) des Innenhebels (3) aufgenommenen Bolzen (29) verläuft.