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Die Erfindung betrifft einen Schaltschlepphebel für eine Ventiltriebvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Verbrennungskraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug.
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Derartige Schaltschlepphebel werden zur Ventilbetätigung von Gaswechselventilen, also Auslassventilen und/oder Einlassventilen von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Um bei einer Ventiltriebvorrichtung eine Abschaltung der Ventilbetätigung zu ermöglichen, können jeweilige, relativ zueinander bewegbare Hebelelemente anhand einer Koppelvorrichtung miteinander derart verbunden werden, dass die Hebelelemente miteinander direkt oder indirekt anhand einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine bewegt werden und die Ventilbetätigung über den Schaltschlepphebel erfolgen kann. Dies kann in einer Koppelstellung der Koppelvorrichtung der Fall sein. In einer Entkoppelstellung der Koppelvorrichtung können die Hebelelemente dahingehend voneinander entkoppelt sein, dass zwar eines der Hebelelemente direkt oder indirekt durch die Nockenwelle bewegt werden kann, jedoch das andere Hebelelement, welches mit dem entsprechenden Gaswechselventil in Kontakt steht, keine Bewegung erfährt. In diesem Fall kann keine Betätigung des Gaswechselventils durch die Nockenwelle über den Schaltschlepphebel erfolgen.
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Aus der
DE 10 2010 010 732 A1 ist ein Schaltschlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit verschwenkbeweglich zueinander angeordneten und über Federmittel in Schwenkrichtung verspannten sowie über Koppelmittel koppelbaren Hebelteilen bekannt. Diese Hebelteile weisen zur Übertragung von unterschiedlichen Hubcharakteristiken mit Nocken einer Nockenwelle zusammenwirkende Abgriffselemente auf. Zur Übertragung jeweils einer Hubcharakteristik ist jeweils ein Abgriffselement vorgesehen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schaltschlepphebel der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher ein besonders verzögerungsarmes Verstellen zwischen einer Koppelstellung und einer Entkoppelstellung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schaltschlepphebel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Schaltschlepphebel für eine Ventiltriebvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine,
- - mit einer ersten Hebelvorrichtung, welche ein erstes Hebelelement und ein an dem ersten Hebelelement gelagertes Betätigungselement aufweist, das zur zumindest mittelbaren Betätigung anhand einer Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist,
- - mit einer zweiten Hebelvorrichtung, welche ein zweites Hebelelement, an welchem das erste Hebelelement drehbar gelagert ist, und welche einen an dem zweiten Hebelelement angeordneten Übertragungsbereich zur Übertragung von anhand der Nockenwelle ausgeübter Bewegungsenergie auf ein Gaswechselventil der Verbrennungskraftmaschine umfasst, und
- - mit einer Koppelvorrichtung, welche verstellbar ist zwischen einer Koppelstellung, in welcher die erste Hebelvorrichtung und die zweite Hebelvorrichtung derart miteinander gekoppelt sind, dass die erste Hebelvorrichtung und die zweite Hebelvorrichtung gemeinsam anhand der Nockenwelle bewegbar sind, und einer Entkoppelstellung, in welcher eine gemeinsame, anhand der Nockenwelle bewirkte Bewegung der ersten Hebelvorrichtung und der zweiten Hebelvorrichtung unterbunden ist, wobei die Koppelvorrichtung zumindest ein bewegbar gelagertes Koppelelement umfasst, über welches die erste Hebelvorrichtung und die zweite Hebelvorrichtung in der Koppelstellung kraftübertragend gekoppelt sind und welches in der Entkoppelstellung eine Relativbewegung zwischen der ersten Hebelvorrichtung und der zweiten Hebelvorrichtung freigibt.
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Die Ventiltriebvorrichtung und damit auch die Verbrennungskraftmaschine, kann beispielsweise neben dem Schaltschlepphebel noch weitere, beispielsweise baugleiche, Schaltschlepphebel und die Nockenwelle umfassen. Denkbar ist auch, dass die Ventiltriebvorrichtung auch eine Nockenwellenverstellvorrichtung umfassen kann, mittels welcher eine Phasenverstellung der Nockenwelle ermöglicht sein kann.
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Unter dem Ausdruck, wonach das Betätigungselement zur zumindest mittelbaren Betätigung anhand der Nockenwelle ausgebildet ist, kann verstanden werden, dass das Betätigungselement direkt, also unmittelbar, oder indirekt und damit mittelbar anhand der Nockenwelle betätigt werden kann. Dabei kann eine Nocke der Nockenwelle bei deren Rotation während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine zumindest mittelbar eine Kraft auf das Betätigungselement ausüben, wodurch zumindest die gesamte erste Hebelvorrichtung bewegt, insbesondere verschwenkt, werden kann. Zumindest mittelbar ist dabei dahingehend zu verstehen, dass beispielsweise ein Hubverstellelement der Ventiltriebvorrichtung zwischen der Nockenwelle und dem Betätigungselement angeordnet sein kann. Das Hubverstellelement kann beispielsweise als Kipphebel ausgebildet sein, über welchen die Nockenwelle kraftübertragend mit dem Betätigungselement gekoppelt sein kann. Dadurch ist eine indirekte Betätigung des Betätigungselements anhand der Nockenwelle möglich. Anhand des Hubverstellelements kann eine Länge eines Bewegungsweges oder einer Bewegungsbahn welchem/welcher das Betätigungselement infolge der Betätigung durch die Nockenwelle folgen kann, einstellbar sein. Dadurch kann über das Zusammenwirken von Nockenwelle, Hubverstellelement und Betätigungselement beispielsweise eine variable Einstellung einer Hubhöhe des Gaswechselventils erfolgen.
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Das Betätigungselement kann als Nockenrolle ausgebildet sein, wodurch eine wirksame Verringerung von Reibverlusten ermöglicht ist. Der Schaltschlepphebel kann dadurch insgesamt als Rollenschlepphebel ausgebildet sein.
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Das erste Hebelelement kann beispielsweise als Innenhebel ausgebildet sein, welches innerhalb des zweiten Hebelelement aufgenommen sein kann. Das zweite Hebelelement kann damit als Außenhebel ausgebildet sein und das erste Hebelelement zumindest bereichsweise umgreifen oder umgeben.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Koppelelement einen Koppelelement-Lagerflächenbereich aufweist, über welchen das Koppelelement bewegbar gelagert an einem ersten Gehäuseflächenbereich des Schaltschlepphebels abgestützt ist und welcher zumindest eine Ausnehmung, an welcher eine Abstützung des Koppelelements an dem ersten Gehäuseflächenbereich unterbleibt, zumindest bereichsweise umgrenzt, wobei der Koppelelement-Lagerflächenbereich und der erste Gehäuseflächenbereich dazu ausgebildet sind, beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Schaltschlepphebels einen Schmierfilm zwischeneinander aufzubauen. Von Vorteil ist hierbei, dass im Bereich der Ausnehmung eine Unterbrechung des Schmierfilms beim Gebrauch des Schaltschlepphebels, insbesondere bei der Verstellung zwischen der Koppelstellung und der Entkoppelstellung, auftreten kann, was auch bei kalten Umgebungstemperaturen und dementsprechend kaltem und zähflüssigem Schmierfilm eine ausreichend hohe Verstellgeschwindigkeit und damit ein verzögerungsarmes Verstellen der Koppelvorrichtung gestattet.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Koppelelement bei dessen Bewegung aufgrund des Schmierfilms einer temperaturabhängigen Reibung unterworfen ist. Bei besonders tiefen Temperaturen ist der Schmierfilm aus besonders zähflüssigem Schmiermittel, insbesondere Motoröl, gebildet. Aufgrund der hohen Viskosität können bei niedrigen Temperaturen ohne die Ausnehmung hohe Reibkräfte entstehen, welche zu unerwünschten Verzögerungen beim Verstellen führen können.
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Das Koppelelement kann zumindest bereichsweise, insbesondere an einem Kontaktbereich des Koppelelement-Lagerflächenbereichs mit dem ersten Gehäuseflächenbereich, zylinderförmig ausgebildet sein. Dementsprechend kann der Schmierfilm sich ebenfalls zylinderförmig zwischen dem Koppelelement-Lagerflächenbereich und dem ersten Gehäuseflächenbereich erstrecken, was bei tiefen Temperaturen zu hohen umfangsseitig angreifenden Reibkräften, welche der Verstellung des Koppelelements entgegenwirken können, führen kann. Durch die Ausnehmung kann der Kontaktbereich unterbrochen und dadurch auch ohne aufwändige Vorwärmung des Schmierfilms eine ausreichend schnelle Verstellung ermöglicht werden. Der erste Gehäuseflächenbereich kann sich innerhalb eines Gehäuseteils des Schaltschlepphebels erstrecken.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Koppelelement-Ausnehmung als in Umfangsrichtung des Koppelelements verlaufende Nut ausgebildet, welche den Koppelelement-Lagerflächenbereich zumindest bereichsweise unterteilt. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Verringerung der Reibkräfte bei niedrigen Temperaturen. Die Nut kann teilweise umlaufend ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Nut vollständig in Umfangsrichtung des Koppelelements umlaufend ausgebildet sein und dadurch den Koppelelement-Lagerflächenbereich in zwei Koppelelement-Lagerflächenteilbereiche unterteilen, was zu einer besonders wirksamen Reibungsverringerung führt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Koppelelement-Lagerflächenbereich zumindest bereichsweise zylinderförmig ausgebildet ist und/oder die Koppelelement-Ausnehmung ist zumindest teilweise ringsegmentförmig ausgebildet. Dadurch kann das Koppelelement aufwandsarm in einer Bohrung des Schaltschlepphebels, insbesondere einer Bohrung in einem Gehäuseteil des Schaltschlepphebels, gelagert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Schaltschlepphebel ein Stellelement, welches mit dem Koppelelement gekoppelt ist und mittels welchem das Koppelelement bewegbar ist, um dadurch die Verstellung der Koppelvorrichtung zwischen der Koppelstellung und der Entkoppelstellung zu bewirken. Dadurch kann eine vorhandene Bauraumsituation besonders vorteilhaft genutzt werden. Das Koppelelement und das Stellelement können beispielsweise einen Winkel, vorzugsweise rechten Winkel, zwischeneinander einschließen, sodass das Koppelelement beispielsweise nicht unmittelbar betätigt und dabei nicht durch unmittelbare Krafteinwirkung entlang dessen Längsachse betätigt werden muss. Stattdessen kann anhand des Stellelements eine schräg zur Längsachse des Koppelelements erfolgende Betätigung erfolgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Stellelement einen Stellelement-Lagerflächenbereich auf, über welchen das Stellelement bewegbar gelagert an einem zweiten Gehäuseflächenbereich des Schaltschlepphebels abgestützt ist und welcher zumindest eine Stellelement-Ausnehmung, an welcher eine Abstützung des Stellelements an dem zweiten Gehäuseflächenbereich unterbleibt, zumindest bereichsweise umgrenzt, wobei der Stellelement -Lagerflächenbereich und der zweite Gehäuseflächenbereich dazu ausgebildet sind, beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Schaltschlepphebels einen Schmierfilm zwischeneinander aufzubauen. Ebenso wie das Koppelelement kann auch das Stellelement eine Ausnehmung, nämlich die Stellelement-Ausnehmung, aufweisen, welche eine Betätigung unter hoher Verstellgeschwindigkeit des Stellelements auch bei niedrigen Temperaturen ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Stellelement-Ausnehmung als in Umfangsrichtung des Stellelements verlaufende Nut ausgebildet, welche den Stellelement-Lagerflächenbereich zumindest bereichsweise unterteilt. Vorzugsweise kann die dem Stellelement zugeordnete Nut, auch Stellelement-Nut genannt, teilweise umlaufend ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann die Stellelement-Nut vollständig in Umfangsrichtung des Stellelements umlaufend ausgebildet sein und dadurch den Stellelement-Lagerflächenbereich in zwei Stellelement-Lagerflächenteilbereiche unterteilen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Stellelement-Lagerflächenbereich zumindest bereichsweise zylinderförmig ausgebildet und/oder die Stellelement-Ausnehmung ist zumindest teilweise ringsegmentförmig ausgebildet. Dadurch kann das Stellelement aufwandsarm in einer weiteren Bohrung des Schaltschlepphebels, insbesondere einer weiteren Bohrung in dem Gehäuseteil des Schaltschlepphebels, gelagert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das Koppelelement und das Stellelement über eine Führungsnut-Stift-Verbindung miteinander gekoppelt. Dies ermöglicht eine besonders robuste und direkte Bewegung des Koppelelements durch das Stellelement. Die Führungsnut-Stift-Verbindung der Koppelvorrichtung kann eine Führungsnut und einen in diese eingreifenden Stift umfassen. Die Führungsnut kann sich entlang dem Koppelelement erstrecken und beispielsweise als Aussparung am Koppelelement ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Führungsnut schräg, beispielsweise in einem Winkel von 45° zu einer Verstellrichtung des Koppelelements, entlang welcher das Koppelelement beim Verstellen der Koppelvorrichtung bewegbar sein kann, verlaufen. Die Verstellrichtung kann . Der Stift kann an dem Stellelement fixiert und in die Führungsnut eingeführt sein. Koppelelement und Stellelement können in einem, den ersten und zweiten Gehäuseflächenbereich aufweisenden Gehäuseteil des Schaltschlepphebels gleitend und schräg zueinander gelagert sein. So können jeweilige Längsachsen des Stellelement uns des Koppelelements beispielsweise einen Winkel von 90° zwischeneinander einschließen. Durch Betätigen des Stellelements kann der Stift entlang der Führungsnut bewegt und dabei das Stellelement verschoben werden, um die Koppelstellung bzw. Entkoppelstellung einzustellen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, welche eine Ventiltriebvorrichtung mit wenigstens einem Schaltschlepphebel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst. Bei einer derartigen Verbrennungskraftmaschine kann auch bei tiefen Umgebungstemperaturen und dadurch bei kaltem Schmiermittel, insbesondere Motoröl, also vor einem erfolgten Warmlauf der Verbrennungskraftmaschine, eine ausreichend schnelle Verstellung des Schaltschlepphebels bewirkt werden.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
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Die in Bezug auf einen der Aspekte vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die jeweils anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
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Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Perspektivansicht eines beispielhaften Schaltschlepphebels, bei welcher ein Gehäuseteil des Schaltschlepphebels zur Verdeutlichung einer zumindest teilweise in dem Gehäuseteil angeordneten Koppelvorrichtung des Schaltschlepphebels bereichsweise ausgespart dargestellt ist;
- 2 eine weitere schematische Perspektivansicht, welche den Schaltschlepphebel aus einer von 1 verschiedenen Ansichtsrichtung zeigt;
- 3 eine schematische Perspektivansicht eines Koppelelements und eines Stellelements des Schaltschlepphebels, wobei das Gehäuseteil aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist;
- 4 eine weitere schematische Perspektivansicht des Koppelelements und des Stellelements in deren Lagerung im Gehäuseteil, welches im perspektivischen Halbschnitt gezeigt ist; und
- 5 eine Schnittdarstellung des Gehäuseteils sowie des Koppelelements und des Stellelements gemäß einer Schnittebene, welche senkrecht zu einer in 1 gezeigten Längsachse des Koppelelements orientiert ist, und sich entlang einer ebenfalls in 1 gezeigten Längsachse des Stellelements erstreckt, wobei die Längsachse des Stellelements in der Schnittebene liegt.
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1 zeigt in stark abstrahierter Darstellung ein Kraftfahrzeug K, eine Verbrennungskraftmaschine 100 des Kraftfahrzeugs K sowie eine Ventiltriebvorrichtung 110 der Verbrennungskraftmaschine 100. In schematischer Perspektivansicht ist detailliert ein Schaltschlepphebel 10 der Ventiltriebvorrichtung 110 gezeigt. 1 und 2 zeigen den Schaltschlepphebel 10 in voneinander verschiedenen Ansichtsrichtungen.
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Der Schaltschlepphebel 10 für die Ventiltriebvorrichtung 110 der Verbrennungskraftmaschine 100 weist eine erste Hebelvorrichtung 20 auf. Die erste Hebelvorrichtung 20 weist ein als Innenhebel ausgebildetes, erstes Hebelelement 22 und ein an dem ersten Hebelelement 22 gelagertes Betätigungselement 24 auf. Das Betätigungselement 24 ist vorliegend als Nockenrolle ausgebildet, welches durch eine hier nicht weiter gezeigte Nockenwelle der Ventiltriebvorrichtung 110 betätigt werden kann. Das Betätigungselement 24 ist dabei zur zumindest mittelbaren Betätigung anhand der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine 100 ausgebildet.
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Des Weiteren weist der Schaltschlepphebel 10 eine zweite Hebelvorrichtung 40 auf. Die zweite Hebelvorrichtung 40 umfasst ein als Außenhebel ausgebildetes, zweites Hebelelement 42, an welchem das erste Hebelelement 22 - und damit auch die erste Hebelvorrichtung 20 - beispielsweise über einen Bolzen 14 drehbar gelagert ist. Der Bolzen 14 verbindet also die erste Hebelvorrichtung 20 mit der zweiten Hebelvorrichtung 40 drehbar. Die zweite Hebelvorrichtung 40 weist einen an dem zweiten Hebelelement 42 angeordneten Übertragungsbereich 44 zur Übertragung von anhand der Nockenwelle ausgeübter Bewegungsenergie auf ein nicht gezeigtes Gaswechselventil der Verbrennungskraftmaschine 100 auf.
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Ebenfalls ist in 1 und 2 eine Koppelvorrichtung 60 des Schaltschlepphebels 10 erkennbar. Die Koppelvorrichtung 60 ist zwischen einer Koppelstellung 61, in welcher die erste Hebelvorrichtung 20 und die zweite Hebelvorrichtung 40 derart miteinander gekoppelt sind, dass die erste Hebelvorrichtung 20 und die zweite Hebelvorrichtung 40 gemeinsam, insbesondere synchron, anhand der Nockenwelle bewegbar sind, und einer Entkoppelstellung verstellbar. Die Entkoppelstellung ist vorliegend nicht gezeigt. In der Entkoppelstellung ist eine gemeinsame, anhand der Nockenwelle bewirkte Bewegung der ersten Hebelvorrichtung 20 und der zweiten Hebelvorrichtung 40 unterbunden.
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Anhand von 3, 4 und 5 ist deutlich erkennbar, dass die Koppelvorrichtung 60 ein bewegbar gelagertes Koppelelement 62 umfasst, über welches die erste Hebelvorrichtung 20 und die zweite Hebelvorrichtung 40 in der Koppelstellung 61 kraftübertragend gekoppelt sind. In der Koppelstellung 61 ist die erste Hebelvorrichtung 20 über deren erstes Hebelelement 22 an einem lediglich in 2 mit Bezugszeichen versehenen Kontaktbereich 63 mit dem Koppelelement 62 in Anlage. Wird nun in der Koppelstellung 61 über die Nockenwelle (direkt oder indirekt) eine Kraft auf das Betätigungselement 24 ausgeübt, so erfolgt aufgrund der gegenseitigen Kontaktierung des das Betätigungselement 24 (Nockenrolle) tragenden ersten Hebelelements 22 mit dem Koppelelement 62 an dem Kontaktbereich 63 ein Abstützen des ersten Hebelelements 22 an dem Koppelelement 62. Aufgrund der Lagerung des Koppelelements 62 in einem Gehäuseteil 12 des Schaltschlepphebels 10, welches mit dem zweiten Hebelelement 42 kraftübertragend gekoppelt ist, erfolgt ein gemeinsames Schwenken der beiden Hebelvorrichtungen 20, 40, sodass insgesamt über den Schaltschlepphebel 10 eine Übertragung der durch die Nockenwelle ausgeübten Bewegungsenergie an das Gaswechselventil erfolgen kann.
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Um von der Koppelstellung 61 in die Entkoppelstellung zu schalten, wird das Koppelelement 62 entlang einer in 1 durch einen Doppelpfeil verdeutlichten Verstellrichtung V1 des Koppelelements 62 von dem ersten Hebelelement 22 weg bewegt, sodass bei einer Betätigung durch die Nockenwelle kein Kontakt bzw. keine Abstützung zwischen dem ersten Hebelelement 22 und dem Koppelelement 62 an dem Koppelbereich 63 erfolgen kann. Infolgedessen wird das erste Hebelelement 22 bei Betätigung durch die Nockenwelle ohne das zweite Hebelelement 42 geschwenkt, sodass keine Betätigung des Gaswechselventils (hier: Auslassventil) erfolgt. Mit anderen Worten gibt das Koppelelement 62 in der Entkoppelstellung eine Relativbewegung R1 zwischen der ersten Hebelvorrichtung 20 und der zweiten Hebelvorrichtung 40 frei. Bei der Relativbewegung R1 handelt es sich um eine Schwenkbewegung des ersten Hebelelements 22 (und damit der gesamten ersten Hebelvorrichtung 20) um eine Schwenkachse y, welche als Mittelachse des Bolzens 14 ausgebildet ist.
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Ein Federelement 11, welches auch als sogenannte Lost-Motion-Feder bezeichnet werden kann, sorgt nach abgeschlossener Betätigung des ersten Hebelelements 22 für eine Rückstellung, also ein Zurückschwenken des ersten Hebelelements 22 in die beispielsweise in 1 gezeigte Position. Nach erfolgtem Zurückschwenken des ersten Hebelelements 22 kann das Koppelelement 62 entlang der Verstellrichtung V1 in Richtung des ersten Hebelelements 22 verschoben werden und wiederum die Koppelstellung 61 eingestellt werden. Die Verstellrichtung V1 ist entlang einer in 1 gestrichelt dargestellten Längsachse L1 des Koppelelements 62 orientiert.
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Das Gehäuseteil 12 ist in 1 und 2 bereichsweise aufgeschnitten dargestellt, um unter anderem das in einer (ersten) Bohrung 92 des Gehäuseteil 12 gelagerte Koppelement 62, sowie ein zur Betätigung des Koppelelements 62 vorgesehenes Stellelement 82 der Koppelvorrichtung 60 zu zeigen. Das Stellelement 82 ist in einer (zweiten) Bohrung 93 des Gehäuseteils 12 gelagert. Um das Koppelelement 62 entlang der Verstellrichtung V1 zu verschieben, ist das Stellelement 82 vorgesehen. Das Stellelement 82 ist mit dem Koppelelement 62 gekoppelt, wodurch das Koppelelement 62 mittels des Stellelements 82 bewegbar ist, um dadurch die Verstellung der Koppelvorrichtung 60 zwischen der Koppelstellung 61 und der Entkoppelstellung zu bewirken.
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Das Koppelelement 62 und das Stellelement 82 sind über eine in 5 in Schnittdarstellung erkennbare Führungsnut-Stift-Verbindung 94 miteinander gekoppelt. Dabei ist vorliegend beispielhaft ein Stift 98 der Führungsnut-Stift-Verbindung 94 an dem Koppelelement 62 fixiert, wohingegen eine Führungsnut 96 der Führungsnut-Stift-Verbindung 94 dem Stellelement 82 zugeordnet ist. Die Führungsnut 96 kann beispielsweise einen Winkel von 45° mit der Längsachse L1 einschließen und sich - in Bezug auf 5 - damit in diesem Winkel relativ zur dortigen Zeichnungsebene erstrecken.
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Das ebenso wie das Koppelelement 62 verschiebbar in dem Gehäuseteil 12 gelagerte Stellelement 82 weist eine ebenfalls in 1 gestrichelt dargestellte Längsachse L2 auf, entlang welcher das Stellelement 82 in einer durch einen Doppelpfeil verdeutlichten Verstellrichtung V2 verstellt werden kann. Wird das Stellelement 82 in Richtung des Federelements 11 verschoben, also derart relativ zum Gehäuseteil 12 in der Bohrung 93 verschoben, dass das Stellelement 82 weiter in des Gehäuseteil 12 eindringt, so bewirkt die Koppelung zwischen dem Koppelelement 62 und dem Stellelement 82 über die Führungsnut-Stift-Verbindung 94 eine Bewegung des Koppelelements 62 in Richtung des ersten Hebelelements 22 um die Koppelstellung 61 einzustellen. Bei Bewegung des Stellelements 82 weg von dem Federelement 11, also weiter aus dem Gehäuseteil 11 bzw. der Bohrung 93 heraus, erfolgt dementsprechend eine Bewegung des Koppelelements 62 in Richtung der Entkoppelstellung. Sowohl das Koppelelement 62 als auch das Stellelement 82 sind unter Ausbildung eines Schmierfilms aus Öl, insbesondere Motoröl der Verbrennungskraftmaschine 100, in dem Gehäuseteil 12 bewegbar gelagert. Vorliegend ist das Koppelelement 62 an einem ersten Gehäuseflächenbereich 16 des Gehäuseteils 12 gleitgelagert, wohingegen das Stellelement 82 an einem zweiten Gehäuseflächenbereich 18 des Gehäuseteils 12 gleitgelagert ist. Die Gehäuseflächenbereiche 16, 18 sind in 5 erkennbar.
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Um auch bei kalten Bedingungen, insbesondere kaltem und damit zähflüssigem Schmierfilm, eine schnelle Verstellung zwischen der Entkoppelstellung und der Koppelstellung 61 zu ermöglichen, weist das Koppelelement 62 einen Koppelelement-Lagerflächenbereich 64 auf, über welchen das Koppelelement 62 bewegbar gelagert an dem ersten Gehäuseflächenbereich 16 des Gehäuseteils 12 des Schaltschlepphebels 10 abgestützt ist, wobei anhand von 3 und 4 besonders deutlich zu erkennen ist, dass der Koppelelement-Lagerflächenbereich 64 eine Koppelelement-Ausnehmung 70 aufweist, an welcher eine Abstützung des Koppelelements 62 an dem ersten Gehäuseflächenbereich 16 unterbleibt. Der Koppelelement-Lagerflächenbereich 64 wird anhand der Koppelelement-Ausnehmung 70 in zwei Koppelelement-Lagerflächenteilbereich 65, 66, nämlich einen ersten Koppelelement-Lagerflächenteilbereich 65 und einen zweiten Koppelelement-Lagerflächenteilbereich 66 unterteilt, wodurch der Koppelelement-Lagerflächenbereich 64 die Koppelelement-Ausnehmung 70 zumindest bereichsweise umgrenzt. Der Koppelelement-Lagerflächenbereich 64 und der erste Gehäuseflächenbereich 16 sind dazu ausgebildet, beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Schaltschlepphebels 10 den Schmierfilm aus Motoröl zwischeneinander aufzubauen.
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Die Koppelelement-Ausnehmung 70 ist vorliegend als in Umfangsrichtung U1 des Koppelelements 62 vollständig umlaufende Nut ausgebildet, welche den Koppelelement-Lagerflächenbereich 64 unterteilt.
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Der Koppelelement-Lagerflächenbereich 64 ist zumindest bereichsweise zylinderförmig ausgebildet. Zudem ist die Koppelelement-Ausnehmung 70 ringförmig ausgebildet.
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Das Stellelement 82 weist einen Stellelement-Lagerflächenbereich 84 auf, über welchen das Stellelement 82 bewegbar gelagert an dem zweiten Gehäuseflächenbereich 18 des Schaltschlepphebels 10 abgestützt ist. Der Stellelement-Lagerflächenbereich 84 weist eine Stellelement-Ausnehmung 90 auf, an welcher eine Abstützung des Stellelements 82 an dem zweiten Gehäuseflächenbereich 18 unterbleibt. Der Stellelement-Lagerflächenbereich 84 wird anhand der Stellelement-Ausnehmung 90 in zwei Stellelement-Lagerflächenteilbereiche 85, 86, nämlich einen ersten Stellelement-Lagerflächenteilbereich 85 und einen zweiten Stellelement-Lagerflächenteilbereich 86 unterteilt, wodurch der Stellelement-Lagerflächenbereich 84 die Stellelement-Ausnehmung 90 bereichsweise umgrenzt. Der Stellelement-Lagerflächenbereich 84 und der zweite Gehäuseflächenbereich 18 sind dazu ausgebildet, beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Schaltschlepphebels 10 einen (weiteren) Schmierfilm zwischeneinander aufzubauen.
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Die Stellelement-Ausnehmung 90 ist vorliegend als in Umfangsrichtung U2 des Stellelements 82 vollständig umlaufende Nut ausgebildet, welche den Stellelement-Lagerflächenbereich 84 unterteilt.
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Der Stellelement-Lagerflächenbereich 84 ist zumindest bereichsweise zylinderförmig ausgebildet. Zudem ist die Stellelement-Ausnehmung 90 ringförmig ausgebildet.
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Das Stellelement 82 kann allgemein beispielsweise anhand eines vorliegend nicht weiter gezeigten, elektrisch betreibbaren Aktuators der Ventiltriebvorrichtung 110, beispielsweise anhand eines Linearmotors, in der Verstellrichtung V2 bewegt werden.
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Das Koppelelement 62 und das Stellelement 82 stellen in der vorliegend beschriebenen Variante des Schaltschlepphebels 10 jeweils zumindest bereichsweise als zylindrische Pins ausgebildete Bauteile des Schaltschlepphebels 10 dar, welche in den jeweiligen Bohrungen 92, 93 des Gehäuseteils 12 des Schaltschlepphebels 10 gelagert und durch den jeweiligen, aus Motoröl gebildeten Schmierfilm geschmiert sind.
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Ohne die vorgeschlagenen Ausnehmungen (Koppelelement-Ausnehmung 70, Stellelement-Ausnehmung 90) bildet das Gehäuseteil 12 sowohl mit dem Koppelelement 62 als auch mit dem Stellelement 82 einen jeweiligen, besonders großflächigen Lagerkontakt mit entsprechend großflächigem Berührbereich aus, über welchen sich ein jeweiliger Schmierspalt, entlang welchem sich der jeweilige Schmierfilm erstreckt. In diesem Schmierspalt entsteht bei der Bewegung des Koppelelements 62, bzw. des Stellelements 82 viskose Reibung. Bei tiefen Temperaturen des Motoröls, welches den jeweiligen Schmierfilm bildet, wird das Motoröl zähflüssiger und damit die Geschwindigkeit, mit der das Koppelelement 62, bzw. das Stellelement 82 sich während des Abschaltens (Einstellen der Entkoppelstellung) und Wiedereinschaltens (Einstellen der Koppelstellung 61) bewegen, reduziert. Damit verlängert sich eine Schaltzeit zwischen einem Bestromungsstart des Aktuators und einem Zeitpunkt des sicheren Entriegelns oder Verriegelns des Innenhebels (erstes Hebelelement 22) mit dem Außenhebel (zweites Hebelelement 42) durch das Ein- bzw. Ausfahren (beim Schalten zwischen der Koppelstellung 61 und der Entkoppelstellung) des auch als Verriegelungspins bezeichneten Koppelelements 62. Diese Verlängerung der Schaltzeit ist von vielen Faktoren des Motoröls (Ölsorte, lokale Öltemperatur, Alterung , Gehalt des Öls an Benzin und/oder Wasser) abhängig. Bei einer Applikation einer Motorsteuerung der Verbrennungskraftmaschine 100 können viele dieser Parameter nicht vorhergesehen bzw. gemessen werden. Zwar ist die Motoröltemperatur während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 100 grundsätzlich bekannt, aber nicht genau in den besagten Berührbereichen, was in der Berechnung des Bestromungsstarts vorgehalten werden müsste. Damit wird ein Zeitfenster für eine sichere Schaltung zwischen der Koppelstellung 61 und der Entkoppelstellung verkleinert und damit eine maximale Drehzahl, bei welcher die sichere Schaltung gewährleistet ist, reduziert. Durch das Vorsehen der Ausnehmungen (Koppelelement-Ausnehmung 70, Stellelement-Ausnehmung 90) können diese Nachteile, insbesondere die Schaltzeiten, verringert werden.
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Durch die Ausnehmungen (Koppelelement-Ausnehmung 70, Stellelement-Ausnehmung 90) sind die zylindrischen Laufflächen (Stellelement-Lagerflächenbereich 84, Koppelelement-Lagerflächenbereich 64) des Betätigungspins (Stellelement 82) und des Verriegelungspins (Koppelelement 62) im jeweils mittleren Bereich im jeweiligen Durchmesser reduziert, so dass die jeweiligen Berührbereiche zwischen den jeweiligen Pins (Koppelelement 62, Stellelement 82) mit den jeweiligen Innenflächen (Gehäuseflächenbereich16, Gehäuseflächenbereich 18) der jeweiligen Bohrungen 92, 93 deutlich reduziert werden. Damit wird die viskose Reibung in diesen Kontaktbereichen reduziert, was ebenso für den Einfluss der Ölviskosität (durch Ölsorte, Temperatur des Öls sowie durch Ölalterung) auf die Reibkraft gilt. Damit steht immer der größte Teil der beispielsweise durch jeweilige Federn erzeugten Betriebskräfte zum Beschleunigen der Systemkomponenten, insbesondere des Koppelelements 62 und des Stellelements 82, zur Verfügung. Damit gelingt es eine entsprechende Varianz der Schaltzeit zu verringern.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schaltschlepphebel
- 11
- Federelement
- 12
- Gehäuseteil
- 14
- Bolzen
- 16
- erster Gehäuseflächenbereich
- 18
- zweiter Gehäuseflächenbereich
- 20
- erste Hebelvorrichtung
- 22
- erstes Hebelelement
- 24
- Betätigungselement
- 40
- zweite Hebelvorrichtung
- 42
- zweites Hebelelement
- 44
- Übertragungsbereich
- 60
- Koppelvorrichtung
- 61
- Koppelstellung
- 62
- Koppelelement
- 63
- Kontaktbereich
- 64
- Koppelelement-Lagerflächenbereich
- 65
- erster Koppelelement-Lagerflächenteilbereich
- 66
- zweiter Koppelelement-Lagerflächenteilbereich
- 70
- Koppelelement-Ausnehmung
- 82
- Stellelement
- 84
- Stellelement-Lagerflächenbereich
- 85
- erster Stellelement-Lagerflächenteilbereich
- 86
- zweiter Stellelement-Lagerflächenteilbereich
- 90
- Stellelement-Ausnehmung
- 92
- Bohrung
- 93
- Bohrung
- 94
- Führungsnut-Stift-Verbindung
- 96
- Führungsnut
- 98
- Stift
- 100
- Verbrennungskraftmaschine
- 110
- Ventiltriebvorrichtung
- K
- Kraftfahrzeug
- L1
- Längsachse
- L2
- Längsachse
- R1
- Relativbewegung
- y
- Schwenkachse
- U1
- Umfangsrichtung
- U2
- Umfangsrichtung
- V1
- Verstellrichtung
- V2
- Verstellrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010010732 A1 [0004]
