DE19580325C1

DE19580325C1 - Schlepphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils

Info

Publication number: DE19580325C1
Application number: DE19580325A
Authority: DE
Inventors: Walter Speil
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: JPH09512076A; WO1995028556A1; DE9406211U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der trieblich zwischen einem Steuernocken und dem Gaswechselventil angeordnet und vorzugsweise in einem mittleren Bereich von dem Steuer nocken beaufschlagt ist, wobei der Schlepphebel einenends mit dem Gaswechselventil im Hubsinn kommuniziert und anderenends am Zylin derkopf der Brennkraftmaschine mittels eines Lagermittels schwenkbe weglich fixiert ist.

Ein derartiger Nockenfolger ist aus der DE 41 18 287 A1 vorbekannt. Bei diesem können über einen zweigeteilten Schlepphebel, welcher von zwei Nocken mit unterschiedlichen Konturen beaufschlagt wird, unter schiedliche Ventilhübe erzielt werden. Nachteilig bei dieser gattungs bildenden Ausgestaltung ist es, daß zwei Schlepphebel erforderlich sind, welche von zwei Steuernocken beaufschlagt werden, um unter schiedliche Hubverläufe für das beaufschlagte Gaswechselventil zu erzielen. Somit ist der Bauaufwand für eine derartige Ventilbetäti gungsvorrichtung erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die aufgeführten Nachteile beseitigt sind und bei der insbesondere über einen einfach aufgebauten Ventiltrieb unterschiedliche Ventilhübe realisiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst:
Der von einem eine einzige Hubkontur aufweisenden Steuernocken beauf schlagte Schlepphebel ist über sein Lagermittel zumindest mittelbar mit einer Längsführung verbunden, die in etwa parallel zur Axiallinie des Gaswechselventils verläuft;
dem Schlepphebel sind Kuppelmittel zugeordnet, welche in einer ersten Kuppelstufe einen die Lagermittel aufnehmenden Lagerbock derart mit der Längsführung kuppeln, daß der Schlepphebel bei anlaufendem Steuer nocken eine maximale Schwenkbewegung um das an der Längsführung fest gelegte Lagermittel ausführt;
in einer zweiten Kuppelstufe der Kuppelmittel ist der Lagerbock über die Kuppelmittel derart mit dem Schlepphebel verbunden, daß beide gemeinsam eine Axialbewegung an der Längsführung mit einem vollständi gen Nockenhub ausführen, wobei ein während des Hubverlaufs am Gas wechselventil erzielter Öffnungsquerschnitt kleiner ist als in der ersten Kuppelstufe;
in einer dritten Kuppelstufe der Kuppelmittel sind sowohl der Lager bock von einer Anlenkung an der Längsführung als auch der Schlepphebel vom Lagerbock entkuppelt, so daß der Schlepphebel eine Leerhub-Schwenkbewegung um seinen Aufstandspunkt am Gaswechselventil vollzieht und dieses geschlossen bleibt.

Somit können durch die hier aufgezeigten erfindungsgemäßen Mittel zumindest zwei unterschiedliche Ventilhübe über einen Schlepphebel hergestellt werden, der von lediglich einem Steuernocken einer Hubkon tur beaufschlagt ist. Durch die alternative Kuppelstufe ist zusätzlich ein Leerhub der gesamten Vorrichtung erzielbar, so daß das Gaswechsel ventil in der beschriebenen Art und Weise geschlossen bleibt. Letztere Variante ist insbesondere für Ventilabschaltungen bei Mehrventiltech nik, speziell bei Teillast- oder Leerlaufbetrieb der jeweiligen Brenn kraftmaschine, vorgesehen. Durch die hier aufgezeigten Ausgestaltungen kann auf bisher ausgeführte Schlepphebel und Nockenwellen zurückge griffen werden. Auch sind weitere Kuppelstufen mit in den Schutzumfang dieser Erfindung einbezogen. Hierzu kann es vorgesehen sein, den Schlepphebel in der Art, wie zur ersten Kuppelstufe beschrieben, mit der Längsführung an einem an ihr vorbestimmten Höhenabschnitt zu befestigen. Auch können weitere Ventilhübe durch höhenverteilt am Lagerbock und/oder Schlepphebel angeordnete Kuppelstufen für die Kuppelmittel erzielt werden. Denkbar ist es auch, einen Nockenabgriff am Schlepphebel über einen nicht näher dargestellten Rollenabgriff oder eine ähnliche Verbindung zu erzielen, jedoch ist ebenfalls an einen Gleitabgriff gedacht.

In Konkretisierung der Erfindung geht es aus Anspruch 2 hervor, daß die Längsführung als fest mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbundene, sich in Nockenrichtung erstreckende, Säule hergestellt ist, die von dem gegenüber der Säule axial beweglichen Lagerbock umgeben ist, daß im Lagerbock und Schlepphebel je eine zum Lagermittel parallele Bohrung verläuft, die in einer Schwenkstellung des Schlepp hebels zum Lagerbock, bevorzugt während eines Nockengrundkreises, zueinander fluchten und daß in den Bohrungen ein längsverschieblicher Kolben als Kuppelmittel verläuft. Die Ausbildung der Säule zur Führung des Lagermittels ist hierbei geometrisch frei. Über diese Säule als Längsführung wird die Hubbewegung des Schlepphebels gemäß der zweiten Kuppelstufe garantiert. Diese Hubbewegung entspricht der maximalen Auslenkung des Steuernockens und ist kleiner als die während der ersten Kuppelstufe erzielte Hubbewegung des Schlepphebels, hervorgeru fen durch das erzielte Übersetzungsverhältnis.

Der Kolben wird in nicht näher beschriebener Art und Weise vorteilhaft durch Hydraulikmittel aus dem Zylinderkopf heraus angesteuert und kann in eine seiner Bewegungsrichtungen über eine mechanische Feder ange drückt sein. Denkbar ist es jedoch auch, diesen Kolben mechanisch, elektromechanisch, magnetisch oder in ähnlich geeigneter Art und Weise zu betätigen. Auch sind Kombinationsmöglichkeiten derartiger Betäti gungsformen denkbar. Für die dritte Kuppelstufe ist es vorgesehen, den Schlepphebel an seinem unteren, abgeschwenkten Totpunkt zu halten und somit zumindest teilweise außer Kontakt mit dem Steuernocken zu brin gen. Zu diesem Halten sind die eingangs beschriebenen Kuppelmittel vorgesehen. Durch diese Lösung ist mit einer zusätzlichen Reibungsver minderung im erfindungsgemäßen Ventiltrieb zu rechnen.

In Ausgestaltung der Erfindung geht es aus Anspruch 3 hervor, daß es vorgesehen ist, im Lagerbock einen "Totraum" für den Kolben als Kup pelmittel zu schaffen. Durch diesen Totraum ist in einfacher Art und Weise die Schwenkbeweglichkeit des Schlepphebels um seinen Aufstands punkt am Gaswechselventil für die alternative Kuppelstufe gewährlei stet. Denkbar ist es für diesen Betriebszustand jedoch auch, den Kolben als Kuppelmittel vollständig in seiner Bohrung im Schlepphebel zu integrieren.

Aus den Ansprüchen 5 und 6 geht es hervor, den Lagerbock gegenüber dem Zylinderkopf über wenigstens eine Druckfeder abzustützen. Über diese Druckfeder ist garantiert, daß der Schlepphebel während der alternati ven Kuppelstufe in ständigem Nockenkontakt gehalten wird bzw. zur Erzielung weiterer Kuppelstufen in seinen oberen Totpunkt mit dem Lagerbock geschoben wird. Denkbar und vorgesehen ist es auch, daß diese Druckfeder, bzw. ein anderes geeignetes druckausübendes Mittel, zwischen dem Schlepphebel und dem Lagerbock appliziert wird.

Eine einfache Möglichkeit einer Verbindung des Schlepphebels mit dem Lagerbock und somit mittelbar mit der Säule ist erfindungsgemäß über einen Bolzen vorgesehen. Anstatt des Bolzens ist auch an eine Kugel- Kalotten-Verbindung oder eine Verbindung über ein an sich bekanntes Wälzlager gedacht worden.

Schließlich geht es aus Anspruch 8 hervor, den Schlepphebel bzw. den Lagerbock aus einem Leichtbauwerkstoff herzustellen. Wird der Schlepp hebel aus dem Leichtbauwerkstoff gefertigt, sind wirksam die oszillie renden Massen im Ventiltrieb reduziert, was die Reibleistung vermin dert. Stellt man jedoch auch oder allein den Lagerbock aus dem genann ten Leichtbauwerkstoff her, ist hierdurch im positiven Sinn eine Gesamtmasse des Ventiltriebs verringert.

Für die Verbindung des Schlepphebels gemäß seiner ersten und zweiten Kuppelstufe können auch separate Kuppelmittel vorgesehen sein. Zudem ist es denkbar, den Schlepphebel für seine erste Kuppelstufe durch separate Verriegelungselemente zu positionieren. Diese können bei spielsweise aus nicht näher dargestellten und unter den Lagerbock ge schobenen Distanzstücken bestehen. Denkbar ist es auch, den erfin dungsgemäßen Schlepphebel als Traversen- oder Gabelschlepphebel auszu bilden, welcher sodann auf mehrere Gaswechselventile gleichzeitig einwirkt. Auch können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht näher beschriebene hydraulisch wirkende Spielausgleichsmittel eingebaut sein. Zur Verminderung der Reibung und Verbesserung der Verschleißbe ständigkeit der gesamten Vorrichtung ist es denkbar, die Bohrungen für den Verriegelungskolben mit einer aufgetragenen Verschleißschutz schicht zu versehen bzw. eine zusätzliche Büchse aus einem verschleiß armen Material einzusetzen. Die Druckfeder nach Anspruch 6 und 7 kann so bemessen sein, daß sie in ihrem "ausgefahrenen" Zustand kraftlos in bezug auf das gesamte System ist.

Zweckmäßigerweise ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vor richtung entsprechend der Schnittlinie der Fig. 2 und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 und eine Schnittansicht nach der Schnitt linie der Fig. 1.

Der Fig. 1 ist ein Schlepphebel 1 für den Fachmann entnehmbar. Dieser ist trieblich zwischen einem Steuernocken 2 einer Nockenwelle und einem Gaswechselventil 3 positioniert. Der Schlepphebel 1 wird vor zugsweise in einem mittleren Bereich 4 seiner einen Stirnfläche 5 von dem Steuernocken 2 beaufschlagt. Anderenends des Gaswechselventils 3 ist der Schlepphebel 2 an einem Zylinderkopf 6 der Brennkraftmaschine über ein Lagermittel 7 schwenkbeweglich fixiert. Vom Zylinderkopf 6 erstreckt sich in Nockenrichtung eine Säule 8. Der Schlepphebel 1 ist über sein Lagermittel 7 mit einem gegenüber der Säule 8 längsbewegli chen Lagerbock 9 verbunden. Das Lagermittel 7 ist bei dieser Ausge staltung als Bolzen hergestellt.

Der Lagerbock 9 ist in Nockenrichtung durch die Kraft einer Druckfeder 11 beaufschlagt, welche sich am Zylinderkopf 6 abstützt. Zusätzlich verläuft im Lagerbock 9 und Schlepphebel 1, wie der Fig. 2 zu entneh men ist, je eine Bohrung 12, 13. Diese Bohrungen 12, 13 fluchten in einer Schwenkstellung des Schlepphebels 1 zum Lagerbock 9, bevorzugt während einer Nockengrundkreisphase, zueinander. Die Bohrung 12 des Lagerbocks 9 ist einenends durch einen nicht näher beschriebenen Stopfen 14 verschlossen, in den Bohrungen 12, 13 verläuft, wie nach folgend für die verschiedenen Betriebssituationen des Schlepphebels 1 beschrieben, ein längsbeweglicher Kolben 15 als Kuppelmittel. Dieser Kolben 15 ist in Fig. 2 in seinen drei Kuppelstufen (siehe Anspruch 1) dargestellt. Die Kolbenbezeichnung für die jeweilige Kuppelstufe stimmt in Fig. 2 mit der Bezeichnung der jeweiligen Kuppelstufe gemäß Anspruch 1 überein. Für eine erste Kuppelstufe ist der Kolben 15b derart in der Bohrung 12 des Lagerbocks 9 angeordnet, daß er zugleich in einer Tangentialnut 16 der Säule 8 verläuft. Somit führt der Schlepphebel 1 eine maximale Schwenkbewegung um sein Drehzentrum am Lagermittel 7 aus.

Für eine zweite Kuppelstufe verläuft der Kolben 15c zugleich in beiden Bohrungen 12, 13 des Lagerbocks 9 und Schlepphebels 1. Durch diese Ausgestaltung vollzieht der Schlepphebel 1 mit seinem Lagerbock 9 bei anlaufendem Steuernocken 2 eine Bewegung in nockenferne Richtung entlang der Säule 8. Ein am Gaswechselventil 3 erzielter Hub ist kleiner als der während der ersten Kuppelstufe erzielte, da nicht das obengenannte Übersetzungsverhältnis vorliegt.

In einer alternativen Kuppelstufe verläuft der Kolben 15d in einem "Totraum" des Lagerbocks 9 derart, daß er zugleich außer Eingriff mit der Tagentialnut 16 der Säule 8 und der Bohrung 13 des Schlepphebels 1 ist. Durch diese Ausgestaltung vollzieht der Schlepphebel 1 bei Nockenbeaufschlagung eine Schwenkbewegung um seinen Aufstandspunkt 17 (siehe Fig. 1) am Gaswechselventil 3. Da die Kraft der Druckfeder 11, welche auf den Lagerbock 9 in Nockenrichtung wirkt, geringer als die Kraft eines Schließmittels für das Gaswechselventil 3 ist, bleibt das Gaswechselventil 3 somit geschlossen. Ein Wechsel der Kuppelstufen wird vorzugsweise in einer Grundkreisphase des Steuernockens 2 voll zogen. Eine weitere Hubvariation kann beispielsweise durch längenver teilte Tangentialnuten 16 an der Säule 8 hergestellt werden. Eine Ansteuerung des Kolbens 15 als Kuppelmittel erfolgt in nicht näher dargestellter Weise über Hydraulikmittel aus dem Zylinderkopf 6 her aus. Denkbar ist es hierfür, zumindest eine Axialbohrung in der Säule 8 vorzusehen. Eine Rückstellung in zumindest eine Kuppelstufe kann auch durch die Kraft wenigstens einer Druckfeder (nicht dargestellt) realisiert werden.

Bezugszeichenliste

1

Schlepphebel

2

Steuernocken

3

Gaswechselventil

4

Bereich

5

Stirnfläche

6

Zylinderkopf

7

Lagermittel

8

Säule, Längsführung

9

Lagerbock

10

nicht vergeben

11

Druckfeder, Druckmittel

12

Bohrung

13

Bohrung

14

Stopfen

15

Kolben, Kuppelmittel

16

Tangentialnut

17

Aufstandspunkt

Claims

1. Schlepphebel (1) zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils (3) in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der trieblich zwischen einem Steuernocken (2) und dem Gaswechselventil (3) angeord net und vorzugsweise in einem mittleren Bereich (4) von dem Steuer nocken (2) beaufschlagt ist, wobei der Schlepphebel (1) einenends mit dem Gaswechselventil (3) im Hubsinn kommuniziert und anderenends am Zylinderkopf (6) der Brennkraftmaschine mittels eines Lagermittels (7) schwenkbeweglich fixiert ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der von einem eine einzige Hubkontur aufweisenden Steuernocken (2) beaufschlagte Schlepphebel (1) ist über seine Lagermittel (7) zumindest mittelbar mit einer Längsführung (8) verbunden, die in etwa parallel zur Axiallinie des Gaswechselventils (3) verläuft;
b) dem Schlepphebel (1) sind Kuppelmittel (15) zugeordnet, welche in einer ersten Kuppelstufe (15b) einen die Lagermittel (7) aufnehmen den Lagerbock (9) derart mit der Längsführung (8) kuppeln, daß der Schlepphebel (1) bei anlaufendem Steuernocken (2) eine maximale Schwenkbewegung um das an der Längsführung (8) festgelegte Lager mittel (7) ausführt;
c) in einer zweiten Kuppelstufe (15c) der Kuppelmittel (15) ist der Lagerbock (9) über die Kuppelmittel (15) derart mit dem Schlepp hebel (1) verbunden, daß beide gemeinsam eine Axialbewegung an der Längsführung (8) mit einem vollständigen Nockenhub ausführen, wobei ein während des Hubverlaufes am Gaswechselventil (3) erzielter Öffnungsquerschnitt kleiner ist als in der ersten Kuppelstufe;
d) in einer dritten Kuppelstufe (15d) der Kuppelmittel (15) sind sowohl der Lagerbock (9) von einer Anlenkung an der Längsführung

(8) als auch der Schlepphebel (1) vom Lagerbock (9) entkuppelt, so daß der Schlepphebel (1) eine Leerhub-Schwenkbewegung um seinen Aufstandspunkt (17) am Gaswechselventil (3) vollzieht und dieses geschlossen bleibt.

2. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (8) als fest mit dem Zylinderkopf (6) der Brennkraftma schine verbundene, sich in Nockenrichtung erstreckende Säule herge stellt ist, welche von dem gegenüber ihr axial beweglichen Lagerbock (9) umgeben ist, daß im Lagerbock (9) und im Schlepphebel (1) je eine zum Lagermittel (7) parallele Bohrung (12, 13) verläuft, die in einer Schwenkstellung des Schlepphebels (1) zum Lagerbock (9), bevorzugt während eines Nockengrundkreises, zueinander fluchten und daß in den Bohrungen (12, 13) ein längsverschieblicher Kolben als Kuppelmittel (15) verläuft.

3. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (12) des Lagerbocks (9) zwischen der Säule (8) und dem Schlepphebel (1) eine Tiefe aufweist, die zumindest der Länge des Kolbens als Kuppelmittel (15) entspricht, so daß in der dritten Kup pelstufe ein "Totraum" für den Kolben als Kuppelmittel (15) geschaffen ist.

4. Schlepphebel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Säule (8) zumindest eine Ausnehmung/Tangentialnut (16) vorgesehen ist, in welche der Kolben als Kuppelmittel (15) im Kuppelfall derart eingreift, daß er zugleich in der Bohrung (12) des Lagerbocks (9) ver läuft.

5. Schlepphebel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Lagerbock (9) gegenüber dem Zylinderkopf (6) über ein Druckmittel (11) abgestützt ist.

6. Schlepphebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (11) als zumindest eine Druckfeder ausgelegt ist, deren resultierende Federkraft geringer als die Kraft eines das Gaswechsel ventil (3) im Schließsinn beaufschlagenden Druckmittels ist.

7. Schlepphebel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß das Lagermittel (7), welches den Schlepphebel (1) mit dem Lagerbock (9) verbindet, als Bolzen ausgebildet ist.

8. Schlepphebel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schlepphebel (1) bzw. die Längsführung/Säule (8) aus einem Leichtbau- und/oder polymeren Werkstoff hergestellt ist.