DE4414182A1 - Ventilbetätigungsmechanismus einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilbetätigungsmechanismus einer Brennkraftmaschine mit zumindest zwei von Nocken betätigten, um eine gemeinsame Schwenkachse verschwenkba­ ren Schwinghebeln, die durch einen parallel zur Schwenkachse verschiebbaren Koppelbolzen miteinander ver­ bindbar sind, der in einem Schwinghebel geführt ist, wäh­ rend der andere Schwinghebel eine koaxial angeordnete Aufnahmebohrung für einen Längsabschnitt des Koppelbol­ zens aufweist. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 37 35 156 C2 verwiesen, dabei sollen unter den Begriff des Schwinghebels ausdrücklich auch die als Schlepphebel oder Kipphebel bezeichneten Bauelemente fal­ len.

Bei den bekannten Ventilbetätigungsmechanismen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird der insbesondere hydrau­ lisch beaufschlagbare, zylindrische Koppelbolzen gegen einen federbelasteten Rückstell-Bolzen in eine ebenfalls zylindrische Aufnahmebohrung gedrückt, um die beiden Schwinghebel miteinander zu verbinden. Dieses sog. Ein­ spuren des Koppelbolzens in die Aufnahmebohrung erfolgt dabei während der Grundkreisphase der die Schwinghebel betätigenden Nocken. Um ein sicheres Einspuren zu gewähr­ leisten, müssen sämtliche Toleranzen der relevanten Ab­ messungen, insbesondere jedoch diejenigen der Schwing­ hebel-Schwenkachse in Relation zur Achse des Kop­ pelbolzens sowie der koaxial liegenden Achse der Aufnah­ mebohrung, aber auch diejenigen der einzelnen Bauteile sehr gering gehalten werden. Größere Toleranzen wären zwar möglich, wenn man das Spiel zwischen dem Kop­ pelbolzen sowie der Aufnahmebohrung entsprechend ver­ größert, jedoch führt dies zu Beginn einer Hubphase des Schwinghebels, die durch den Nocken eingeleitet wird, zu einer stoßartigen Belastung, was nicht nur einen hohen Verschleiß, sondern auch eine untolerierbare Geräuschent­ wicklung verursacht.

Abhilfemaßnahmen für diese Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die einan­ der zugewandten Stirnbereiche von Aufnahmebohrung und Koppelbolzen aufeinander abgestimmt konisch ausgebildet sind, wobei sich der konische Bereich in Achsrichtung über zumindest ein Viertel des Durchmessers der Aufnahme­ bohrung erstreckt. Bevorzugt ist der konische Bereich je­ weils kegelstumpfförmig ausgebildet und stellt somit einen Bestandteil des ansonsten kreiszylindrischen Kop­ pelbolzens bzw. der im übrigen kreiszylindrischen Aufnah­ mebohrung dar, wobei der Betrag des Kegelwinkels im Be­ reich von 15 bis 25 Winkelgraden liegt und insbesondere 20 Winkelgrade beträgt.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispieles; die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Ventilbetätigungs­ mechanismus mit drei Schwinghebeln sowie zwei Koppelbol­ zen, die in unterschiedlichen Positionen dargestellt sind, d. h. von denen lediglich einer eingespurt ist.

Mit den Bezugsziffern 1, 2, 3 sind drei Schwinghebel be­ zeichnet, die unter Einwirkung von nicht gezeigten Nocken um eine gemeinsame Schwenkachse 4 verschwenkbar sind. Die Schwinghebel 1, 2, 3 sind nebeneinander angeordnet auf der Schwenkachse 4 gelagert, die ihrerseits von Lager­ böcken 5 aufgenommen wird. Dabei sind die beiden äußeren Schwinghebel 1, 3 dazu vorgesehen, jeweils ein nicht ge­ zeigtes Hubventil einer Brennkraftmaschine zu betätigen; hierzu weisen die beiden Schwinghebel 1, 3 an ihrem freien Ende Aufnahmen 6 für ein hydraulisches Spielaus­ gleichselement auf, das seinerseits auf den Schaft eines Hubventiles einwirken kann.

Der Schwinghebel 2 hingegen betätigt nicht direkt ein Hubventil, sondern ist im gezeigten Schaltzustand über einen ersten Koppelbolzen 7a mit dem Schwinghebel 1 ver­ bunden. In gleicher Weise ist der Schwinghebel 2 über einen zweiten Koppelbolzen 7b mit dem Schwinghebel 3 ver­ bindbar. Hierzu weist der Schwinghebel 2 zwei Aufnahme­ bohrungen 8a, 8b auf, die koaxial zu den in den Schwing­ hebeln 1, 3 geführten Koppelbolzen 7a, 7b angeordnet sind. Die gemeinsame Achse der beiden Koppelbolzen 7a, 7b, der diese aufnehmenden Schwinghebelbohrungen 1′, 3′ in den Schwinghebeln 1, 3, sowie der Aufnahmebohrungen 8a, 8b verläuft dabei parallel zur Schwenkachse 4 und ist mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet.

In den Aufnahmebohrungen 8a, 8b sind federbelastete Rück­ stellbolzen 10a, 10b angeordnet. Diese Rückstellbolzen gewährleisten, daß sich die Koppelbolzen 7a, 7b ohne zu­ sätzliche Krafteinwirkung in derjenigen Position befin­ det, die der Koppelbolzen 7a in der zeichnerischen Dar­ stellung einnimmt. Jedoch kann über Hydraulik-Kanäle 13 in den Schwinghebeln 1, 3 auf die Rückseite der Koppel­ bolzen 7a, 7b eine Kraft aufgebracht werden, die diese Koppelbolzen zumindest teilweise aus der Schwinghebelbohrung 1′ bzw. 3′ in Richtung der Aufnahmebohrung 8a, 8b austreibt, wobei diese dann in die für den Koppelbolzen 7b zeichnerisch dargestellte Position gelangen. Hier wurde der Koppelbolzen 7b in die Aufnahmebohrung 8b ein­ gespurt, d. h. der Koppelbolzen 7b ragt mit seinem Längs­ abschnitt x in die Aufnahmebohrung 8b des Schwinghebels 2 hinein, wodurch der Schwinghebel 2 an den Schwinghebel 3 angekoppelt ist.

Um ein sicheres Einspuren bzw. Hineingleiten des Koppel­ bolzens 7a bzw. 7b in die zugeordnete Aufnahmebohrung 8a bzw. 8b zu ermöglichen, sind die einander zugewandten Stirnbereiche 11 der jeweiligen Aufnahmebohrung 8a, 8b sowie des jeweiligen Koppelbolzens 7a, 7b aufeinander ab­ gestimmt konisch ausgebildet. Dieser konische Bereich des jeweiligen Stirnbereiches 11 erstreckt sich dabei in Achsrichtung 9 über zumindest ein Viertel des Durchmes­ sers d der Aufnahmebohrung 8a, 8b. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Längserstreckung des Stirnbereiches 11 in Achsrichtung 9 geringer als der Längsabschnitt x, jedoch kann der Stirnbereich 11 auch gleich oder länger als der Längsabschnitt x sein.

Sowohl die Aufnahmebohrungen 8a, 8b als auch die Koppel­ bolzen 7a, 7b weisen abseits ihrer Stirnbereiche eine kreiszylindrische Gestalt auf, während diese einander zu­ gewandten Stirnbereiche 11 jeweils als Kegelstumpf ausge­ bildet sind. Dabei sind die Stirnbereiche 11 der Aufnah­ mebohrungen 8a, 8b jeweils so auf die Stirnbereiche 11 der Koppelbolzen 7a, 7b abgestimmt, daß die Koppelbolzen 7a, 7b mit ihren Stirnbereichen 11 optimal an den Wänden der Aufnahmebohrungen 8a, 8b anliegen, wenn die zugeord­ neten Schwinghebel 2, 3 aneinander angekoppelt sind, wie dies für den Koppelbolzen 7b dargestellt ist. Der Betrag des Kegelwinkels a des Kegelstumpfes des Stirnbereiches 11 von Aufnahmebohrung bzw. Koppelbolzen liegt dabei im Bereich von 15 bis 25 Winkelgraden und beträgt insbeson­ dere 20°. Dies stellt einen optimalen Mittelwert dar zwischen den Grenzwerten, die einerseits durch die Selbsthemmung definiert werden und andererseits durch eine unzulässig hohe Rückstellkraft, die bei einem zu großen Kegelwinkel von der Wand der Aufnahmebohrung 8a bzw. 8b auf den zugeordneten Koppelbolzen 7a, 7b ausgeübt werden würde.

Wird der Hydraulikdruck im Kanal 13 des Schwinghebels 3 zurückgenommen, so wird der Koppelbolzen 7b durch den Rückstell-Bolzen 10b bzw. durch das auf diesen einwir­ kende Federelement bzw. Kraftspeicherelement 12 aus der Aufnahmebohrung 8b des Schwinghebels 2 ausgetrieben und gelangt somit vollständig in die Schwinghebelbohrung 3′, wie dies für den anderen Koppelbolzen 7a dargestellt ist. Ein neuerliches Einspuren dieses Schwinghebels kann dabei durch abermalige Druckbeaufschlagung im Hydraulik-Kanal 13 erfolgen.

Dabei wird aufgrund der konischen Ausbildung der Stirnbe­ reiche 11 der Koppelbolzen 7a und 7b und der zugeordneten Aufnahmebohrungen 8a, 8b ein optimaler Einspur-Vorgang auch bei einer geringfügigen Durchmesserüberschneidung von Koppelbolzen und Aufnahmebohrung ermöglicht. Wie ins­ besondere die Darstellung für den Koppelbolzen 7a und die zugehörige Aufnahmebohrung 8a zeigt, kann der Koppelbol­ zen 7a nämlich auch dann in die Aufnahmebohrung 8a einge­ führt werden, wenn die Achsen des Koppelbolzens 7a sowie der Aufnahmebohrung 8a nicht exakt koaxial sind, sondern geringfügig nebeneinanderliegen. Mit ihren konischen Stirnbereichen 11 sind die jeweiligen Koppelbolzen 7a bzw. 7b bezüglich ihrer Aufnahmebohrungen 8a bzw. 8b quasi selbstzentrierend ausgebildet. Dies ermöglicht es, die Toleranzen der einzelnen Bauteilabmessungen bzw. La­ gezuordnungen wie üblich festzulegen, d. h. es sind keine überhöhten Toleranzanforderungen zu stellen. Dabei ist gewährleistet, daß der jeweilige Koppelbolzen nach dem Einspuren immer mit der Wandfläche der zugeordneten Auf­ nahmebohrung Kontakt hat, so daß eine Stoßbelastung zu Beginn der Hubphase des jeweiligen Schwinghebels 1, 2, 3 auch bei größeren Gesamttoleranzen vermieden wird. Dabei können durchaus eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art abweichend vom gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Pa­ tentansprüche zu verlassen.

Claims (3)

1. Ventilbetätigungsmechanismus einer Brennkraft­ maschine mit zumindest zwei von Nocken betätigten, um eine gemeinsame Schwenkachse (4) verschwenkbaren Schwinghebeln (1, 2, 3), die durch einen parallel zur Schwenkachse (4) verschiebbaren Koppelbolzen (7a, 7b) miteinander verbindbar sind, der in einem Schwinghebel (1, 3) geführt ist, während der andere Schwinghebel (2) eine koaxial angeordnete Aufnahme­ bohrung (8a, 8b) für einen Längsabschnitt (x) des Koppelbolzens (7a, 7b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Stirnbereiche (11) von Aufnahmebohrung (8a, 8b) und Koppelbolzen (7a, 7b) aufeinander abgestimmt konisch ausgebildet sind, wobei sich der konische Bereich (Stirnbereich 11) in Achsrichtung (9) über zumindest ein Viertel des Durchmessers (d) der Aufnahmebohrung (8a, 8b) erstreckt.

2. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Bereich (Stirnbereich 11) ein Kegelstumpf des ansonsten kreiszylindrischen Koppelbolzens (7a, 7b) und der im übrigen kreiszylindrischen Aufnahmebohrung (8a, 8b) ist, wobei der Betrag des Kegelwinkels (α) im Be­ reich von 15 bis 25 Winkelgraden liegt.

3. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufnahmebohrung (8a, 8b) ein von einem Kraftspeicherelement (12) be­ aufschlagter Rückstell-Bolzen (10a, 10b) vorgesehen ist.