DE9406211U1 - Schlepphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils - Google Patents
Schlepphebel zur Betätigung eines GaswechselventilsInfo
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Description
ANR 17 17 332
2597-11-DE
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 Steuernocken beaufschlagt ist, wobei der Schlepphebel einenends mit dem
Gaswechselventil im Hubsinn kommuniziert und anderenends am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine mittels eines Lagermittels schwenkbeweglich
fixiert ist.
Ein derartiger Nockenfolger ist aus der DE-A 41 18 287 vorbekannt. Bei
diesem können über einen zweigeteilten Schlepphebel, welcher von zwei
Nocken mit unterschiedlichen Konturen beaufschlagt wird, unterschiedliche
Ventilhübe erzielt werden. Nachteilig bei dieser gattungsbildenden
Ausgestaltung ist es, daß zwei Schlepphebel erforderlich sind, welche von zwei Steuernocken beaufschlagt werden, um unterschiedliche
Hubverläufe für das beaufschlagte Gaswechselventil zu erzielen. Somit ist der Bauaufwand für eine derartige Ventilbetätigungsvorrichtung
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 kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1 gelöst:
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Der von einem eine einzige Hubkontur aufweisenden Steuernocken beaufschlagte
Schlepphebel ist über sein Lagermittel zumindest mittelbar mit einer Längsführung verbunden, die in etwa parallel zur Axial!inie
des Gaswechselventils verläuft;
5
5
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 Steuernocken
eine maximale Schwenkbewegung um das an der Längsführung festgelegte 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 vollständigen
Nockenhub ausführen, wobei ein während des Hubverlaufs am Gaswechselventil erzielter Öffnungsquerschnitt kleiner ist als in der
ersten Kuppelstufe;
in einer dritten Kuppelstufe der Kuppelmittel sind sowohl der Lagerbock
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 Hubkontur
beaufschlagt ist. Durch die alternative Kuppelstufe ist zusätzlich ein Leerhub der gesamten Vorrichtung erzielbar, so daß das Gaswechselventil
in der beschriebenen Art und Weise geschlossen bleibt. Letztere Variante ist insbesondere für Ventilabschaltungen bei Mehrventiltechnik,
speziell bei Teillast- oder Leerlaufbetrieb der jeweiligen Brennkraftmaschine,
vorgesehen. Durch die hier aufgezeigten Ausgestaltungen kann auf bisher ausgeführte Schlepphebel und Nockenwellen zurückgegriffen
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
> a a a a a a a
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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 Schlepphebeis
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 Kuppel stufe garantiert. Diese Hubbewegung entspricht der maximalen
Auslenkung des Steuernockens und ist kleiner als die während der ersten Kuppelstufe erzielte Hubbewegung des Schlepphebels, hervorgerufen
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 angedrückt sein. Denkbar ist es jedoch auch, diesen Kolben mechanisch,
elektromechanisch, magnetisch oder in ähnlich geeigneter Art und Weise
zu betätigen. Auch sind. Kombinationsmöglichkeiten derartiger Betätigungsformen
denkbar. Für die dritte Kuppel stufe ist es vorgesehen, den Schlepphebel an seinem unteren, abgeschwenkten Totpunkt zu halten und
somit zumindest teilweise außer Kontakt mit dem Steuernocken zu bringen. Zu diesem Halten sind die eingangs beschriebenen Kuppelmittel
vorgesehen. Durch diese Lösung ist mit einer zusätzlichen Reibungsverminderung im erfindungsgemäßen Ventiltrieb zu rechnen.
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In Ausgestaltung der Erfindung geht es aus Anspruch 3 hervor, daß es
vorgesehen ist, im Lagerbock einen "Totraum" für den Kolben als Kuppelmittel zu schaffen. Durch diesen Totraum ist in einfacher Art und
Weise die Schwenkbeweglichkeit des Schlepphebels um seinen Aufstandspunkt
am Gaswechselventil für die alternative Kuppelstufe gewährleistet.
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 alternativen
Kuppel stufe 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 oder den
Lagerbock aus einem Leichtbauwerkstoff herzustellen. Durch diese
Maßnahme sind die oszillierenden Massen im Ventiltrieb zusätzlich
verringert, was zu einer Verminderung der Reibleistung führt.
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 Kuppel stufe durch
separate Verriegelungselemente zu positionieren. Diese können beispielsweise aus nicht näher dargestellten und unter den Lagerbock geschobenen
Distanzstücken bestehen. Denkbar ist es auch, den erfindungsgemäßen Schlepphebel als Traversen- oder Gabelschlepphebel auszubilden,
welcher sodann auf mehrere Gaswechsel ventile gleichzeitig
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einwirkt. Auch können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht näher
beschriebene hydraulisch wirkende Spielausgleichsmittel eingebaut sein. Zur Verminderung der Reibung und Verbesserung der Verschleißbeständigkeit
der gesamten Vorrichtung ist es denkbar, die Bohrungen für den Verriegelungskolben mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht
zu versehen bzw. eine zusätzliche Büchse aus einem verschleißarmen 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.
Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt.
Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten
einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner
Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel
Offenbarten.
Zweckmäßigerweise ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Es
zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
entsprechend der Schnittlinie der Figur 2 und
Figur 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung
nach Figur 1 und eine Schnittansicht nach der Schnittlinie
der Figur 1.
Der Figur 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 vorzugsweise
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 längsbeweglichen
Lagerbock 9 verbunden. Das Lagermittel 7 ist bei dieser Ausgestaltung als Bolzen hergestellt.
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Der Lagerbock 9 ist in Nockenrichtung durch die Kraft einer Druckfeder
11 beaufschlagt, weiche sich am Zylinderkopf 6 abstützt. Zusätzlich verläuft im Lagerbock 9 und Schlepphebel 1, wie der Figur 2 zu entnehmen
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 nachfolgend für die verschiedenen Betriebssituationen des Schlepphebels 1
beschrieben, ein längsbeweglicher Kolben 15 als Kuppelmittel. Dieser
Kolben 15 ist in Figur 2 in seinen drei Kuppelstufen (siehe Anspruch 1) dargestellt. Die Kolbenbezeichnung für die jeweilige Kuppelstufe
stimmt in Figur 2 mit der Bezeichnung der jeweiligen Kuppe!stufe 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 Figur 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-
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zogen. Eine weitere Hubvariation kann beispielsweise durch längenverteilte
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 heraus.
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.
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1 Schlepphebel 10 nicht vergeben
2 Steuernocken 11 Druckfeder, Druckmittel
3 Gaswechselventil 12 Bohrung
4 Bereich 13 Bohrung
5 Stirnfläche 14 Stopfen
6 Zylinderkopf 15 Kolben, Kuppelmittel
7 Lagermittel 16 Tangentialnut
8 Säule, Längsführung 17 Aufstandspunkt
9 Lagerbock
Claims (8)
1. Schlepphebel (1) zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils
(3) in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der trieblich zwischen einem Steuernocken (2) und dem Gaswechselventil (3) angeordnet
und vorzugsweise in einem mittleren Bereich (4) von dem Steuernocken (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 GaswechselventiIs (3) verläuft;
b) dem Schlepphebel (1) sind Kuppelmittel (15) zugeordnet, welche in
einer ersten Kuppelstufe (15b) einen die Lagermittel (7) aufnehmenden 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 Lagermittel
(7) ausführt;
c) in einer zweiten Kuppelstufe (15c) der Kuppelmittel (15) ist der
Lagerbock (9) über die Kuppelmittel (15) derart mit dem Schlepphebel (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;
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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 Brennkraftmaschine verbundene, sich in Nockenrichtung erstreckende, Säule hergestellt
ist, welche von dem gegenüber ihr axial beweglichen Lagerbock (9) umgeben ist, daß im Lagerbock (9) und 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 Säule (8) und Schlepphebel
(1) eine Tiefe aufweist, die zumindest der Länge des Kolbens als Kuppelmittel (15) entspricht, so daß in der alternativen Kuppelstufe
ein "Totraum" für den Kolben als Kuppelmittel (15) geschaffen ist.
4. Nockenfolger nach Anspruch 2, 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) verläuft.
5. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 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
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resultierende Federkraft geringer als die Kraft eines das Gaswechselventil
(3) im Schließsinn beaufschlagenden Druckmittels ist.
7. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Lagermittel (7), welches den Schlepphebel (1) mit dem Lagerbock (9) verbindet, als Bolzen ausgebildet ist.
8. Schlepphebel nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eines der Bauteile (1, 8) aus einem Leichtbau- und/oder polymeren Werkstoff hergestellt ist.
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1995
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