EP1387048A2 - Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb - Google Patents

Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb Download PDF

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EP1387048A2
EP1387048A2 EP03015068A EP03015068A EP1387048A2 EP 1387048 A2 EP1387048 A2 EP 1387048A2 EP 03015068 A EP03015068 A EP 03015068A EP 03015068 A EP03015068 A EP 03015068A EP 1387048 A2 EP1387048 A2 EP 1387048A2
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roller element
roller
pivot lever
hand
bearing
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PSA Automobiles SA
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a pivot lever for a variable-stroke valve drive according to the features in the preamble of claim 1.
  • valve drive device for variable stroke adjustment a gas exchange valve of an internal combustion engine described.
  • Valve train device is the gas exchange valve with the interposition of a Transmission element with a movable about a rotation axis roller in operative connection with a control path comprising a no-lift curve and a lift curve, in an end region of a stroke for the gas exchange valve of a cam of a camshaft controlled pivot lever is arranged.
  • Object of the present invention is to friction reducing measures for a show generic pivot lever.
  • roller element into two separate roller elements means that advantageously the first roller element or the second roller element is in operative connection only with either the slide or with the adjusting unit. Production-related tolerances in the production of rolls can be better compensated by this arrangement, whereby the internal friction and thus the wear is reduced.
  • the bearing tolerances add up the first roller element and the second roller element, thereby manufacturing technology conditional tolerances can be even better compensated.
  • the embodiment according to claim 5 has the best power distribution during operation and the least friction, which in turn increases the life of the internal friction, wear and fuel consumption of the internal combustion engine minimized.
  • Fig. 1 shows a variable-stroke valve drive 2, which is shown in a rudimentary manner Cylinder head 1 is arranged.
  • the variable stroke valve train 2 consists essentially from a pivot lever 3, with a roller element 4 and a swing fulcrum 4 ', a third roller element 13, and a gate 5 with a slide track 5 ', an intermediate element 7, a gas exchange valve 8, a cam 9, which is arranged on a camshaft 9 'and a spring 10 and an adjusting device 11.
  • the pivot lever 3 is supported on the one hand via the roller element.
  • the intermediate element 7 is a roller rocker whose role is around a rotation axis 12 is rotatable.
  • the axis of rotation 12 is also the center of the Sliding track 5 'in a Nullhub too.
  • the intermediate element is supported on the one hand from the axis of rotation 12 on a lash adjuster 14, here a hydraulic Valve lash adjuster, and on the other hand on the gas exchange valve 8 off.
  • Fig. 2 shows the side view of a pivot lever 3 for the first and the second Embodiment.
  • the pivot lever 3 consists of an approximately box-shaped Housing 3 ', which on one end of the control track 6, with the Leerhubkurve 6 'and the lifting cam 6 "and on the opposite end a first bore 15, which is aligned normal to the control track 6 has.
  • a first bolt 16 Radially about the first pin 16 is the roller element 4 arranged.
  • a second bore 15 ' Between the roller element 4 and the control track 6 is located a second bore 15 ', in which a second pin 16' parallel to the first Bolt 16 is mounted.
  • Radial on the outer circumference is around the bolt 16 'is the third Roller element 13 rotatably mounted.
  • This section A-A corresponds the representations in Fig. 3 and Fig. 4 for each embodiment.
  • Fig. 3 shows a section through the plane A-A for a first embodiment of the pivot lever 3.
  • a roller bearing 17 is arranged. Radial about this bearing 17 is rotatably the roller element 4, mounted within the housing 3 '.
  • the Roller element 4 is divided into two first roller elements 4a and a second roller element 4b.
  • the roller element 4b extends in the axial direction over the Whole length of the rolling bearing 17, corresponding to an internal dimension, not shown of the housing 3 '.
  • Radially on the outer circumference of the first roller element 4b the two second roller elements 4a are arranged rotatably.
  • the first two Roller elements 4a form a sliding bearing with the second roller element 4b.
  • only a first roller element 4a may be provided be, with this then in axial alignment over about half of the second roller element 4b extends or in the middle of the second roller element 4b is arranged. Also, a roller bearing of the first roller element 4a on the second roller element 4b is possible.
  • Fig. 4 shows the section through the pivot lever 3 in the plane A-A for a second Embodiment.
  • first roller elements 4a and a second roller element 4b are compared to the first embodiment in axial Direction arranged side by side and each have their own rolling bearing 17 ', 17 ", 17"' opposite the first pin 16.
  • the first roller element 4a with the adjusting device 11 in Operative connection
  • the second roller element 4b with the slide track 5 'of Setting 5 is in operative connection.
  • Centric a section B-B is located, the relative to the section A-A is rotated by 90 °.
  • first roller element 4a may be provided.
  • first roller member 4a and the second roller member 4b in axial Direction of the first bolt 16 in turn next to each other.
  • the rolling bearings 17, 17 ', 17 ", 17"' as a needle bearing and under certain circumstances can also be designed as sliding bearings.
  • Fig. 5 shows by way of illustration a relation to FIG. 4 rotated by 90 ° Section through the pivot lever for the second embodiment. It applies the Figure description of Fig. 4.

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Abstract

Schwenkhebel (3) für einen hubvariablen Ventiltrieb (2) in einem Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine, der einerseits mit einem Rollenelement (4) mit einem Schwingdrehpunkt (4') auf einer Kulissenbahn (5') einer Kulisse (5) und andererseits mit einer Steuerbahn (6) auf einem Zwischenelement (7) zu einem Gaswechselventil (8) spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (3) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken (9) einer Nockenwelle (9') entgegen einer Kraft einer Feder (10) gesteuert schwenkbar und andererseits das Rollenelement (4) von einer Verstelleinrichtung (11) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (5') gesteuert verschiebbar ist, wobei das Rollenelement (4) aus zumindest einem ersten Rollenelement (4a) und einem zweiten Rollenelement (4b) besteht und radial von zumindest einem Wälzlager (12) gelagert ist. Aufgrund der vorgeschlagenen Ausgestaltung des Schwenkhebels wird die innere Reibung und somit der Verschleiß des Schwenkhebels vermindert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 101 23 186 aus. In dieser ist eine Ventiltriebsvorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine beschrieben. Bei der Ventiltriebsvorrichtung steht das Gaswechselventil unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes mit einer um eine Drehachse beweglichen Rolle in Wirkverbindung mit einer, eine Leerhubkurve und eine Hubkurve umfassenden Steuerbahn, die in einem Endbereich eines zur Hubbetätigung des Gaswechselventils von einem Nocken einer Nockenwelle gesteuerten Schwenkhebels angeordnet ist. Der mittels einer Feder über eine Rolle dem Nocken spielfrei zugeordnete Schwenkhebel ist andernends zur variablen Hubstellung des Gaswechselventils über einen mittels einer Verstelleinrichtung gesteuert lageveränderbaren und fixierbaren Schwingdrehpunkt längs einer Kreisbahn abgestützt. Zur Erzielung einer rein rotatorischen Bewegung bzw. reinen Schwenkbewegung des Schwenkhebels um seinen Schwingdrehpunkt bei einem reduzierten Hub des Gaswechselventils ist eine, an einem Gehäuseteil der Brennkraftmaschine angeordneten Kreisbahn als Kulisse mit einem Radius "R" um die Drehachse der Rolle des Übertragungselementes zur gesteuerten lageveränderbaren Abstützung des Schwenkhebels vorgesehen.
Da das erste Rollenelement 4 sowohl auf der Verstelleinrichtung 11 als auch auf der Kulissenbahn abgestützt ist, können bei Verstellung des Schwenkhebels relativ hohe Reibungskräfte auftreten, wodurch erhöhter Verschleiß auftreten kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, reibungsmindernde Maßnahmen für einen gattungsgemäßen Schwenkhebel aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Aufteilung des Rollenelementes in zwei separate Rollenelemente führt dazu, dass in vorteilhafter Weise das erste Rollenelement oder das zweite Rollenelement jeweils nur entweder mit der Kulisse oder mit der Verstelleinheit in Wirkverbindung steht. Fertigungstechnisch bedingte Toleranzen bei der Rollenfertigung können durch diese Anordnung besser ausgeglichen werden, wodurch die innere Reibung und somit der Verschleiß gesenkt wird.
Bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 addieren sich die Lagertoleranzen des ersten Rollenelementes und des zweiten Rollenelementes, wodurch fertigungstechnisch bedingte Toleranzen noch besser ausgeglichen werden können.
Die aufwendige Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 3 und 4 weist beim Betrieb des Schwenkhebels die geringsten Reibungsverluste und somit den geringsten Verschleiß auf.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 weist im Betrieb die beste Kraftverteilung sowie die geringste Reibung auf, was wiederum die Lebensdauer erhöht, die innere Reibung, den Verschleiß und den Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine minimiert.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele in fünf Figuren näher erläutert.
Fig. 1
zeigt einen schematischen Aufbau eines hubvariablen Ventiltriebes,
Fig. 2
zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel,
Fig. 3
zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel anhand eines Schnittes durch den Schwenkhebel,
Fig. 4
zeigt eine zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls als Schnitt durch den Schwenkhebel,
Fig. 5
zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in einem gegenüber Fig. 4 um 90 ° verdrehten Schnitt durch den Schwenkhebel.
Für die selben Bauteile gelten in den Figuren 1 bis 5 dieselben Bezugszeichen.
Fig. 1 zeigt einen hubvariablen Ventiltrieb 2, der in einem ansatzweise dargestellten Zylinderkopf 1 angeordnet ist. Der hubvariable Ventiltrieb 2 besteht im Wesentlichen aus einem Schwenkhebel 3, mit einem Rollenelement 4 und einem Schwingdrehpunkt 4', einem dritten Rollenelement 13, sowie einer Kulisse 5 mit einer Kulissenbahn 5', einem Zwischenelement 7, einem Gaswechselventil 8, einem Nocken 9, der auf einer Nockenwelle 9' angeordnet ist sowie eine Feder 10 und einer Verstelleinrichtung 11. Der Schwenkhebel 3 stützt sich einerseits über das Rollenelement 4 auf der Kulissenbahn 5' der Kulisse 5 und andererseits mit einer Steuerbahn 6, die aus einer Leerhubkurve 6' und einer Hubkurve 6" besteht, auf dem Zwischenelement 7 ab. Das Zwischenelement 7 ist ein Rollenschlepphebel, dessen Rolle um eine Drehachse 12 drehbar ist. Die Drehachse 12 ist gleichzeitig der Mittelpunkt der Kulissenbahn 5' in einer Nullhubstellung. Das Zwischenelement stützt sich einerseits von der Drehachse 12 auf einem Spielausgleichselement 14, hier einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement, und andererseits auf dem Gaswechselventil 8 ab. Zwischen der Steuerbahn 6 und dem ersten Rollenelement 4 ist an den Schwenkhebel 3 parallel zum ersten Rollenelement 4 das dritte Rollenelement 13 angeordnet. Dieses steht in Wirkverbindung mit dem Nocken 9. Bei Drehung der Nockenwelle 9' schwenkt der Schwenkhebel 3 und drückt mit seiner Hubkurve 6" das Gaswechselventil in eine nicht dargestellte Öffnungsstellung. Das erste Rollenelement 4 ist neben der Abstützung auf der Kulissenbahn 5' weiter an einer Verstelleinrichtung 11 abgestützt, mit der der Schwingdrehpunkt 4' des ersten Rollenelements 4 parallel zur Kulissenbahn 5' verschoben werden kann. Eine derartige Verschiebung bewirkt eine Veränderung des Ventilhubes.
Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines Schwenkhebels 3 für das erste und das zweite Ausführungsbeispiel. Der Schwenkhebel 3 besteht aus einem in etwa kastenförmigen Gehäuse 3', welches auf einem Ende die Steuerbahn 6, mit der Leerhubkurve 6' und der Hubkurve 6" und auf dem gegenüberliegenden Ende eine erste Bohrung 15, die normal zur Steuerbahn 6 ausgerichtet ist, aufweist. In der ersten Bohrung 15 befindet sich ein erster Bolzen 16. Radial um den ersten Bolzen 16 ist das Rollenelement 4 angeordnet. Zwischen dem Rollenelement 4 und der Steuerbahn 6 befindet sich eine zweite Bohrung 15', in der ein zweiter Bolzen 16' parallel zum ersten Bolzen 16 gelagert ist. Radial am Außenumfang ist um den Bolzen 16' ist das drittes Rollenelement 13 drehbar gelagert. Durch die Achsen der ersten Bohrung 15 und der zweiten Bohrung 15' ist ein Schnitt A-A eingezeichnet. Dieser Schnitt A-A entspricht den Darstellungen in Fig. 3 und Fig. 4 für jeweils ein Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Ebene A-A für ein erstes Ausführungsbeispiel für den Schwenkhebel 3. Im ersten Ausführungsbeispiel ist radial am Außenumfang um den ersten Bolzen 16 ein Wälzlager 17 angeordnet. Radial um dieses Wälzlager 17 ist drehbeweglich das Rollenelement 4, innerhalb des Gehäuses 3' gelagert. Das Rollenelement 4 ist aufgeteilt in zwei erste Rollenelemente 4a und ein zweites Rollenelement 4b. Das Rollenelement 4b erstreckt sich in axialer Richtung über die ganze Länge des Wälzlagers 17, entsprechend einem nicht näher dargestellten Innenmaß des Gehäuses 3'. Radial am Außenumfang des ersten Rollenelements 4b sind die zwei zweiten Rollenelemente 4a drehbeweglich angeordnet. Die zwei ersten Rollenelemente 4a bilden mit dem zweiten Rollenelement 4b ein Gleitlager. Beim Betrieb des hubvariablen Ventiltriebs ist der Schwenkhebel 3 mit dem zweiten Rollenelement 4b an der Verstelleinrichtung 11 abgestützt, während er mit dem ersten Rollenelement 4a auf der Kulissenbahn 5b der Kulisse 5 abrollt. Ansonsten entspricht die Ausführung in Fig. 3 der Ausführung in Fig. 2.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch nur ein erstes Rollenelement 4a vorgesehen werden, wobei sich dieses dann in axialer Ausrichtung über ca. eine Hälfte des zweiten Rollenelementes 4b erstreckt bzw. in der Mitte des zweiten Rollenelementes 4b angeordnet ist. Auch eine Wälzlagerung des ersten Rollenelementes 4a auf dem zweiten Rollenelement 4b ist möglich.
Fig. 4 zeigt den Schnitt durch den Schwenkhebel 3 in der Ebene A-A für ein zweites Ausführungsbeispiel. In diesem sind radial am Außenumfang um den ersten Bolzen 16 zwei erste Rollenelemente 4a und ein zweites Rollenelement 4b, vom Gehäuse 3' begrenzt, drehbeweglich gelagert. Diese ersten Rollenelemente 4a und das zweite Rollenelement 4b sind gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung nebeneinander angeordnet und verfügen jeweils über ein eigenes Wälzlager 17', 17", 17"' gegenüber dem ersten Bolzen 16. Wie auch im ersten Ausführungsbeispiel steht das erste Rollenelement 4a mit der Verstelleinrichtung 11 in Wirkverbindung, während das zweite Rollenelement 4b mit der Kulissenbahn 5' der Kulisse 5 in Wirkverbindung steht. Zentrisch ist ein Schnitt B-B eingezeichnet, der gegenüber dem Schnitt A-A um 90 ° verdreht ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann, wie im Fall des ersten Ausführungsbeispieles nur ein einziges erstes Rollenelement 4a vorgesehen sein. Für diesen Fall liegen das erste Rollenelement 4a und das zweite Rollenelement 4b in axialer Richtung des ersten Bolzens 16 wiederum nebeneinander.
Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass die Wälzlager 17, 17', 17", 17"' als Nadellager und unter Umständen auch als Gleitlager ausgebildet sein können.
Fig. 5 zeigt zur Veranschaulichung einen gegenüber Fig. 4 um 90 ° verdrehten Schnitt durch den Schwenkhebel für das zweite Ausführungsbeispiel. Es gilt die Figurenbeschreibung von Fig. 4.
Bezugszeichenliste
1
Zylinderkopf
2
Hubvariabler Ventiltrieb
3
Schwenkhebel
3'
Gehäuse
4
Rollenelement
4a
Erstes Rollenelement
4b
Zweites Rollenelement
4'
Schwingdrehpunkt
5
Kulisse
5'
Kulissenbahn
6
Steuerbahn
6'
Leerhubkurve
6"
Hubkurve
7
Zwischenelement
8
Gaswechselventil
9
Nocken
9'
Nockenwelle
10
Feder
11
Verstelleinrichtung
12
Drehachse
13
Drittes Rollenelement
14
Spielausgleichselement
15
Erste Bohrung
15'
Zweite Bohrung
16
Erster Bolzen
16'
Zweiter Bolzen
17
Wälzlager
17', 17", 17"'
Separates Wälzlager

Claims (5)

  1. Schwenkhebel (3) für einen hubvariablen Ventiltrieb (2) in einem Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine, der einerseits mit einem Rollenelement (4) mit einem Schwingdrehpunkt (4') auf einer Kulissenbahn (5') einer Kulisse (5) und andererseits mit einer Steuerbahn (6) auf einem Zwischenelement (7) zu einem Gaswechselventil (8) spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (3) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken (9) einer Nockenwelle (9') entgegen einer Kraft einer Feder (10) gesteuert schwenkbar und andererseits das Rollenelement (4) von einer Verstelleinrichtung (11) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (5') gesteuert verschiebbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenelement (4) aus zumindest einem ersten Rollenelement (4a) und einem zweiten Rollenelement (4b) besteht und radial von zumindest einem Wälzlager (17) gelagert ist.
  2. Schwenkhebel nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Rollenelement (4a) radial am Außenumfang des zweiten Rollenelementes (4b) gelagert ist.
  3. Schwenkhebel nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rollenelement (4a) und das zweite Rollenelement (4b) in axialer Richtung nebeneinander gelagert sind.
  4. Schwenkhebel nach Patentanspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rollenelement (4a) und das zweite Rollenelement (4b) jeweils auf einem separaten Wälzlager (17a, 17b, 17c) angeordnet sind.
  5. Schwenkhebel nach einem der zuvor genannten Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (17a, 17b, 17c) ein Nadellager ist.
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