EP1387049A1 - Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb - Google Patents

Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb Download PDF

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Abstract

Schwenkhebel (3) mit zumindest einem Gehäuse (17), 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 ein 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 der Schwingdrehpunkt (4') von einer Verstelleinrichtung (11) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (5') gesteuert verschiebbar ist, wobei das Gehäuse (17) und die Kulisse (5) aus Blech gefertigt sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Gehäuses werden die Herstellkosten sowie das Gewicht des Schwenkhebels reduziert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruches 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 Hubverstellung 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. Der Schwenkhebel besteht aus einem Gehäuse, welches üblicherweise wie in Fig. 1, die den Stand der Technik darstellt, erkennbar ist, im Feingussverfahren hergestellt wird. In diesem Gehäuse sind zwei Rollen drehbar angeordnet, eine Rolle zur Hubbetätigung durch den Nocken und eine Rolle zur Verstellung der Hubhöhe.
Die im Feingussverfahren hergestellten Schwenkhebelgehäuse weisen üblicherweise ein relativ hohes Gewicht auf, wodurch die höchste Drehzahl der Brennkraftmaschine eingeschränkt sein könnte, darüber hinaus sind die Herstellkosten für Feingussteile hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattunsgemäßen Schwenkhebel leichter im Gewicht und billiger in der Herstellung zu machen.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.
In vorteilhafter Weise kann das Gehäuse als Biege, Stanz- oder Schweißkonstruktion ausgeführt werden. Diese preisgünstigen Herstellverfahren reduzieren die Herstellkosten. Ferner kann die Bauteilstärke im Zuge der Blechumformung minimal ausgelegt werden, da in vorteilhafter Weise bei der Umformung eine Materialverfestigung eintritt. Aufgrund der Gewichtsreduzierung sind mit dem Ventiltrieb höhere Drehzahlen erreichbar.
Eine Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 2 und 3 gewährleistet hinreichende Festigkeit des Bauteils und eine teure Kombination unterschiedlicher Materialien ist nicht notwendig.
Durch eine geeignete Materialstärkenauswahl gemäß Patentanspruch 4 kann die beste Abstimmung zwischen Gewichtreduzierung und notwendiger Festigkeit erzielt werden.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in zwei Figuren näher erläutert.
Figur 1
zeigt einen schematischen Aufbau eines gattungsgemäßen hubvariablen Ventiltriebes,
Figur 2
zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel.
Für dieselben Bauteile in Figur 1 und Figur 2 gelten dieselben Bezugszeichen.
Figur 1 zeigt einen hubvariablen Ventiltrieb 2, der an einen 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' 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 einer Feder 10 und einer Verstelleinrichtung 11. Die Kulisse 5 ist ortsfest am Zylinderkopf 1 angeordnet. 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 ein hydraulischen Ventilspielausgleichselement, und andererseits auf dem Gaswechselventil 8 ab. Zwischen der Steuerbahn 6 und dem ersten Rollenelement 4 ist an den Schwenkhebel 3 ein weiteres 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 näher dargestellte Öffnungsstellung weg. Das erste Rollenelement 4 ist neben der Abstützung auf der Kulissenbahn 5' zusätzlich 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.
Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel 3 mit einem Gehäuse 17. Das Gehäuse 17 wird im wesentlichen von einer ersten und einer zweiten parallel zueinander angeordneten Seitenwange 3a, 3b eines Bleichteiles gebildet. Dieses Bleichteil ist derart umgeformt, dass die Seitenwangen 3a, 3b einen U-förmigen Bügel bilden. In einem zusammengefügten Bereich ist ein Versteifungsbügel 16 ausgebildet. Den Mittenbereich des U-förmigen Bügels bildet die Steuerbahn 6, bestehend aus der Leerhubkurve 6' und der Hubkurve 6". Beabstandet von der Steuerbahn 6, der ersten und der zweiten Seitenwange 3a, 3b folgend, befindet sich in den Seitenwangen 3a, 3b jeweils eine korrespondierende erste Bohrung 15 und davon nochmals beabstandet jeweils eine korrespondierende zweite Bohrung 15'. In den korrespondierenden Bohrungen 15 ist das zweite Rollenelement 13 drehbeweglich gelagert, in den korrespondierenden Bohrungen 15' ist das erste Rollenelement 4 drehbeweglich gelagert. Im Bereich des ersten Rollenelementes 4 sind die erste und die zweite Seitenwange 3a, 3b mit dem Versteifungsbügel 16, der sich in Richtung einer Rollenachse erstreckt und die erste Rolle 4 überbrückt, verbunden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zwei Seitenwangen 3a, 3b sowie die Steuerbahn 6 und der Versteifungsbügel 16 einstückig und materialeinheitlich. Sie sind durch Umformen aus einem Blech entstanden. Der Versteifungsbügel 16 ist an seiner Stoßstelle verschweißt, er kann aber auch verlötet sein. Bei dem Blech handelt es sich um härtbares Stahlblech, welches durch unterschiedliche Wärmebehandlung an unterschiedlich belasteten Stellen unterschiedliche Härten aufweist. Die Blechstärke beträgt im vorliegenden Fall durchschnittlich ca. 3,5 mm, sie kann jedoch in einem Bereich zwischen 1 und 5 mm liegen bzw. aufgrund der Umformung variieren, je nachdem welche mechanischen Anforderungen an den Schwenkhebel 3 gestellt werden. Das erste Rollenelement 4 und das zweite Rollenelement 13 sind aus gehärtetem Stahl.
Neben einer einstückigen Herstellung aus Blech durch Umformung ist es auch möglich, das Gehäuse 17 durch Verschweißen einzelner Blechteile, die sich z.B. aus der ersten und der zweiten Seitenwange 3a, 3b sowie der Steuerbahn 6 und dem Versteifungsbügel 16 zusammensetzen, herzustellen. Das erste und das zweite Rollenelement 4, 13 können wälz- oder nadelgelagert sein. Um bestimmten mechanischen Anforderungen Genüge zu tun, können die erste und die zweite Seitenwange 3a, 3b auch Versteifungsrippen oder ähnliche Strukturen aufweisen. Der Versteifungsbügel 16 kann auch an einer anderen Stelle angeordnet, bzw es können mehrere Versteifungsbügel vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
1
Zylinderkopf
2
Hubvariabler Ventiltrieb
3
Schwenkhebel
3a
Erste Seitenwange
3b
Zweite Seitenwange
4
Erstes 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
Zweites Rollenelement
14
Spielausgleichselement
15
Erste Bohrung
15'
Zweite Bohrung
16
Versteifungsbügel
17
Gehäuse

Claims (4)

  1. Schwenkhebel (3) mit zumindest einem Gehäuse (17), 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 der Schwingdrehpunkt (4') von einer Verstelleinrichtung (11) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (5') gesteuert verschiebbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) und die Kulisse (5) aus Blech gefertigt sind.
  2. Schwenkhebel nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) mit der Kulisse (5) einstückig und materialeinheitlich ist.
  3. Schwenkhebel nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Blech ein Stahlblech ist.
  4. Schwenkhebel nach einem der zuvor genannten Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Blechstärke zwischen einem und fünf Millimeter beträgt.
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