EP1847690A2 - Schwinghebel für einen hubvariablen Ventiltrieb - Google Patents

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EP1847690A2 EP07105922A EP07105922A EP1847690A2 EP 1847690 A2 EP1847690 A2 EP 1847690A2 EP 07105922 A EP07105922 A EP 07105922A EP 07105922 A EP07105922 A EP 07105922A EP 1847690 A2 EP1847690 A2 EP 1847690A2
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forming
end portion
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Wolfgang Christgen
Thomas Kern
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    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements

Definitions

  • the invention relates to a rocker arm for a variable-stroke valve drive of an internal combustion engine.
  • the oscillating lever has an end face of a first end portion extending around a swing axis, convexly cylindrical support surface and the front end of a second end portion rigidly connected to the rocker Hubübertragungs simulation for a valve lever and in a central portion a cam contact surface.
  • rocker arm is considered from the considered generic DE 102 35 402 A1 out.
  • the rocker arm proposed there is supported as an adjustable transmission element of the variable-stroke valve drive with its first end portion of a stationary arranged in the engine, arcuate link path and actuates with the running at the second end Hub Hubungsungs founded a drag lever, in turn a gas exchange valve acted upon.
  • the opening profile of the gas exchange valve is variably adjustable by the displaceable on the slide track by means of an adjustment in the form of an eccentric swing axis of the support surface in conjunction with the Hubübertragungs tone, which is composed of a Leerhubkurve and a lift curve, a Nockenanlauf phenomenon acting cam lift in a variable pivoting movement of the finger lever.
  • both the support surface and the cam contact surface are each formed as a roller mounted on a rocker arm mounted in the rocker arm.
  • the invention is therefore an object of the invention to avoid these disadvantages and thus to provide a rocker arm, which is both high precision corresponding lowest, for the opening history of the gas exchange valve relevant component tolerances as well as inexpensive to produce and beyond a low mass effect unfolds.
  • this object is achieved in that the support surface and / or the cam abutment surface are formed as rigidly connected to the rocker sliding surfaces.
  • a moderate friction disadvantage of the entire valve train friction which can additionally be minimized by suitable friction and wear-reducing coatings of the sliding surfaces, is thereby overcompensated for by the fact that the precision requirements for the oscillating lever due to the substitution of a roller bearing bearing contact surface with additional tolerances thanks to a rigid sliding surface, considerably less expensive and, thanks to the reduced component complexity, also significantly less expensive to fulfill.
  • the weight of the rocker arm and thus its mass effect is positively influenced, since the material cost for a rigid sliding surface naturally limited to their contact area against their contact partners and their connection to the rocker arm.
  • each sliding surface may also be formed as a separate and preferably materially connected to the rocker arm component
  • the rocker arm should be made in a particularly advantageous in terms of its manufacturing cost and weight of the invention as a one-piece sheet metal.
  • the rocker arm which has both a rigid support surface and a rigid cam contact surface in this embodiment, should continue to have two spaced sidewalls in favor of its dimensional stability, at the first end portion via a cylindrical surface forming the support surface, at the second end portion via the Hubübertragungs Solution forming end wall and in the Middle section are connected to one another via a transverse web forming the cam contact surface.
  • FIGS. 1 and 2 disclose a first exemplary embodiment of an oscillating lever 1a according to the invention for a variable-stroke valve drive for throttle-free load control of an internal combustion engine.
  • the oscillating lever 1a produced in a stamping and bending process of sheet metal material has two spaced side walls 2, which are connected to one another at a first end section 3 via a cylindrical shell 4 and at a second end section 5 via an end wall 6.
  • a Hubübertragungs character 10 for a valve lever which is usually designed as mounted on a support roller roller follower. This transmits the of a lifting cam 11, which adjoins the Hubübertragungs character 10 to a Leerhubkurve 12, predetermined stroke movement of oscillating about the swing axis 8 oscillating lever 1a on a gas exchange valve of the internal combustion engine.
  • the oscillating lever 1a is acted upon in a central section 13 via a cam contact surface 14 by a cam of a camshaft of the internal combustion engine, the cam abutment surface 14 in this exemplary embodiment being designed as a roller 16 sliding or roller-mounted on a bolt connecting the side walls 2 is.
  • FIG. 1 A second embodiment of a rocker arm 1b according to the invention is shown in FIG.
  • This oscillating lever 1 b is likewise a component produced in a stamping and bending process from sheet metal, but in this case in one piece.
  • the rocker arm 1b is different relative to the rocking lever 1a characterized in that both the support surface 9 and the cross-member 17 connecting the side walls 2 extending cam contact surface 14 are formed as a rigid sliding surfaces 7 and 18 respectively

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schwinghebel (1a, 1 b) für einen hubvariablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Der Schwinghebel weist stirnseitig eines ersten Endabschnitts (3) eine um eine Schwingachse (8) verlaufende Abstützfläche (9), stirnseitig eines zweiten Endabschnitts (5) eine mit dem Schwinghebel starr verbundene Hubübertragungsfläche (10) für einen Ventilhebel und in einem Mittelabschnitt (13) eine Nockenanlauffläche (14) auf. Dabei sollen die Abstützfläche und/oder die Nockenanlauffläche als mit dem Schwinghebel starr verbundene Gleitflächen (7, 18) ausgebildet sein.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Schwinghebel für einen hubvariablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Der Schwinghebel weist stirnseitig eines ersten Endabschnitts eine um eine Schwingachse verlaufende, konvex zylindrisch ausgebildete Abstützfläche und stirnseitig eines zweiten Endabschnitts eine mit dem Schwinghebel starr verbundene Hubübertragungsfläche für einen Ventilhebel sowie in einem Mittelabschnitt eine Nockenanlauffläche auf.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Ein derartiger Schwinghebel geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 102 35 402 A1 hervor. Der dort vorgeschlagene Schwinghebel stützt sich als verstellbares Übertragungselement des hubvariablen Ventiltriebs mit seinem ersten Endabschnitt an einer in der Brennkraftmaschine ortsfest angeordneten, kreisbogenförmigen Kulissenbahn ab und betätigt mit der am zweiten Endabschnitt verlaufenden Hubübertragungsfläche einen Schlepphebel, der seinerseits ein Gaswechselventil beaufschlagt. Dabei ist der Öffnungsverlauf des Gaswechselventils variabel einstellbar, indem die auf der Kulissenbahn mittels einer Verstelleinrichtung in Form eines Exzenters verlagerbare Schwingachse der Abstützfläche in Verbindung mit der Hubübertragungsfläche, die aus einer Leerhubkurve und einer Hubkurve zusammengesetzt ist, einen die Nockenanlauffläche beaufschlagenden Nockenhub in eine veränderliche Schwenkbewegung des Schlepphebels umsetzt. Zur Reduzierung der Ventiltriebsreibung sind sowohl die Abstützfläche als auch die Nockenanlauffläche als jeweils auf einem im Schwinghebel befestigten Bolzen wälzgelagerte Rolle ausgebildet.
  • Wie es in der ebenfalls gattungsgemäßen DE 102 35 403 A1 vorgeschlagen ist, kann als Abstützfläche auch ein Rollenpaket mit sich an der Kulissenbahn und am Exzenter separat abstützenden Rollen vorgesehen sein. Obwohl die genannten Wälzkontakte eine hochwirksame Einzelmaßnahme zur Reduzierung der Verlustreibung und auch des Bauteilverschleißes im Ventiltrieb darstellen können, sind diese speziell im Falle des hier vorliegenden, zur drosselfreien Laststeuerung der Brennkraftmaschine dienenden Ventiltriebs dennoch mit einigen Nachteilen verbunden. Zum einen toleriert diese Art der Laststeuerung nur geringste Steuerzeitenabweichungen der Gaswechselventile untereinander, so dass die Ventiltriebsbauteile mit höchster Präzision und üblicherweise in einem Toleranzfenster von nur wenigen Mikrometern gefertigt werden müssen. Das Einhalten derartiger Bauteilgenauigkeiten unter Großserienbedingungen und dem dabei üblicherweise eng gesteckten Herstellkostenrahmen wird jedoch durch die genannten Wälzlagerungen erheblich dadurch erschwert, dass jedes mit dem Grundkörper des Schwinghebels zu verbindende Zusatzbauteil die für Abweichungen im Öffnungsverlauf der Gaswechselventile maßgebliche Bauteiltoleranzkette erweitert. Dies betrifft insbesondere die im Grundkörper des Schwinghebels einzubringende Positionstoleranz der Bohrung, in der der Bolzen zur Rollenlagerung aufgenommen ist, das toleranzbehaftete Lagerspiel der Wälzlagerung sowie auch toleranzbedingt schwankende Außendurchmesser der Rollen.
  • Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem erhöhten Gewicht des mit den Wälzlagerungen versehenen Schwinghebels, dessen Massenwirkung von einem zusätzlich zur Ventilfeder vorzusehenden Federmittel abgestützt werden muss. Insofern können die sich hieraus ergebenden Reaktionskräfte zu einer beträchtlichen Aufhebung der ursprünglich durch die Wälzlagerung erzielten Reibungsvorteile führen.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese geschilderten Nachteile zu vermeiden und somit einen Schwinghebel zu schaffen, der sowohl hochpräzise entsprechend geringster, für den Öffnungsverlauf des Gaswechselventils maßgeblicher Bauteiltoleranzen als auch kostengünstig herstellbar ist und darüber hinaus eine geringe Massenwirkung entfaltet.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Abstützfläche und/oder die Nockenanlauffläche als mit dem Schwinghebel starr verbundene Gleitflächen ausgebildet sind. Ein sich dabei gegenüber den vorgenannten Wälzkontakten einstellender moderater Reibungsnachteil der gesamten Ventiltriebsreibung, welcher überdies durch geeignete reibungs- und verschleißreduzierende Beschichtungen der Gleitflächen minimiert werden kann, wird dadurch überkompensiert, dass sich die Präzisionsanforderungen an den Schwinghebel aufgrund der Substitution einer mit zusätzlichen Toleranzen behafteten wälzgelagerten Kontaktfläche durch eine starre Gleitfläche erheblich aufwandsärmer und dank der reduzierten Bauteilkomplexität auch deutlich kostengünstiger erfüllen lassen. Darüber hinaus wird auch das Gewicht des Schwinghebels und somit dessen Massenwirkung positiv beeinflusst, da sich der Materialaufwand für eine starre Gleitfläche naturgemäß auf deren Kontaktbereich gegenüber ihrem Kontaktpartner und auf deren Anbindung an den Schwinghebel beschränkt.
  • Während jede Gleitfläche auch als separates und vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Schwinghebel verbundenes Bauteil ausgebildet sein kann, soll der Schwinghebel in einer hinsichtlich seiner Herstellkosten und seines Gewichts besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung als einteiliges Blechumformteil hergestellt sein. Der Schwinghebel, der in dieser Ausgestaltung sowohl eine starre Abstützfläche als auch eine starre Nockenanlauffläche aufweist, soll zugunsten seiner Formsteifigkeit weiterhin zwei beabstandete Seitenwände aufweisen, die am ersten Endabschnitt über eine die Abstützfläche bildende Zylinderschale, am zweiten Endabschnitt über eine die Hubübertragungsfläche bildende Stirnwand und im Mittelabschnitt über einen die Nockenanlauffläche bildenden Quersteg miteinander verbunden sind. Diese abwechselnd kasten- und U-profilförmige Ausgestaltung des überdies aufgrund der fehlenden Wälzlager vergleichsweise schmal bauenden Schwinghebels dient in hohem Maße zu dessen Versteifung, so dass insbesondere auch der Herstellungsaufwand für den im zitierten Stand der Technik vorgeschlagenen Versteifungsbügel zwischen den Seitenwänden entfallen kann.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Sofern nicht anders aufgeführt, sind dabei funktionsgleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schwinghebels in perspektivischer Darstellung;
    Figur 2
    den Schwinghebel gemäß Figur 1 in der Seitenansicht und
    Figur 3
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schwinghebels in perspektivischer Darstellung.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwinghebels 1a für einen hubvariablen Ventiltrieb zur drosselfreien Laststeuerung einer Brennkraftmaschine offenbart. Der in einem Stanz-Biegeprozess aus Blechwerkstoff hergestellte Schwinghebel 1a weist zwei beabstandete Seitenwände 2 auf, die an einem ersten Endabschnitt 3 über eine Zylinderschale 4 und an einem zweiten Endabschnitt 5 über eine Stirnwand 6 miteinander verbunden sind. Dabei dient eine auf der Zylinderschale 4 verlaufende Gleitfläche 7, deren Mittelpunkt auf einer Schwingachse 8 des Schwinghebels 1a liegt, als Abstützfläche 9 gegenüber einer - hier nicht dargestellten - in der Brennkraftmaschine kreisbogenförmig verlaufenden Kulissenbahn und gleichzeitig als Abgriffsfläche für einen ebenfalls nicht dargestellten Exzenter einer Verstelleinrichtung, durch welchen die Position der Schwingachse 8 auf der Kulissenbahn zur Variation des Ventilhubs festgelegt ist.
  • Auf der Außenseite der Stirnwand 6 verläuft eine Hubübertragungsfläche 10 für einen Ventilhebel, der üblicherweise als auf einem Abstützelement gelagerter Rollenschlepphebel ausgebildet ist. Dieser überträgt die von einer Hubkurve 11, die sich auf der Hubübertragungsfläche 10 an eine Leerhubkurve 12 anschließt, vorgegebene Hubbewegung des um die Schwingachse 8 pendelnden Schwinghebels 1a auf ein Gaswechselventil der Brennkraftmaschine.
  • Ferner ist der Schwinghebel 1a in einem Mittelabschnitt 13 über eine Nockenanlauffläche 14 von einem Nocken einer - hier nicht dargestellten - Nockenwelle der Brennkraftmaschine beaufschlagt, wobei die Nockenanlauffläche 14 in diesem Ausführungsbeispiel als auf einem die Seitenwände 2 verbindenden Bolzen 15 gleit- oder wälzgelagerte Rolle 16 ausgebildet ist.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwinghebels 1b ist in Figur 3 dargestellt. Bei diesem Schwinghebel 1 b handelt es sich ebenfalls um ein in einem Stanz-Biegeprozess aus Blech hergestelltes, jedoch in diesem Fall einteilig ausgebildetes Bauteil. Der Schwinghebel 1b unterscheidet sich gegenüber dem Schwinghebel 1a dadurch, dass sowohl die Abstützfläche 9 als auch die auf einem die Seitenwände 2 verbindenden Quersteg 17 verlaufende Nockenanlauffläche 14 als starre Gleitflächen 7 beziehungsweise 18 ausgebildet sind
    • Bezugszahlenliste
    • 1a, b
    Schwinghebel
    2
    Seitenwand
    3
    erster Endabschnitt
    4
    Zylinderschale
    5
    zweiter Endabschnitt
    6
    Stirnwand
    7
    Gleitfläche
    8
    Schwingachse
    9
    Abstützfläche
    10
    Hubübertragungsfläche
    11
    Hubkurve
    12
    Leerhubkurve
    13
    Mittelabschnitt
    14
    Nockenanlauffläche
    15
    Bolzen
    16
    Rolle
    17
    Quersteg
    18
    Gleitfläche

Claims (3)

  1. Schwinghebel für einen hubvariablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Schwinghebel (1a, 1 b) stirnseitig eines ersten Endabschnitts (3) eine um eine Schwingachse (8) verlaufende, konvex zylindrisch ausgebildete Abstützfläche (9), stirnseitig eines zweiten Endabschnitts (5) eine mit dem Schwinghebel (1a, 1 b) starr verbundene Hubübertragungsfläche (10) für einen Ventilhebel und in einem Mittelabschnitt (13) eine Nockenanlauffläche (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützfläche (9) und/oder die Nockenanlauffläche (14) als mit dem Schwinghebel (1a, 1b) starr verbundene Gleitflächen (7, 18) ausgebildet sind.
  2. Schwinghebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinghebel (1 b) als einteiliges Blechumformteil hergestellt ist.
  3. Schwinghebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinghebel (1 b) zwei beabstandete Seitenwände (2) aufweist, die am ersten Endabschnitt (3) über eine die Abstützfläche (9) bildende Zylinderschale (4), am zweiten Endabschnitt (5) über eine die Hubübertragungsfläche (10) bildende Stirnwand (6) und im Mittelabschnitt (13) über einen die Nockenanlauffläche (14) bildenden Quersteg (17) miteinander verbunden sind.
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