EP2917517A1 - Nockenfolger - Google Patents

Nockenfolger

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EP2917517A1
EP2917517A1 EP13771049.7A EP13771049A EP2917517A1 EP 2917517 A1 EP2917517 A1 EP 2917517A1 EP 13771049 A EP13771049 A EP 13771049A EP 2917517 A1 EP2917517 A1 EP 2917517A1
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EP
European Patent Office
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cam follower
separate component
cam
sliding surface
lever
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EP13771049.7A
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Wolfgang Christgen
Michael Schober
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/185—Overhead end-pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005—Deactivating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L2001/186—Split rocking arms, e.g. rocker arms having two articulated parts and means for varying the relative position of these parts or for selectively connecting the parts to move in unison
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a lever-like cam follower, in particular for a valve train of an internal combustion engine, which cam follower a bearing for its pivotally support relative to a cylinder head of the internal combustion engine and at its bottom at one end has a system for a gas exchange valve, the cam follower on its upper side te at least one sliding surface for a mating cam or cam group is immanent.
  • cam followers are created without the disadvantages mentioned.
  • Their now separate and pivotable about its longitudinal axis sliding surfaces on the separate components are directed simply to the lift cams. It comes in relative misalignment of the sliding surface to your respective Hubnocken (or Hubnockenb in sliding cam systems) no longer to the initially described edge contact with adverse wear and possibly premature failure of the cam follower.
  • a profiling, i. H. a spherical design of the sliding surface on the component in cross section be dispensed with. This helps keep manufacturing costs low.
  • Another advantage of the separate component is that for this another, possibly more wear-resistant material than for the cam follower base can be selected and that only on this component heat treatment can take place or wear protection layers can be applied.
  • a spherical underside facing the cam follower of the component o For example, to provide with a gothic profile and at the same time its counter contour on the cam follower complementary thereto, whereby a Gothic o. ⁇ . Combined profile with a sphere can be.
  • the component should either be mounted directly on the pin follower or only via the underside just mentioned.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional view of a switchable cam follower as a cam follower and the FIGS. 2a, 2b show in a pulled-out illustration the separate component of the cam follower with sliding surface.
  • FIG. 1 shows a lever-type cam follower 1 designed as a switchable drag lever for a variable-stroke valve drive of an internal combustion engine.
  • the cam follower 1 consists of an outer, box-like lever 18, which in contrast between its longitudinal arms 19 a relatively pivotable and optionally zukoppelbaren inner lever 20 includes.
  • Each longitudinal arm 19 of the outer lever 18 has a sliding surface 8 which is substantially planar in cross-section and which is shown on a separate component 9 (see Figures 2a, 2b).
  • the separate component 9 is held pivotably about its longitudinal axis to a small extent and is seated in a vaulted receptacle 10 of the cam follower 1 with a complementary complementary counter surface 17.
  • the sliding surface 8 can align with the component 9 against the counter-rotating cam and it will be an edge contact avoided (sa description introduction). It is clear that stops on the longitudinal arms 19 may be a Auswindbegrenzung for the component.
  • each end face 1 1, 12 of the separate component 9 has a pin-like projection 13, 14.
  • the separate component 9 is received in bearing eyes 15, 16 of the cam follower 1.
  • the right eye bearing 16 is as a hole and the left bearing eye 15 as in the direction of the top 7 open, in cross-section U-like shell, in which the component 9 is snapped captive over the respective pin 13, after it was previously introduced via its pin 14 in the right bearing eye 16.
  • the bearing eye 15 includes the pin by more than 180 °.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist hebelartiger Nockenfolger (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Nockenfolger (1) einer Lagerstelle (2) zu dessen schwenkbeweglicher Abstützung gegenüber einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine sowie an dessen Unterseite (3) an einem Ende (4) eine Anlage (6) für ein Gaswechselventil aufweist, wobei dem Nockenfolger (1) an seiner Oberseite (7) zumindest eine Gleitfläche (8) für einen Gegenlauf eines Nocken oder einer Nockengruppe immanent ist und wobei die Gleitfläche (8) sich selbsttätig ausrichtend gegenüber dem Nocken / der Nockengruppe vorliegt.

Description

Nockenfolger Die Erfindung betrifft einen hebelartiger Nockenfolger, insbesondere für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Nockenfolger einer Lagerstelle zu dessen schwenkbeweglicher Abstützung gegenüber einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine sowie an dessen Unterseite an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil aufweist, wobei dem Nockenfolger an seiner Obersei- te zumindest eine Gleitfläche für einen Gegenlauf eines Nocken oder einer Nockengruppe immanent ist.
Ein derartiger Nockenfolger, hier als schaltbarer Schlepphebel ausgebildet, ist in der DE 10 2007 029 465 A1 offenbart. Dessen äußerer, kastenartiger Hebel hat an der Oberseite jedes Längsarms eine einteilig angebundene Nockengleitfläche. Der Nockenfolger kann zur Ventilhubum- oder abschaltung oder zur internen Abgasrückführung eingesetzt werden. Derartige Gleitflächen als Ge- genlaufpartner für Hubnocken stellen sich als preiswerte und bauraumsparende Alternative zu Nockenrollen dar.
Von Nachteil ist, dass ein enormer Aufwand getroffen werden muss, um eine zumindest annähernd parallele Ausrichtung der Gleitflächen zu den gegenlaufenden Hubnocken zu treffen. Winkelfehler sind, trotz maßlicher Zupaarung und feinster Tolerierung, nicht auszuschließen. Dies führt bspw. zu einem un- erwünscht hohen Kantenverschleiß im Betrieb, welchem durch aufwändige Beschichtungen, Wärmebehandlungen oder Profilierungen (ballliger Querschnitt der Gleitflächen) versucht wird zu begegnen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die o. g. Nachteile zu vermeiden. Insbesondere soll ein Nockenfolger geschaffen werden, bei dem es nicht mehr zu dem aufgezeigten Kantenverschleiß kommt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Gleitfläche sich selbsttätig ausrichtend gegenüber dem Nocken / der Nockengruppe ist. Besonders bevorzugt hierbei ist es, die Gleitfläche an einem separaten Bauteil darzustellen, welches um dessen Längsachse verschwenkbar in einer Aufnahme des Nockenfolgers gelagert ist.
Somit sind Nockenfolger ohne die aufgezeigten Nachteile geschaffen. Deren nunmehr separaten und um ihre Längsachse verschwenkbaren Gleitflächen an den separaten Bauteilen richten sich vereinfacht gesagt an den Hubnocken aus. Es kommt bei relativer Schiefstellung der Gleitfläche zu Ihrem jeweiligen Hubnocken (oder Hubnockenpaket bei Schiebenockensystemen) nicht mehr zu dem eingangs dargelegten Kantenkontakt mit nachteiligem Verschleiß und ggf. vorzeitigem Ausfall des Nockenfolgers. Außerdem kann auf eine Profilierung, d. h. eine ballige Gestaltung der Gleitfläche an dem Bauteil im Querschnitt, verzichtet werden. Dies hilft, die Fertigungskosten niedrig zu halten.
Die erfindungsgemäß separaten sowie um deren Längsachse verschwenkbaren Bauteile mit den Gleitflächen können insbesondere an um- oder abschaltbaren oder nichtschaltbaren Schlepp- oder Schwinghebeln von Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen ausgeführt sein. Im Fall der um- oder abschaltbaren Schlepp- oder Schwinghebel ist es zwar besonders bevorzugt, einen kastenartigen Außenhebel darzustellen, welcher einen Innenhebel einfasst. Denkbar und vorgesehen sind jedoch auch Hebelarten, bei welchen lediglich zwei längliche Hebelarme senkrecht zur Nockenwelle aneinandergrenzen. Außerdem können die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch bei Tassen- oder Pilzstößeln von Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Ferner kommt eine Verwendung auch bei hebelartigen Nocken- oder Exzenterfolgern in Pumpen oder Verdichtern infrage. Ein weiterer Vorteil des separaten Bauteils ist, dass für dieses ein anderer, ggf. verschleißfesterer Werkstoff als für das Nockenfolgergrundteil gewählt werden kann und dass lediglich an diesem Bauteil eine Wärmebehandlung erfolgen kann oder Verschleißschutzschichten aufgetragen werden können. Gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, an jeder Endstirn des separaten Bauteils einen zapfenartigen Ansatz vorzusehen, über welche Ansätze das Bauteil drehbeweglich in Lageraugen wie Boh- rungen oder U-ähnlichen Schalen des Hebelgrundkörpers sitzt. Somit ist eine einfache Montagemöglichkeit des Bauteils dargestellt.
In weiterer Konkretisierung ist es vorgesehen, eine dem Nockenfolger zugewandte Unterseite des Bauteils sphärisch auszubilden o. bspw. mit einem goti- sehen Profil zu versehen und gleichzeitig dessen Gegenkontur am Nockenfolger hierzu komplementär, wobei auch ein gotisches o. ä. Profil mit einer Sphäre kombiniert werden kann. Um eine konstruktive Überbestimmung zu vermeiden, sollte das Bauteil entweder nur über dessen Zapfen oder nur über die eben genannte Unterseite unmittelbar am Nockenfolger gelagert sein.
Dadurch, dass nur eines der Gegenstücke am Nockenfolger mit einem geschlossenen Lagerauge versehen ist, gestaltet sich eine Montage des jeweiligen Bauteils vergleichsweise simpel. Hierfür wird das Bauteil mit einem Ansatz voran in das geschlossene Lagerauge geschoben und mit dem anderen Ansatz in die U-ähnliche Schale (Umfassung > 180°) eingeklipst oder eingelegt und bei Letzterem anderweitig, bspw. über eine Verstemmung, gesichert.
Gemäß einem weiteren Unteranspruch ist es vorgeschlagen, die Gleitfläche des Bauteils im Querschnitt, bis auf notwendige Kantenbrüche, plan darzustel- len. Dies hilft, verglichen mit dessen balliger Querschnittsausbildung im Stand der Technik, den Fertigungsaufwand in Grenzen zu halten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung geht aus der Zeichnung hervor: · Figur 1 zeigt eine räumliche Ansicht eines schaltbaren Schlepphebels als Nockenfolger und die • Figuren 2a, 2b zeigen in einer herausgezogenen Darstellung das separate Bauteil des Nockenfolgers mit Gleitfläche.
Aus Figur 1 ist ein als schaltbarer Schlepphebel für einen hubvariablen Ventil- trieb einer Brennkraftmaschine ausgebildeter hebelartiger Nockenfolger 1 entnehmbar. Der Nockenfolger 1 besteht aus einem äußeren, kastenähnlichen Hebel 18, welcher zwischen seinen Längsarmen 19 einen demgegenüber relativ verschwenk- und wahlweise zukoppelbaren Innenhebel 20 einschließt. Jeder Längsarm 19 des äußeren Hebels 18 hat eine im Querschnitt im Wesentli- chen plane Gleitfläche 8, welche an einem separaten Bauteil 9 dargestellt ist (s. Figuren 2a, 2b).
Der Nockenfolger 1 , auf dessen Aufbau und Funktion an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden muss (s. hierzu DE 10 2007 029 465 A1 ), weist an einem Ende 5, an dessen Unterseite 3, eine als Kalotte ausgebildete Lagerstelle 2 zu dessen schwenkbeweglicher Abstützung gegenüber einem im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine sitzenden Abstützelement auf. Gleichfalls an der Unterseite 3 ist an einem weiteren Ende 4 eine Anlage 6 für ein Gaswechselventil appliziert.
Das separate Bauteil 9 ist um dessen Längsachse in geringem Maß verschwenkbar gehalten und sitzt in einer eingewölbten Aufnahme 10 des Nockenfolgers 1 mit einer demgegenüber komplementären Gegenfläche 17. Somit kann sich die Gleitfläche 8 an dem Bauteil 9 gegenüber dem gegenlaufenden Nocken ausrichten und es wird ein Kantenkontakt vermieden (s. a. Beschreibungseinleitung). Klar ist, dass über Anschläge an den Längsarmen 19 eine Ausdrehbegrenzung für das Bauteil vorliegen kann.
Wie zu erkennen ist, hat jede Endstirn 1 1 , 12 des separaten Bauteils 9 einen zapfenartigen Ansatz 13, 14. Über diese Ansätze 13, 14 ist das separate Bauteil 9 in Lageraugen 15, 16 des Nockenfolgers 1 aufgenommen. Das hierbei rechte Lagerauge 16 liegt als Bohrung und das linke Lagerauge 15 als in Richtung zur Oberseite 7 offene, im Querschnitt U-ähnliche Schale vor, in welche das Bauteil 9 über den respektiven Zapfen 13 verliersicher eingeschnappt ist, nachdem es zuvor über seinen Zapfen 14 in das rechte Lagerauge 16 eingeführt wurde. Das Lagerauge 15 umfasst den Zapfen um mehr als 180°.
Liste der Bezugszahlen ) Nockenfolger
) Lagerstelle
) Unterseite
) Ende
) Ende
) Anlage
) Oberseite, Nockenseite
) Gleitfläche
) Bauteil
0) Aufnahme
1 ) Endstirn
2) Endstirn
3) Ansatz
4) Ansatz
5) Lagerauge
6) Lagerauge
7) Gegenfläche
8) äußerer Hebel
9) Längsarm
0) lnnenhebel

Claims

Patentansprüche
Hebelartiger Nockenfolger (1 ), insbesondere für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Nockenfolger (1 ) einer Lagerstelle (2) zu dessen schwenkbeweglicher Abstützung gegenüber einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine sowie an dessen Unterseite (3) an einem Ende (4) eine Anlage (6) für ein Gaswechselventil aufweist, wobei dem Nockenfolger (1 ) an seiner Oberseite (7) zumindest eine Gleitfläche (8) für einen Gegenlauf eines Nocken oder einer Nockengruppe immanent ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (8) sich selbsttätig ausrichtend gegenüber dem Nocken / der Nockengruppe ist.
Nockenfolger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (8) an einem separaten Bauteil (9) dargestellt ist, welches um dessen Längsachse verschwenkbar in einer respektiven Aufnahme (10) des Nockenfolgers (1 ) gelagert ist.
Nockenfolger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass entweder jeder Endstirn (1 1 , 12) des separaten Bauteils (9) ein zapfenartiger Ansatz (13, 14) immanent ist, über welche Ansätze (13, 14) das separate Bauteil (9) drehbeweglich in respektiven Lageraugen (15, 16) des Nockenfolgers (1 ) aufgenommen ist oder dass an jeder Endstirn (1 1 , 12) des separaten Bauteils (9) ein Lagerauge appliziert ist, über welche Lageraugen das separate Bauteil (9) drehbeweglich auf vom Nockenfolger (1 ) ausgehenden zapfenartige Ansätzen sitzt.
Nockenfolger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerauge (16) als Bohrung und das andere Lagerauge (15) als in Richtung zur Oberseite (7) offene, im Querschnitt U-ähnliche Schale vorliegt. Nockenfolger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das als U-ähnliche Schale ausgebildete Lagerauge (15) den zapfenartigen Ansatz (13) des separaten Bauteils (9) zur Darstellung einer Schnappverbindung um mehr als 180° umfasst.
Nockenfolger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (10) an der Oberseite (7) des Nockenfolgers (1 ) für das separate Bauteil (9) als schalenartige Längseinformung dargestellt ist, unmittelbar gegenüber welcher das separate Bauteil (9) mit einer komplementären Gegenfläche (17) verläuft.
Nockenfolger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (8) des separaten Bauteils (9) im Querschnitt gesehen plan ist.
Nockenfolger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (8) des separaten Bauteils (9) im Längsschnitt gesehen ausgewölbt ist. Nockenfolger nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1 ) als schaltbarer Schlepp- oder Schwinghebel ausgebildet ist, bestehend aus einem äußeren, kastenähnlichen Hebel (18), welcher zwischen seinen Längsarmen (19) einen demgegenüber relativ verschwenk- und wahlweise zukoppelbaren In- nenhebel (20) einschließt und wobei zumindest jeder Längsarm (19) des äußeren Hebels (18) mit dem separaten Bauteil (9) mit Gleitfläche (8) versehen ist.
EP13771049.7A 2012-11-07 2013-08-30 Nockenfolger Not-in-force EP2917517B1 (de)

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