DE102005048984A1 - Schaltbarer Schlepphebel - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Innen- und einem diesen mit seinen Armen umschließenden Außenhebel, wobei die Hebel auf einer gemeinsamen Achse relativ zueinander verschwenkbeweglich verlaufen und über Koppelmittel derartig miteinander verbindbar sind, dass bei Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein demgegenüber kleinerer oder 0-Ventilhub generiert ist, wobei der Innenhebel an einer Unterseite an einem Ende bei der Achse eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Komplementärfläche für ein Abstützelement aufweist sowie wenigstens der Außenhebel eine Anlauffläche für einen Hubnocken besitzt und wobei zwischen den Hebeln eine Lost-Motion-Feder vorgesehen ist.
- Hintergrund der Erfindung
- Ein derartiger Schlepphebel geht aus der als gattungsbildend betrachteten
DE 103 10 226 A1 hervor. Dessen Achse mit den beiden Hebelteilen ist, in Längsrichtung des Schlepphebels gesehen, an dem einen Ende hinter der Anlage für das Gaswechselventil angeordnet. Außerdem fällt auf, dass eine Drehschenkelfeder als Lost-Motion-Feder vorgesehen ist, welche die Achse umschließt. - Der vorgenannten Ausbildung sind mehrere Nachteile immanent. Zum einen erhöht die vom Schwenkpunkt des Schlepphebels relativ weit entfernte Achse unnötig das Massenträgheitsmoment bzw. sind ventilseitig relativ hohe bewegte Massen festzustellen. Außerdem ist die Baubreite des vorgenannten Schlepphebels wegen der notwendigen Breite für die Drehschenkelfeder um die Achse unnötig erhöht. Hierdurch können Einbauprobleme auftreten und der Hebel kann ggf. nicht in besonders kleinbauende Motoren implementiert werden. Aufgrund der relativ weit vom Schwenkpunkt entfernten Achse besitzt der Außenhebel außerdem eine ungünstige Durchbiegungslänge.
- Aufgabe der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schlepphebel der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile beseitigt sind.
- Lösung der Aufgabe
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Achse, in Längsrichtung des Schlepphebels gesehen, zwischen der Anlage für das Gaswechselventil und einem Abschnitt unmittelbar vor der Anlauffläche für den Hubnocken am Außenhebel angeordnet ist, wobei die Lost-Motion-Feder, in die Längsrichtung betrachtet, hinter der Achse, außen an dem einen Ende positioniert ist.
- Hierdurch sind die vorgenannten Nachteile beseitigt. Die Schwenkachse ist nunmehr deutlich näher an den Drehpunkt des Schlepphebels verlagert. Dies kommt einer kompakten Bauweise des vorgenannten Elements zugute. Aufgrund dieser Anordnung der Schwenkachse sinkt das Massenträgheitsmoment und die ventilseitig bewegten Massen sind reduziert.
- Es ist vorgeschlagen, als Lost-Motion-Feder eine drehbeanspruchte Feder wie eine Schraubendruckfeder zu applizieren, die in Längsrichtung gesehen an dem einen Ende hinter der Achse eingespannt ist. Somit kann ein deutlich schmalerer Schlepphebel dargestellt werden, da dieser nicht mehr den notwendigen Bauraum in dessen Breite zur Unterbringung der Drehschenkelfeder erfordert. Außerdem liegt auf der Hand, dass sich eine Montage der Schraubendruckfeder einfacher erweist, als bei der vorgenannten Drehschenkelfeder.
- Zudem wird festgestellt, dass der Außenhebel eine verbesserte Steifigkeit besitzt, da dessen Durchbiegungslänge (bei Kopplung) verkürzt ist: Ein derartiger Schlepphebel ist somit auch bei höheren Motordrehzahlen als der aus dem Stand der Technik vorbekannte einsetzbar.
- Als Lost-Motion-Feder soll zwar vorzugsweise die genannte Schraubendruckfeder eingesetzt werden (wenigstens eine oder ein Federpaket), es sind jedoch auch noch andere Federmittel wie Tellerfedern etc. denkbar. Es können auch andere mechanische Federn aus der Gattung der biegebeanspruchten oder drehbeanspruchte Federn eingebaut werden. Ggf. sind auch magnetische, pneumatische und ähnliche Mittel denkbar und vorgesehen.
- Der erfindungsgemäße Schlepphebel kann als auf unterschiedliche Nockenkonturen umschaltbar bzw. vollkommen vom Nockenhub abschaltbar dargestellt sein. Für den ersteren Fall kommunizieren Anlaufflächen an Oberseiten der Arme des Außenhebels mit entsprechenden Großhubnocken, wohingegen der Innenhebel an seiner Oberseite eine Anlauffläche für einen Kleinhubnocken besitzt. Im zweitgenannten Fall hat der Außenhebel wiederum die Anlaufflä chen für die respektiven Großhubnocken, wohingegen am Innenhebel lediglich ein Grundkreis- oder Stütznocken gegenläuft. Als Anlaufflächen kommen bei beiden Varianten generell Gleitflächen und/oder Rollen in Betracht.
- Eine einfache Möglichkeit einer Anordnung der Lost-Motion-Feder geht aus einem weiteren Unteranspruch hervor. Demzufolge wird diese zwischen Anlagen eingespannt, die sich quasi orthogonal zur Längsmittelebene des Schlepphebels, von diesem am einen Ende weg, erstrecken. Dabei kann die Anlage des Innenhebels als kragarmähnliche Gestaltung von dessen Stirnseite oder einem benachbarten Bereich abstehen und die Anlage des Außenhebels als regulärer Quersteg an dem einen Ende ausgebildet sein, welcher die Seitenwände des Außenhebels verbindet und an seiner Unterseite zudem die Anlage für das Gaswechselventil besitzt.
- Der dabei senkrecht vom Quersteg des Innenhebels abstehende Ansatz, welcher an seiner Oberseite in die Verlängerung mit der ersten Anlage übergeht, soll vorzugsweise einteilig mit dem Quersteg an einem Ende des Innenhebels verbunden sein. Insofern der Innenhebel aus Blechwerkstoff gefertigt ist, kann diese kragarmähnliche Gestaltung während des Stanz- Biegeprozesses angeformt werden.
- In Konkretisierung der Erfindung hat jede der Anlagen einen separaten Federteller für eine unmittelbare Anlage der Lost-Motion-Feder. Wenigstens einer dieser Federteller ist in seiner Einbautiefe variierbar, um ggf. die Kraft der Lost-Motion-Feder genauer einstellen zu können. Somit ist der Lost-Motion-Feder eine sehr sichere und verschleißarme Anlage an den jeweiligen Gegenstücken endseitig geboten.
- Die vorgenannten Federteller können u. a. massiv sein, jedoch beispielsweise auch aus einem fließgepressten Blechwerkstoff bestehen. Eine einfache Art und Weise deren Befestigung ergibt sich dadurch, dass diese mit domartigen Ansätzen versehen sind, die in jeweiligen Bohrungen der Anlagen verlaufen. sind. Zweckmäßigerweise soll wenigstens eines der Hebelteile aus einem Blechwerkstoff gefertigt werden. Vorzugsweise sind jedoch beide Hebelteile aus Blech gefertigt und stanz- biegetechnisch in Massenfertigung dargestellt. Diese Ausbildung hat gegenüber einer urformtechnischen Herstellung u. a. Vorteile hinsichtlich der Fertigungskosten.
- Das gemäß einem weiteren Unteranspruch aufgeführte kastenähnliche Profil für den Außenhebel lässt sich spanlos besonders einfach darstellen. Zweckmäßigerweise werden auch die Anlaufflächen (Gleitflächen) an Oberseiten der Seitenwände des Außenhebels einteilig mit angeformt.
- Gemäß einer weiteren Konkretisierung der Erfindung sollen die Arme des Außenhebels am anderen Ende durch einen gürtelartigen Querbalken verbunden sein. Somit hat der Außenhebel eine gute Stabilität. Außerdem bietet eine Unterseite des Querbalkens eine hervorragende Anlage für Abschnitte des Koppelmittels im Koppelfall (großer Nockenhub). Dabei ist als Koppelmittel ein längs verlagerbares Element vorgeschlagen, das vorzugsweise im Innenelement oberhalb der Komplementärfläche für das Abstützelement verläuft und beispielsweise hydraulisch in wenigstens eine Richtung verlagerbar ist. Denkbar sind jedoch auch quer verlagerbare Koppelmittel bzw. andere Beaufschlagungsformen für das Koppelmittel wie elektromagnetische etc.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 in einer räumlichen Ansicht den schaltbaren Schlepphebel mit Innen- und Außenhebel; -
2 einen Teillängsschnitt durch den Innenhebel im Bereich des einen Endes; -
3 in einer räumlichen Ansicht den Außenhebel und -
4 in einer räumlichen Ansicht den Innenhebel. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
- Die Figuren offenbaren einen schaltbaren Schlepphebel
1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Der Schlepphebel1 besteht aus einem Außenhebel4 kastenartiger Ausbildung, der mit seinen Armen2 einen Innenhebel3 einschließt. Beide Hebel3 ,4 verlaufen auf der Seite eines Endes8 auf einer gemeinsamen Achse5 . Der Außenhebel3 (siehe auch3 ) ist an dem einen Ende8 durch einen Quersteg20 verbunden, welcher gleichzeitig eine einenendige Anlage für eine Lost-Motion-Feder13 (siehe unten) an seiner Oberseite bietet. Dieser Quersteg20 verbindet die Arme2 des Außenhebels4 im Bereich ihrer Unterseite19 . - Im Bereich eines anderen Endes
10 sind die Arme2 des Außenhebels4 gürtelartig durch einen Querbalken33 verbunden. Dessen Unterseite dient im Koppelfall einer abschnittsweisen Anlage eines im Innenhebel3 eingebauten Koppelmittels6 . - Der Innenhebel
3 , wie4 näher zeigt, besteht aus zwei aufrechten Seitenwänden21 . Diese sind im Bereich des einen Endes8 an ihrem unteren Bereich23 durch einen Quersteg22 verbunden. Die Unterseite7 des Innenhebels3 hat zwei wesentliche weitere Bauteile. Zum einen ist im Bereich des einen Endes8 am Quersteg22 eine Anlage für ein Gaswechselventil generiert. Am anderen Ende10 besitzt der Innenhebel3 eine Komplementärfläche11 zur Anlage auf einem Kopf eines Gaswechselventils. Oberhalb dieser Komplementärfläche11 verläuft das hier längs verlagerbare Koppelmittel6 in einer entsprechenden Aufnahme. - Des weiteren ist in
4 dargestellt, dass im Innenhebel3 eine Anlauffläche34 für einen Niedrighubnocken vorgesehen ist. Diese ist hier als drehbare Rolle dargestellt. - Wie aus den
1 ,2 zu entnehmen ist, ist die Achse5 , in Längsrichtung des Schlepphebels1 gesehen, zwischen der Anlage9 für das Gaswechselventil und einem Abschnitt unmittelbar vor der jeweiligen Anlauffläche12 für den Hubnocken am Außenhebel4 angeordnet. Aufgrund dieser „Nachinnenverlagerung" der Achse5 gegenüber dem beschreibungseinleitend genannten Stand der Technik sind die ventilseitig bewegten Massen reduziert. Klar ist, dass die Achse5 nicht unendlich weit in Richtung zum anderen Ende10 verlagert werden kann, um eine ordnungsgemäße Verschwenkfunktion der Hebelteile zu gewährleisten. - Zudem ist zu erkennen, dass im Bereich des einen Endes
8 , in Längsrichtung des Schlepphebels1 gesehen hinter der Achse5 , die Lost-Motion-Feder13 verläuft. Diese ist hier als Schraubendruckfeder dargestellt. Somit ist die im Stand der Technik aufgezeigte Drehschenkelfeder durch die Schraubendruckfeder substituiert. Der Schlepphebel1 kann insgesamt gesehen schmaler bauen. - Die Lost-Motion-Feder
13 verläuft, wie2 näher zeigt, zwischen Anlagen14 ,15 am Innen- und Außenhebel3 ,4 . Dabei erstreckt sich von dem Quersteg22 des Innenhebels3 mit der Anlage9 für das Gaswechselventil senkrecht nach oben einteilig ein Ansatz23a . Dieser ist an seiner Oberseite24 mit einer abstehenden Verlängerung16 versehen. Diese Verlängerung16 hat die Anlage14 . Die Lost-Motion-Feder13 liegt über eine Stirn27 eines separaten Federtellers25 unmittelbar an der Anlage14 an. Der Federteller25 ist mit einem domartigen Ansatz29 versehen, der in einer entsprechenden Bohrung31 der Anlage14 sitzt. Zweckmäßigerweise sind die Bauteile23a ,16 einteilig mit dem Quersteg22 ausgebildet, wobei der Ansatz23a zwischen den Seitenwänden21 des Innenhebels3 verläuft. - Die Anlage
15 am Außenhebel4 hat eine Bohrung32 , in welcher ein Federteller26 zur anderenendigen Abstützung der Lost-Motion-Feder mit seinem domartigen Ansatz30 verläuft. Somit sitzt der Federteller26 wiederum mit seiner Stirn28 auf der Anlage15 am Quersteg20 . - Vorzugsweise sind der Innen- und Außenhebel
3 ,4 aus dünnwandigem Blechwerkstoff in einem Stanz- Biegeprozess gefertigt. Zur Darstellung der Anlage14 an der Verlängerung16 kann es auch vorgesehen sein, diese direkt vom oberen Bereich17 einer Stirnseite18 des Innenhebels3 an dem einen Ende8 abstehen zu lassen bzw. auch diese Ausbildung separat darzustellen. -
- 1
- Schlepphebel
- 2
- Arm
- 3
- Innenhebel
- 4
- Außenhebel
- 5
- Achse
- 6
- Koppelmittel
- 7
- Unterseite
- 8
- eines Ende
- 9
- Anlage
- 10
- anderes Ende
- 11
- Komplementärfläche
- 12
- Anlauffläche
- 13
- Lost-Motion-Feder
- 14
- Anlage
- 15
- Anlage
- 16
- Verlängerung
- 17
- Bereich
- 18
- Stirnseite
- 19
- Unterseite
- 20
- Quersteg
- 21
- Seitenwand
- 22
- Quersteg
- 23
- Bereich
- 23a
- Ansatz
- 24
- Oberseite
- 25
- Federteller
- 26
- Federteller
- 27
- Stirn
- 28
- Stirn
- 29
- Ansatz
- 30
- Ansatz
- 31
- Bohrung
- 32
- Bohrung
- 33
- Querbalken
- 34
- Anlauffläche
Claims (9)
- Schaltbarer Schlepphebel (
1 ) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Innen- und einem diesen mit seinen Armen (2 ) umschließenden Außenhebel (3 ,4 ), wobei die Hebel (3 ,4 ) auf einer gemeinsamen Achse (5 ) relativ zueinander verschwenkbeweglich verlaufen und über Koppelmittel (6 ) derartig miteinander verbindbar sind, dass bei Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein demgegenüber kleinerer oder 0-Ventilhub generiert ist, wobei der Innenhebel (3 ) an einer Unterseite (7 ) an einem Ende (8 ) bei der Achse (5 ) eine Anlage (9 ) für ein Gaswechselventil und am anderen Ende (10 ) eine Komplementärfläche (11 ) für ein Abstützelement aufweist sowie wenigstens der Außenhebel (4 ) eine Anlauffläche (12 ) für einen Hubnocken besitzt und wobei zwischen den Hebeln (3 ,4 ) eine Lost-Motion-Feder (13 ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (5 ), in Längsrichtung des Schlepphebels (1 ) gesehen, zwischen der Anlage (9 ) für das Gaswechselventil und einem Abschnitt unmittelbar vor der Anlauffläche (12 ) für den Hubnocken am Außenhebel (4 ) angeordnet ist, wobei die Lost-Motion-Feder (13 ), in die Längsrichtung betrachtet, hinter der Achse (5 ), außen an dem einen Ende (8 ) positioniert ist. - Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lost-Motion-Feder (
13 ) zwischen einer in etwa orthogonal zu einer Längsmittelebene des Schlepphebels (1 ) verlaufenden Anlage (14 ,15 ) am Innen- und Außenhebel (3 ,4 ) eingespannt ist, wobei die erste Anlage (14 ) an einer, in Seitenansicht auf den Innenhebel (3 ) gesehen, armartigen Verlängerung (16 ) eines oberen Bereichs (17 ) einer Stirnseite (18 ) des Innenhebels (3 ) an dem einen Ende (8 ) ausgebildet ist, wobei die zweite Anlage (15 ) an einem die Arme (2 ) des Außenhebels (4 ) an dem einen Ende (8 ) an ihrer Unterseite (19 ) verbindenden Quersteg (20 ) dargestellt ist und wobei sich die eine Stirnseite (18 ) des Innenhebels (3 ) bis unmittelbar vor den Quersteg (20 ) des Außenhebels (4 ) erstreckt. - Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenhebel (
3 ) aus zwei im wesentlichen aufrechten sowie dünnwandigen Seitenwänden (21 ) besteht, die zumindest im Bereich des einen Endes (8 ) durch einen Quersteg (22 ) an ihrem unteren Bereich (23 ) miteinander verbunden sind, welcher Quersteg (22 ) die Anlage (9 ) für das Gaswechselventil an der Unterseite (7 ) besitzt und der in die Längsrichtung gesehen außen einen etwa senkrecht nach oben weisenden, Ansatz (23a ) einteilig übergeht, von dessen Oberseite (24 ) die Verlängerung (16 ) mit der ersten Anlage (14 ) einteilig abgebogen ist. - Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lost-Motion-Feder (
13 ) als wenigstens eine drehbeanspruchte Feder wie eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist. - Schlepphebel nach Anspruch 4, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagen (
14 ,15 ) mit separaten Federtellern (25 ,26 ) versehen sind, auf denen die Lost-Motion-Feder (13 ) endseitig jeweils abgestützt ist. - Schlepphebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Federteller (
25 ,26 ) an wenigstens einer Anlage (14 ,15 ) ein scheibenartiger Körper vorgesehen ist, an dessen der jeweiligen Anlage (14 ,15 ) zugewandter Stirn (27 ,28 ) ein zentrischer Ansatz (29 ,30 ) appliziert ist, der ortsfest in einer Bohrung (31 ,32 ) der Anlage (14 ,15 ) verläuft. - Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenhebel (
4 ) in Draufsicht ein kastenähnliches Profil bildet. - Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (
2 ) des Außenhebels (4 ) am anderen Ende (10 ) durch einen Querbalken (33 ) gürtelartig verbunden sind, wobei im Innenhebel (3 ), im Bereich oberhalb dessen Komplementärfläche (11 ) für das Abstützelement, ein in Längsrichtung des Schlepphebels (1 ) verlagerbares kolbenähnliches Element als Koppelmittel (6 ) eingebaut ist, das für den Koppelfall abschnittsweise unter den Querbalken (33 ) verschiebbar ist. - Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Hebel (
3 ,4 ) aus dünnwandigem Blech besteht und in einem Stanz-Biegeverfahren dargestellt ist.
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