DE102008025503A1

DE102008025503A1 - Rollenschwinghebel zur Ventildeaktivierung

Info

Publication number: DE102008025503A1
Application number: DE102008025503A
Authority: DE
Inventors: Richard Orem Best; Yunshan Liu; Xiaopo Troy Ma; Debora Royal Oak Manther; Anna Strehlau
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2008-12-11
Also published as: US7926455B2; US20080295789A1

Abstract

Der Schwinghebel hat einen Innen- und einen Außenkörper und eine Torsions-Totgangfeder, die am Ventilspielausgleichsende des Außenkörpers angeordnet ist. Die Torsions-Totgangfedern haben einen kurzen Schenkel, der an dem Außenkörper anliegt, und einen langen Schenkel, der den Innenkörper berührt. Die Torsionsfeder ist oberhalb des Schwenkpunktes des Schwinghebels angeordnet, um ein geringes Massenträgheitsmoment zu bilden und das Gewicht über dem Ventilschaftende des Stößels zu verringern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Rollenschwinghebel, die in Verbrennungsmotoren mit oben liegenden Nockenwellen verwendet werden, und insbesondere verstellbare Rollenschwinghebel, die einen Hochhubmodus, einen Niedrighubmodus und einen Nullhubmodus aufweisen.
Allgemeiner Stand der Technik
Verstellbare Rollenschwinghebel, die einen Hochhubmodus, einen Niedrighubmodus und einen Nullhubmodus aufweisen, sind bekannt. In der Regel haben solche Schwinghebel einen länglichen Außenkörper, der an einem Ende zu einem Ventilschaft komplementär ausgebildet ist, wobei dieses eine Ende auf den Ventilschaft wirkt, und der am zweiten Ende mit einer hydraulischen Ventilspielausgleichsverrichtung in Kontakt steht. Ein länglicher Innenkörper ist mittig in dem länglichen Außenkörper angeordnet und beherbergt einen Nockenstö ßel, auf den der Nocken dergestalt wirkt, dass der Schwinghebel in Bewegung versetzt wird. Der längliche Innenkörper hat zwei Modi: einen verriegelten Modus und einen unverriegelten Modus. Ein Verriegelungsmechanismus ist Teil des Schwinghebels und dient dem Verriegeln des länglichen Innenkörpers in einer ortsfesten Position. Wenn der längliche Innenkörper in einer ortsfesten Position verriegelt ist, so erzwingt der Nocken, der an der Nockenwelle des Motors befestigt ist, die Bewegung des Schwinghebels, was über den Ventilschaft in die Bewegung des Ventils umgesetzt wird. Um den Schwinghebel zu deaktivieren, wird die Verriegelung gelöst, und der längliche Innenkörper wird entriegelt und kann sich in Verbindung mit dem Nocken frei nach oben und unten bewegen, ohne die Bewegung des Nockens zu dem Schwinghebel zu übertragen.
Um während der unverriegelten Zeiträume den Kontakt zwischen dem Nocken und dem Nockenstößel aufrecht zu erhalten, wird eine Totgangfeder verwendet. Eine typische Totgangfeder ist entweder vom Schraubentyp oder vom Torsionstyp.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist die Konstruktion eines verstellbaren Rollenschwinghebels für einen Verbrennungsmotor mit obenliegenden Nockenwellen mit einem geringen Massenträgheitsmoment um die Schwenkachse des Schwinghebels. Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung lassen sich anhand der folgenden Beschreibung besser verstehen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfüllt, indem die Totgangfeder am Ventilspielausgleichsende des Schwinghebels oberhalb der Ventilspielausgleichsvorrichtung angeordnet wird. Um die Totgangfeder oberhalb der Ventilspielausgleichsvorrichtung am Ventilspielausgleichsende des Schwinghebels anordnen zu können, sind Totgangfederstifte und Totgangfederendanschläge am Außengehäuse des Schwinghebels angeordnet, um Totgangtorsionsfedern an dem Schwinghebel zu befestigen, und Totgangfederdrücker sind an dem Innengehäuse angeordnet, in dem der Nockenstößel untergebracht ist. Die Drücker stellen eine Kontaktfläche für einen Schenkel der Totgangtorsionsfeder bereit, während die Endanschläge eine Kontaktfläche für den anderen Schenkel der Totgangtorsionsfeder bereitstellen.
Allgemein ausgedrückt, kann der verstellbare Rollenschwinghebel der vorliegenden Erfindung folgendermaßen definiert werden:
ein länglicher Außenkörper mit einem Ventilschaftende, einem Ventilspielausgleichsende und zwei Seitenwänden des länglichen Außenkörpers;
ein erster innerer Hohlraum in dem länglichen Außenkörper;
zwei Totgangfederstifte, die an dem Ventilspielausgleichsende des länglichen Außenkörpers angebracht sind;
zwei Totgangfederendanschläge, wobei jeweils einer dieser Endanschläge an jeweils einer der Seitenwände des länglichen Außenkörpers und neben dem Ventilspielausgleichsende angeordnet ist;
ein länglicher Innenkörper, der in dem ersten inneren Hohlraum angeordnet ist und der ein erstes Ende, das an dem länglichen Außenkörper an dem Ventilschaltende angelenkt ist, ein zweites Ende neben dem Ventilspielausgleichsende und zwei Seitenwände des länglichen Innenkörpers aufweist;
ein zweiter innerer Hohlraum in dem länglichen Innenkörper;
zwei Totgangfederdrücker, wobei jeweils einer der Drücker an jeweils einer der Seitenwände des länglichen Innenkörpers an dem zweiten Ende befestigt ist;
ein mittiger Nockenstößel in dem zweiten inneren Hohlraum;
eine Verriegelungsbaugruppe, die an dem länglichen Außenkörper an dem Ventilspielausgleichsende befestigt ist, um ein Schwenken des länglichen Innenkörpers zu verhindern; und
zwei Totgangtorsionsfedern, wobei jeweils eine der Federn an jeweils einem der Totgangstifte angeordnet ist, wobei jede der Federn einen kurzen Schenkel und einen langen Schenkel aufweist, wobei der kurze Schenkel jeder Feder an einem der Endanschläge anliegt und der lange Schenkel jeder Feder an einem der Drücker anliegt.
Die Drücker und der lange Schenkel der Torsionsfedern haben gegenseitige Kontaktflächen. Diese Kontaktflächen sind bevorzugt konvex, und besonders bevorzugt haben eine oder mehrere der Kontaktflächen die Form einer Involute.
Die Innenwand der Seitenwand des länglichen Außenkörpers hat vorzugsweise eine Aussparung, welche die Bewegung der Drücker aufnimmt.
Die Drücker sind vorzugsweise fingerförmig, und eine ihrer Seiten ist gekrümmt und bildet eine Kontaktfläche.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich anhand einer oder mehrerer der folgenden Zeichnungen und ihrer detaillierten Beschreibung vollständiger verstehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht einen Schwinghebel der vorliegenden Erfindung mit dem Ventilschaft, dem Nocken und der Ventilspielausgleichsvorrichtung.
2 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Schwinghebels der vorliegenden Erfindung.
3 und 4 veranschaulichen die Wirkungsweise der Totgangfeder, wenn der Nocken auf den Nockenstößel wirkt und die Verriegelungsbaugruppe nicht verriegelt wurde.
5 und 6 veranschaulichen die Bewegung des länglichen Innenkörpers und des Nockenstößels, wenn der Nocken einwirkt und wenn sich die Verriegelung im unverriegelten Zustand befindet.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht einen Schwinghebel 10, auf den ein Nocken 12 wirkt. Der Schwinghebel 10 schwenkt und steht mit einer Ventilspielausgleichsvorrichtung 14 in Kontakt. Der Schwinghebel 10 wirkt durch seine Schwenkbewegung auf den Ventilschaft 16, um das Ventil in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors zu öffnen und zu schließen. Der Schwinghebel 10 hat einen Schwenkpunkt 18, was der Kontaktpunkt zwischen dem Schwinghebel 10 und der Ventilspielausgleichsvorrichtung 14 ist.
Der Schwinghebel 10 weist einen länglichen Außenkörper 20 mit einem Ventilschaltende 22, einem Ventilspielausgleichsende 24 und zwei Seitenwänden des länglichen Körpers 26 und 28 auf.
Ein erster innerer Hohlraum 30 in dem länglichen Außenkörper 20 wird durch das Ventilschaftende 22, das Ventilspielausgleichsende 24 und die Seitenwände 26 und 28 definiert. An dem länglichen Außenkörper 20 sind an dessen Ventilspielausgleichsende 24 Totgangfederstifte 32 und 34 angebracht.
Jede der Seitenwände 26 und 28 stellt Totgangfederendanschläge 36 und 38 bereit.
In dem ersten inneren Hohlraum 30 ist ein länglicher Innenkörper 40 angeordnet. Der längliche Innenkörper 40 hat ein erstes Ende 42, das an dem Ventilschaltende 22 des länglichen Außenkörpers 20 durch den Stift 41 angelenkt ist, ein zweites Ende 44, das sich neben dem Ventilspielausgleichsende 24 befindet, und zwei innere längliche Seitenwände 46 und 48.
Der zweite innere Hohlraum 50 ist in dem länglichen Innenkörper 42 angeordnet und wird durch ein erstes Ende 42, ein zweites Ende 44 und Seitenwände 46 und 48 definiert.
Zwei Totgangdrücker 52 und 54 sind an den Seitenwänden 46 und 48 angebracht.
Ein mittiger Nockenstößel 56 ist in dem zweiten inneren Hohlraum 50 montiert.
Eine Verriegelungsbaugruppe 58 bildet einen Teil des länglichen Außenkörpers 20. Die Verriegelungsbaugruppe 58 ist eine herkömmliche Verriegelungsbaugruppe, die in einer herkömmlichen Weise betätigt wird, um den länglichen Innenkörper 40 zu verriegeln.
Totgangfedern 60 und 62 sind an Stiften 32 bzw. 34 angeordnet. Die Totgangfedern 60 und 62 haben einen kurzen Schenkel 64 und 66, die an den Totgangfederendanschlägen 36 bzw. 38 anliegen. Lange Schenkel 68 und 70 der Totgangfedern 60 und 62 erstrecken sich in den ersten inneren Hohlraum 30 und liegen an Drückern 52 bzw. 54 an.
Wie in den 5 und 6 zu sehen ist, haben die langen Schenkel 68 und 70 Kontaktflächen 72 und 74. Die Kontaktflächen 72 und 74 sind jeweils konvex und haben besonders bevorzugt die Form einer Involute.
Die Drücker 52 und 54 haben Kontaktflächen 76 und 78. Die Kontaktflächen 76 und 78 sind konvex und haben besonders bevorzugt die Form einer Involute. Die Kontaktfläche 72 berührt die Kontaktfläche 76, und die Kontaktfläche 74 berührt die Kontaktfläche 78.
Wie in 4 zu sehen, haben beide Seitenwände 26 und 28 Aussparungen 80 bzw. 82. Die Aussparungen 80 und 82 bilden Freiräume für die Bewegung der Drücker 52 und 54, wenn der längliche Innenkörper 40 um sein erstes Ende 42 herum schwenkt. Diese Schwenkaktion ist in 3 und 4 zu sehen.
Die Interaktion zwischen den Kontaktflächen 72, 74, 76 und 78 ist in 5 und 6 gezeigt. Es ist bevorzugt, dass jede der Kontaktflächen konvex ist, so dass sie sich nicht gegenseitig behindern.
Die Totgangfedern 60 und 62 sind oberhalb des Schwenkpunkts des Schwinghebels 10 angeordnet.
Vorzugsweise sind die Drücker 52 und 54 als Teil des länglichen Innenkörpers 40 ausgeformt. Die Kontaktflächen 76 und 78 können speziell behandelt sein, um eine gute Verschleißminderung zwischen den Kontaktflächen 72 und 74 zu erreichen.
Es ist zu erkennen, dass durch das Anordnen der Totgangfedern 60, 62 oberhalb des Schwenkpunktes 18 weniger Gewicht oberhalb des Ventilschafts vorhanden ist. Des Weiteren kann durch Anordnen der Totgangfeder oberhalb des Schwenkpunktes das Massenträgheitsmoment um den Schwenkpunkt herum verbessert werden.
Die Größe geeigneter Totgangfedern ist – auf der Basis des Schwenkpunktes und des Massenträgheitsmoments des Systems – auf die dynamischen Belastungen abgestimmt, die durch das System benötigt werden, um einen Nockenkontakt aufrecht zu erhalten.

10: Schwinghebel
12: Nocken
14: Ventilspielausgleichsvorrichtung
16: Ventilschaft
18: Schwenkpunkt des Schwinghebels
20: Länglicher Außenkörper
22: Ventilschaltende
24: Ventilspielausgleichsende
26: Seitenwand
28: Seitenwand
30: Erster innerer Hohlraum
32: Stifte
34: Stifte
36: Totgangfederendanschlag
38: Totgangfederendanschlag
40: Länglicher Innenkörper
41: Stift
42: Erstes Ende des länglichen Innenkörpers
44: Zweites Ende des länglichen Innenkörpers
46: Seitenwand
48: Seitenwand
50: Zweiter innerer Hohlraum
52: Drücker
54: Drücker
56: Mittiger Nockenstößel
58: Verriegelungsbaugruppe
60: Totgangtorsionsfeder
62: Totgangtorsionsfeder
64: Kurzer Schenkel
66: Kurzer Schenkel
68: Langer Schenkel
70: Langer Schenkel
72: Kontaktfläche des Schenkels
74: Kontaktfläche des Schenkels
76: Kontaktfläche des Drückers
78: Kontaktfläche des Drückers
80: Aussparung
82: Aussparung

Claims

Verstellbarer Rollenschwinghebel, der Folgendes aufweist: einen länglichen Außenkörper mit einem Ventilschaltende, einem Ventilspielausgleichsende und zwei Seitenwänden des länglichen Außenkörpers; einen ersten inneren Hohlraum in dem länglichen Außenkörper; zwei Totgangfederstifte, die an dem Ventilspielausgleichsende des länglichen Außenkörpers angebracht sind; zwei Totgangfederendanschläge, wobei jeweils einer dieser Endanschläge an jeweils einer der Seitenwände des länglichen Außenkörpers neben dem Ventilspielausgleichsende angeordnet ist; einen länglichen Innenkörper, der in dem ersten inneren Hohlraum angeordnet ist und der ein erstes Ende, das an dem länglichen Außenkörper an dem Ventilschaltende angelenkt ist, ein zweites Ende neben dem Ventilspielausgleichsende des länglichen Außenkörpers und zwei Seitenwände des länglichen Innenkörpers aufweist, einen zweiten inneren Hohlraum in dem länglichen Innenkörper; zwei Totgangfederdrücker, wobei jeweils einer der Drücker an jeweils einer der Seitenwände des länglichen Innenkörpers und neben dem zweiten Ende des länglichen Innenkörpers befestigt ist; einen mittigen Nockenstößel in dem zweiten inneren Hohlraum; eine Verriegelungsbaugruppe, um ein Schwenken des länglichen Innenkörpers zu verhindern; und zwei Totgangtorsionsfedern, wobei jeweils eine der Federn an jeweils einem der Totgangstifte angeordnet ist, wobei jede der Federn einen kurzen Schenkel und einen langen Schenkel aufweist, wobei der kurze Schenkel jeder Feder an einem der Endanschläge anliegt und der lange Schenkel jeder Feder an einem der Drücker anliegt.
Stößel nach Anspruch 1, wobei der lange Schenkel jeder Feder eine Kontaktfläche hat und jeder Drücker eine Kontaktfläche hat und die Kontaktfläche des langen Schenkels die Kontaktfläche des Drückers berührt.
Stößel nach Anspruch 2, wobei die Kontaktfläche jedes Drückers konvex ist.
Stößel nach Anspruch 2, wobei die Kontaktfläche des langen Schenkels jeder Feder konvex ist.
Stößel nach Anspruch 2, wobei die Kontaktfläche jedes Drückers konvex ist und die Kontaktfläche des langen Schenkels jeder Feder konvex ist.
Stößel nach Anspruch 2, wobei die Kontaktfläche jedes Drückers und die Kontaktfläche des langen Schenkels jeder Feder die Form einer Involute haben.
Stößel nach Anspruch 2, wobei die Kontaktfläche des Drückers die Form einer Involute hat und die Kontaktfläche des langen Schenkels jeder Feder konvex ist.
Stößel nach Anspruch 1, wobei jeder Drücker an einer Außenfläche der Seitenwand des länglichen Innenkörpers montiert ist.
Stößel nach Anspruch 1, der des Weiteren eine Aussparung in einer Innenfläche einer jeden der Seitenwände des länglichen Außenkörpers aufweist, um die Bewegung des Drückers aufzunehmen.