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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umschalten des Betriebs eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine.
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Aus der auf dieselbe Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung zurückgehenden
DE 100 60 890 A1 ist eine Vorrichtung zum Umschalten des Betriebs eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine bekannt, die einen mit einem Endbereich schwenkbar auf einer maschinenfesten Lagerung angeordneten Betätigungshebel aufweist, der mit seinem anderen Endbereich an dem Ladungswechselventil zu dessen Betätigung anliegt. An dem Betätigungshebel ist ein Abtasthebel schwenkbar gelagert, der an einem Endbereich ein Abtastglied zum Abtasten eines Nockens einer Nockenwelle trägt. An dem Betätigungshebel ist eine in einem mittleren Bereich mit unrundem Querschnitt ausgebildete Kopplungswelle gelagert, die zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung hin und her drehbar ist. Die Kopplungswelle wirkt derart mit dem Abtasthebel zusammen, dass ein Verschwenken des Abtasthebels durch den Nocken in der ersten Stellung der Kopplungswelle auf den Betätigungshebel übertragen wird und in der zweiten Stellung nicht übertragen wird. Die Kopplungswelle ist drehfest mit einem Kopplungshebel verbunden, der von einem Hilfsnocken betätigt wird. An dem Betätigungshebel ist eine Sperrvorrichtung angebracht, mit der die Bewegbarkeit des Kopplungshebels bei in ihrer zweiten Stellung befindlicher Kopplungswelle sperrbar ist. Die Sperrvorrichtung enthält einen Elektromagneten. Zur Stromversorgung des Elektromagneten sind Leitungen erforderlich, die wegen der Schwenkbewegung des Betätigungshebels während eine Betätigung des Ventils ständig in unterschiedlicher Weise gebogen werden, was eine aufwändige Leitungsführung erfordert. Andernfalls wird die Betriebszuverlässigkeit beeinträchtigt.
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Aus der
DE 198 28 945 A1 , die ebenfalls auf dieselbe Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung zurückgeht, ist eine Vorrichtung zum Umschalten des Betriebs eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine einen Betätigungshebel durchtragende Kopplungswelle zwischen zwei Stellungen hin und her drehbar ist. Die Kopplungswelle ist in einem Abtasthebel gelagert, der eine Nockenabtastrolle trägt. Der Abtasthebel ist gleichachsig mit einem Betätigungshebel zur Betätigung eines Ventils gelagert. In einer ersten Stellung der Kopplungswelle wird die Bewegung des Abtasthebels auf den Betätigungshebel übertragen. In einer zweiten Stellung erfolgt keine Bewegungsübertragung. Die Kopplungswelle ist drehfest mit einem Kopplungshebel verbunden, der in der zweiten Stellung der Kopplungswelle am Kern eines gehäusefesten Elektromagneten anliegt und bei Strombeauftragung des Elektromagneten in Anlage an dem Kern gehalten wird. Auch bei Unterbrechung der Bewegungsübertragung zwischen Abtasthebel und Betätigungshebel wird der Abtasthebel ständig hin und her geschwenkt und bewegt sich relativ zu dem Kern des Elektromagneten. Für eine sichere Anlage des Abtasthebels am Kern muss der Elektromagnet daher mit hohem Strom beaufschlagt werden. Weiter kann die ständige Relativbewegung zwischen Kern und Abtasthebel zu Verschleiß führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Umschalten des Betriebs eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine hohe Betriebssicherheit und Dauerhaltbarkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
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Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäße Vorrichtung gerichtet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
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In den Figuren stellen dar:
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1 eine schematischer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform der erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 1,
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3 eine perspektivische Ansicht der Einzelteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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4 bis 6 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Gemäß den Figuren ist, wie insbesondere aus 3 ersichtlich, ein Betätigungshebel insgesamt U-förmig mit zwei Armen 12 und 14 sowie einer die Arme 12 und 14 verbindenden Basis 16 ausgebildet. An den freien Enden der Arme 12 und 14 ist jeweils ein Durchgangsloch 17 ausgebildet. An den Fußbereichen der Arme 12 und 14 ist neben der Basis 16 jeweils ein Durchgangsloch 18 ausgebildet. Von den Außenseiten der Arme 12 und 14 stehen jeweils zwei Zapfen 20 und 22 vor.
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In die Durchgangslöcher 17 ist eine Lagerwelle 24 einsetzbar, die in ihrem mittleren Bereich eine Ausnehmung 26 aufweist. Bei in die Durchgangslöcher 17 eingesetzter Lagerwelle ragt ein radialer Vorsprung 28 in eine Ausnehmung 30 ein, die in einem der Durchgangslöcher 16 vorhanden ist, so dass die Lagerwelle 24 drehfest gehalten ist.
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Ein Abtasthebel ist ebenfalls U-förmig mit 2 Armen 34 und 36 ausgebildet, die jeweils ein Durchgangsloch 38 aufweisen und an ihren vorderen Stirn enden mit jeweils einer Ausnehmung 39 ausgebildet sind. Eine die Arme 34 und 36 verbindende Basis 40 des Abtasthebels 32 weist eine quer durch sie hindurchgehende Durchgangsöffnung 42 auf und ist an ihrer Unterseite offen.
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Zwischen die Arme 34 und 36 ist eine Abtastrolle 46 einsetzbar, die im dargestellten Beispiel an ihrer Innenseite ein Nadellager 48 aufweist. Bei zwischen den Armen 34 und 36 angeordneter Abtastrolle 46 ist durch die Durchgangslöcher 38 zur Lagerung der Abtastrolle 46 eine Lagerachse 50 einschiebbar.
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Eine Kopplungswelle 60 ist zwischen ihren mit rundem Querschnitt ausgebildeten äußeren Bereichen 61 abgeflacht, so dass ein mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildeter Bereich 62 gebildet ist. Die Kopplungswelle 60 ist in die Durchgangslöcher 18 des Betätigungshebels 10 einschiebbar. Die Enden der Kopplungswelle 60 weisen je einen mit vermindertem Durchmesser ausgebildeten Endbereich 64 auf, dessen Außenumfang einen abgeflachten Bereich hat.
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Auf mit rundem Querschnitt ausgebildeten Bereichen der Kopplungswelle 60 sind Buchsen 66 aufschiebbar. Die Enden der Kopplungswelle 60 sind mit axialen Gewindebohrungen 67 versehen, in die Schrauben 68 einschraubbar sind.
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Ein insgesamt mit 70 bezeichneter Kopplungshebel weist zwei gebogene Arme 72, 74 auf, die an ihren einen Enden Durchgangsöffnungen 76 aufweisen und deren andere Enden über ein als Flachteil ausgebildetes Klinkenglied 78 verbunden sind. Die inneren Umfangsflächen der Durchgangsöffnungen 76 sind den Außenumfangsflächen der Endbereiche 64 entsprechend ausgebildet. In die Innenseiten der Arme 72 und 74 ist je ein Anschlagstift 80 einsetzbar. Der Zusammenbau der beschriebenen Bauteile zu der Anordnung gemäß 2 ist wie folgt:
Die Abtastrolle 46 wird zwischen die Arme 34 und 36 des Abtasthebels 32 eingesetzt. Anschließend wird die Lagerachse 50 in die Durchgangslöcher 38 eingeschoben, so dass die Abtastrolle 46 drehbar in dem Abtasthebel 32 gelagert ist. Anschließend wird der mit der Abtastrolle 46 versehene Abtasthebel 32 mit seinen Armen 34 und 36 zwischen die Arme 12 und 14 des Betätigungshebels 10 eingesetzt, wobei die Durchgangsöffnung 42 der Basis 40 mit den Durchgangslöchern 17 fluchtet. Die Durchgangslöcher 17 sind in abgekröpften Bereichen der Arme 12 und 14 ausgebildet, so dass zwischen der Basis 40 und den Innenseiten der Arme 12 und 14 Platz für Drehschenkelfedern 82 bleibt, nach deren Einsetzen die Lagerwelle 24 eingeschoben wird. Der Abtasthebel 32 ist dann schwenkbar in dem Betätigungshebel 10 aufgenommen, wobei er von den Drehschenkelfedern 82 gemäß den Figuren nach oben vorgespannt wird.
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Anschließend wird die Kopplungswelle 60 durch die Durchgangslöcher 18 in den Betätigungshebel 10 eingeschoben. Auf die aus den Armen 12 und 14 vorstehenden Bereiche 64 der Kopplungswelle 60 werden die Buchsen 66 aufgeschoben. Auf die Buchsen 66 werden Drehschenkelfedern 84 aufgeschoben. Anschließend wird der Kopplungshebel 70 derart angeordnet, dass er mit seinen Durchgangsöffnungen 76 unter leichtem Verbiegen des Klinkengliedes 78, das beispielsweise als mit den Armen 72, 74 verschweißtes Blechteil ausgebildet ist, auf den Endbereichen 64 angebracht wird, wobei wegen der aufeinander abgestimmten Querschnitte ein Formschluss bzw. eine drehfeste Verbindung zwischen der Kopplungswelle 60 und dem Kopplungshebel 70 erzielt wird. Die Schrauben 68 werden durch die Durchgangsöffnungen 76 des Kopplungshebels 70 hindurch mit den Gewindebohrungen 67 verschraubt, so dass schließlich die in 2 sichtbare Anordnung erzielt wird, gemäß der sich die Drehschenkelfedern 84 an den Zapfen 22 und den Anschlagstiften 80 abstützen und auf den zwischen den Außenseiten des Betätigungshebels 10 und den Innenseiten der Arme 72 und 74 des Kopplungshebels 70 angeordneten Buchsen 66 angeordnet sind.
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Der mit etwa halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildete Bereich 62 der Kopplungswelle 60 ist derart auf die Ausnehmungen 39 der Arme 34 und 36 des Abtasthebels 32 abgestimmt, dass der Abtasthebel 32 in einer ersten Drehstellung der Kopplungswelle 60 von oben her nicht durch den Betätigungshebel 10 hindurchschwenken kann, da die Ausnehmungen 39 in Formeingriff mit der Kopplungswelle 60 kommen. In einer zweiten Drehstellung der Kopplungswelle 60, in der die Abflachung des Bereiches 62 den Ausnehmungen 39 voll zugewandt ist, kann der Abtasthebel 32 ohne Formeingriff durch den Betätigungshebel 10 hindurchschwenken.
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2 zeigt die Anordnung in zusammengebautem Zustand, wobei deutlich sichtbar die Anlage des Kopplungshebels 70 an den Zapfen 20 und zusätzlich ein maschinenfest gehaltener Elektromagnet 90 dargestellt ist.
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1 zeigt die Anordnung der 2 in Seitenansicht, teilweise geschnitten, im in eine Brennkraftmaschine eingebauten Zustand, wobei wiederum der Übersichtlichkeit halber nicht alle Bezugszeichen eingefügt sind.
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Die durch die nach unten offene Basis 40 zugängliche Ausnehmung 26 der Lagerwelle 24 liegt auf dem Schaft 92 eines Ladungswechselventils einer Brennkraftmaschine auf. Die Basis 16 des Betätigungshebels 10 liegt auf einem an sich bekannten hydraulischen Ausgleichselement 94 auf. Die Abtastrolle 46 tastet die Kontur eines Nockens 96 einer Nockenwelle 98 ab. Die Nockenwelle 98 weist beidseitig des Nockens 96 Hilfsnocken 100 auf, deren Kontur von den Oberseiten der Arme 72 und 74 des Kopplungshebels 70 abgetastet werden, der von den Drehschenkelfedern 84 in Richtung einer Anlage an den Hilfsnocken 100 vorgespannt ist. Weiter ist in 1 ein Anker 102 des Elektromagneten 90 zu sehen, der aus dem Elektromagneten 90 heraus bewegbar ist.
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1 zeigt die Anordnung in einem Zustand, in dem der mit halbrunden Querschnitt ausgebildete Bereich 62 der Kopplungswelle 60 sich in der ersten Drehstellung befindet, in der er ein Verschwenken des Abtasthebel 32 nach unten durch den Betätigungshebel 10 hindurch durch einen Formeingriff mit der Ausnehmung 39 an den Stirnenden der Arme 34 und 36 des Abtasthebels 32 hindert. Dadurch wird eine Abwärtsbewegung der Abtastrolle Rolle 46 auf den Betätigungshebel 10 übertragen, so dass das Ventil betätigt wird.
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Wenn der Kopplungshebel 70 vom Hilfsnocken 100 aus seiner ersten Stellung gemäß 1 etwas in Uhrzeigerrichtung in eine zweite Stellung verschwenkt wird, was während der Anlage der Abtastrolle 46 am Grundkreis des Nockens 96 geschieht, dreht sich der Bereich 62 in eine Position, in der der Abtasthebel 32 gemäß 1 in Uhrzeigerrichtung nach unten verschwenkt werden kann, ohne dass sich diese Verschwenkung auf den Betätigungshebel 10 übertragen wird. Der Abtasthebel 70 befindet sich in seiner zweiten Stellung in einer Position, in der sein Klinkenglied 78 sich unterhalb des Ankers 102 befindet, so dass der Kopplungshebel 70 bei Ausfahren des Ankers 102 aus dem Elektromagnet 90 in seiner zweiten Stellung verriegelt bzw. gehalten wird. In dieser zweiten Stellung erfolgt keine Betätigung des Ventils durch den Nocken 96. Es ist vorteilhaft, wenn der Anker 102 bei erregtem Elektromagnet 90 sich in die Sperrstellung aus dem Elektromagneten 90 heraus bewegt, da dann bei einer Fehlfunktion des Elektromagneten die Ventilbetätigung sichergestellt ist.
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Die 4–6 verdeutlichen den Ablauf: In 4 befindet sich der Kopplungshebel 70 zusammen mit der Kopplungswelle 60 bzw. deren abgeflachtem Bereich 62 in der ersten Stellung, in der sich das Klinkenglied 78 oberhalb des Ankers 102 des Elektromagneten 90 befindet. Der Abtasthebel 32 kann nicht durch den Betätigungshebel 10 hindurch tauchen. In der Stellung gemäß 5 ist der Kopplungshebel in seine zweite Stellung verschwenkt, in der sich das Klinkenglied 78 unterhalb des Ankers 102 befindet. Der Anker 102 ist ausgefahren, so dass der Kopplungshebel 70 in seiner zweiten Stellung gehalten ist. In dieser Stellung kann der Abtasthebel 32 durch den Betätigungshebel 10 hindurchschwenken, ohne dass das Ventil betätigt wird (6).
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Die anhand des Ausführungsbeispiels geschilderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat zahlreiche Vorteile: Dadurch, dass die Kopplungswelle 60 und der Kopplungshebel 70 an dem Betätigungshebel 10 angeordnet sind und der Betätigungshebel 10 bei in seiner zweiten Stellung befindlichem Kopplungshebel 70 nicht bewegt wird, erfolgen im verriegelten Zustand keine Relativbewegungen zwischen dem Kopplungshebel 70 und dem Elektromagneten 90. Der Kopplungshebel 70 muss keinerlei magnetische Werkstoffe enthalten und kann, weil auf ihnen nur geringe Kräfte wirken, leicht ausgebildet sein, wodurch die auf ihn vom Hilfsnocken 100 zu übertragenden Betätigungskräfte gering sein können. Der Elektromagnet 90 einschließlich seines Ankers 102 können sehr kompakt ausgebildet werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in vielfältiger Weise abgeändert oder weitergebildet werden. Die Drehschenkelfedern können durch andersartige Federn ersetzt werden. Es müssen nicht alle Hebel zweiarmig sein; insbesondere der Kopplungshebel 70 kann auch einarmig ausgebildet sein. Der als Aktuator wirksame Elektromagnet 90 kann durch andere Vorrichtungen ersetzt werden, beispielsweise eine hydraulische betätigte Vorrichtung. Die Abtastrolle 46 kann durch ein Abtastglied ersetzt werden, wobei es auch möglich ist, dass der Nocken 96 direkt an Gegenflächen des Abtasthebels 32 anliegt. Der lösbare Formeingriff zwischen der Kopplungswelle 60 und dem Abtasthebel 32 kann auch durch anderweitige Ausbildung der Kopplungswelle und des Abtasthebel erreicht werden, indem beispielsweise ein Stift vorgesehen ist, der in die Bewegungsbahn des Abtasthebel hinein bewegbar ist.
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Die Drehschenkelfedern 82 dienen dazu, die Abtastrolle 46 in Anlage an der Kontur des Nockens 96 zu halten. Die Federn müssen relativ stark ausgebildet sein, da andernfalls der Betätigungshebel 10 vom hydraulischen Ausgleichselement 94 in Richtung Nockenwelle 98 gedrückt würde. Dadurch bestünde die Gefahr, dass der Abtasthebel 32 keine für eine Verriegelung ausreichende Höhe erreicht. Um ein Überdrücken des Betätigungshebels 10 durch das hydraulische Ausgleichselement 94 zu verhindern, kann die Vorrichtung derart ausgebildet werden, dass der Betätigungshebel 10 im nicht betätigen Zustand unmittelbar an Grundkreisen der Nockenwelle 98 anliegt.
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Das Klinkenglied 78 ist vorteilhafterweise mit einer nach unten vorstehenden Zunge 104 ausgebildet, die eine Ausfahrbarkeit des Ankers 102 verhindert, solange der Kopplungshebel 70 bzw. das Klinkenglied 78 sich oberhalb des Ankers 102 befindet (s. 4).
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Der mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildete Bereich 62 der Kopplungswelle 60 ist im dargestellten Beispiel, wie aus 3 ersichtlich, in einem mittleren Bereich zusätzlich ausgenommen, um einen Freiraum für die Abtastrolle 46 zu schaffen, wie z. B. aus 4 ersichtlich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Betätigungshebel
- 12
- Arm
- 14
- Arm
- 16
- Basis
- 17
- Durchgangsloch
- 18
- Durchgangsloch
- 20
- Zapfen
- 22
- Zapfen
- 24
- Lagerwelle
- 26
- Ausnehmung
- 28
- Vorsprung
- 30
- Ausnehmung
- 32
- Abtasthebel
- 34
- Arm
- 36
- Arm
- 38
- Durchgangsloch
- 39
- Ausnehmung
- 40
- Basis
- 42
- Durchgangsöffnung
- 46
- Abtastrolle
- 48
- Nadellager
- 50
- Lagerachse
- 60
- Kopplungswelle
- 61
- äußerer Bereich
- 62
- Bereich
- 64
- Endbereich
- 66
- Buchse
- 67
- Gewindebohrung
- 68
- Schraube
- 70
- Kopplungshebel
- 72
- Arm
- 74
- Arm
- 76
- Durchgangsöffnungen
- 78
- Klinkenglied
- 80
- Anschlagstift
- 82
- Drehschenkelfeder
- 84
- Drehschenkelfeder
- 90
- Elektromagnet
- 92
- Schaft
- 94
- Ausgleichselement
- 96
- Nocken
- 98
- Nockenwelle
- 100
- Hilfsnocken
- 102
- Anker
- 104
- Zunge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10060890 A1 [0002]
- DE 19828945 A1 [0003]
