DE102015217556A1 - Switchable drag lever - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel (1) zur Betätigung zweier nebeneinander angeordneter Ventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, wobei der Schlepphebel (1) einen Primärhebel (2) und einen schwenkbar daran angeordneten sowie mit dem Primärhebel (2) verriegelbaren Sekundärhebel (3) aufweist, bei dem der Primärhebel (2) zwei Anlageflächen (6, 7) für jeweils einen Ventilschaft (8, 9) sowie zwei Anlageflächen für zwei Abstützelemente aufweist, und bei dem an dem Sekundärhebel (3) eine Nockenrolle (4) angeordneten ist, an der ein zugeordneter Nocken einer Nockenwelle abwälzbar ist. Um ungünstige Kantenpressungen der Nockenrollenlaufbahn (5) zu vermeiden ist vorgesehen, dass die Nockenrolle (4) eine ballige Nockenrollenlaufbahn (5) aufweist.The invention relates to a switchable drag lever (1) for actuating two adjacently arranged valves of a cylinder of an internal combustion engine, wherein the drag lever (1) has a primary lever (2) and a pivotally mounted thereto and with the primary lever (2) lockable secondary lever (3), in which the primary lever (2) has two contact surfaces (6, 7) for one valve stem (8, 9) and two contact surfaces for two support elements, and in which a cam roller (4) is arranged on the secondary lever (3) an associated cam of a camshaft is rollable. In order to avoid unfavorable edge pressures of the cam roller track (5), it is provided that the cam roller (4) has a crowned cam roller track (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel zur Betätigung zweier nebeneinander angeordneter Ventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, wobei der Schlepphebel einen Primärhebel und einen schwenkbar daran angeordneten sowie mit dem Primärhebel verriegelbaren Sekundärhebel aufweist, bei dem der Primärhebel zwei Anlageflächen für jeweils einen Ventilschaft sowie zwei Anlageflächen für zwei Abstützelemente aufweist, und bei dem an dem Sekundärhebel eine Nockenrolle angeordneten ist, an der ein zugeordneter Nocken einer Nockenwelle abwälzbar ist.The invention relates to a switchable drag lever for actuating two juxtaposed valves of a cylinder of an internal combustion engine, wherein the drag lever has a primary lever and a pivotally mounted thereto and lockable with the primary lever secondary lever, wherein the primary lever two contact surfaces for each valve stem and two contact surfaces for two Has supporting elements, and in which a cam roller is arranged on the secondary lever, on which an associated cam of a camshaft is rollable.

Ein derartiger Schlepphebel ist aus der US 8 939 118 B2 bekannt. Die mit diesem Schlepphebel zusammenwirkende Nockenwelle weist für die Betätigung des Schlepphebels einen Nocken auf, der auf einer am Sekundärhebel angeordneten Nockenrolle abwälzt. Der Nocken erzeugt im Betrieb aufgrund seiner unrunden Geometrie eine Betätigungsbewegung des Sekundärhebels. Durch eine mechanische Kopplung oder Entkopplung von Primärhebel und Sekundärhebel sind diese separat oder gemeinsam verschenkbar. Such a drag lever is out of the US 8,939,118 B2 known. The co-operating with this cam follower camshaft has for the operation of the cam follower on a cam which rolls on a arranged on the secondary lever cam roller. The cam generates in operation due to its non-circular geometry an actuating movement of the secondary lever. Through a mechanical coupling or decoupling of the primary lever and the secondary lever these can be given away separately or together.

Durch ein seitlich unterschiedliches Absinkverhalten des Schlepphebel aufgrund der doppelt ausgeführten hydraulischen Abstützung des schaltbaren Schlepphebels, durch Toleranzeinflüsse, durch Verschleiß und durch Wärmedehnungsdifferenzen zwischen den gemeinsam betätigten Ventilen ergibt sich zwangsläufig eine Verschränkungslage des Schlepphebels bezüglich der Nockenwellenausrichtung, welche zu ungünstigen Kantenpressungen der jeweiligen Nockenlaufbahn an der zugeordneten Nockenrollenlaufbahn und damit verbunden zu einem gesteigerten Verschleißrisiko führt.Due to the laterally different Absinkverhalten the rocker arm due to the double running hydraulic support of the switchable rocker arm, by tolerance influences, by wear and thermal expansion differences between the jointly actuated valves inevitably results in Verschränkungslage the rocker arm with respect to the camshaft alignment, which unfavorable edge pressures of the respective cam track on the associated cam roller track and associated with it leads to an increased risk of wear.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, das sich aus ungünstigen Kantenpressungen ergebende erhöhte Verschleißrisiko zu vermindern.Against this background, the invention is based on the object to reduce the resulting from unfavorable edge pressures resulting increased risk of wear.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Schlepphebel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by a drag lever with the features of claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention are defined in the dependent claims.

Demnach geht die Erfindung aus von einem schaltbaren Schlepphebel zur Betätigung zweier nebeneinander angeordneter Ventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, wobei der Schlepphebel einen Primärhebel und einen schwenkbar daran angeordneten sowie mit dem Primärhebel verriegelbaren Sekundärhebel aufweist, bei dem der Primärhebel zwei Anlageflächen für jeweils einen Ventilschaft sowie zwei Anlageflächen für zwei Abstützelemente aufweist, und bei dem an dem Sekundärhebel eine Nockenrolle angeordneten ist, an der ein zugeordneter Nocken einer Nockenwelle abwälzbar ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Schlepphebel vorgesehen, dass die Nockenrolle eine ballige Nockenrollenlaufbahn aufweistAccordingly, the invention is based on a switchable drag lever for actuating two juxtaposed valves of a cylinder of an internal combustion engine, wherein the drag lever has a primary lever and a pivotally mounted thereto and lockable with the primary lever secondary lever, wherein the primary lever two contact surfaces for each valve stem and two Has contact surfaces for two support elements, and in which on the secondary lever, a cam roller is arranged, on which an associated cam of a camshaft is rollable. To solve the task is provided in this drag lever that the cam roller has a spherical cam roller track

Die Erfindung wird nachstehen an Hand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näheren erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings. In the drawing shows

1 eine stirnseitige Ansicht eines mit zwei Ventilschäften zusammenwirkenden schaltbaren Schlepphebels in einer übertrieben dargestellten Verschränkungslage, und 1 an end view of a cooperating with two valve stems switchable drag lever in an exaggerated Verschränkungslage, and

2 eine radial Draufsicht auf eine gemäß der Erfindung ausgebildete Nockenrolle. 2 a radial plan view of a trained according to the invention cam roller.

Der in 1 in einer stirnseitigen Ansicht dargestellte schaltbare Schlepphebel 1 entspricht in seiner grundsätzlichen Konstruktion dem aus der US 8,939,118 B2 bekannten Schlepphebel, deren diesbezüglicher Inhalt hier vollinhaltlich zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht ist.The in 1 in a front view shown switchable drag lever 1 corresponds in its basic construction to that of the US 8,939,118 B2 Known cam follower whose content here is made in full content to the subject of the present disclosure.

Der schaltbare Schlepphebel 1 weist einen Primärhebel 2 auf, dessen eines sichtbares erstes Ende gleichzeitig auf die axialen Enden eines ersten Ventilschafts 8 und eines zweiten Ventilschafts 9 im Öffnungssinne einwirken kann. Hierzu weist der Primärhebel 2 zwei Anlageflächen 6, 7 auf, an denen jeweils ein axiales Ende eines zugeordneten Ventilschafts 8, 9 anliegt. Das nicht sichtbare, gegenüberliegende zweite Ende des Primärhebels 2 ruht auf zwei nicht erkennbaren hydraulischen Abstützelementen. Betätigt wird der Primärhebel 2 über einen Sekundärhebel 3, der im Bereich des dargestellten Endes des Primärhebels 2 schwenkbar angelenkt ist und im Bereich des entgegengesetzten Endes mit dem Primärhebel 2 gesteuert verriegelbar und entriegelbar ist. Sofern der Sekundärhebel 3 mit dem Primärhebel 2 verriegelt ist, wird der Sekundärhebel 3 im Öffnungssinne der beiden Ventilschäfte 8, 9 durch Einwirkung eines Nockens auf eine am Sekundärhebel 3 drehbar gelagerte Nockenrolle 4 ausgelenkt. Wenn der Sekundärhebel 3 vom Primärhebel 2 entriegelt ist, erfolgt ein Leerhub des Sekundärhebels 3, so dass sich die Ventilschäfte 8, 9 nicht bewegen und die entsprechenden Ventile geschlossen bleiben. The switchable drag lever 1 has a primary lever 2 on whose one visible first end simultaneously on the axial ends of a first valve stem 8th and a second valve stem 9 can act in the opening direction. For this purpose, the primary lever 2 two contact surfaces 6 . 7 on, at each of which an axial end of an associated valve stem 8th . 9 is applied. The invisible, opposite second end of the primary lever 2 rests on two unrecognizable hydraulic support elements. The primary lever is actuated 2 via a secondary lever 3 which is in the region of the illustrated end of the primary lever 2 pivotally hinged and in the region of the opposite end with the primary lever 2 controlled locked and unlocked. If the secondary lever 3 with the primary lever 2 is locked, the secondary lever 3 in the opening direction of the two valve stems 8th . 9 by the action of a cam on one of the secondary levers 3 rotatably mounted cam roller 4 deflected. If the secondary lever 3 from the primary lever 2 is unlocked, there is a Leerhub the secondary lever 3 so that the valve stems 8th . 9 do not move and the corresponding valves remain closed.

Der Sekundärhebel 3 kann ein parallel zur Nockenrolle 4 angeordnetes weiteres Nockenrollenpaar aufweisen, das beispielsweise durch Nocken mit anderen Ventilöffnungswinkeln und/oder einem kleineren Nockenhub beaufschlagbar ist, um die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine zu verändern.The secondary lever 3 can be parallel to the cam roller 4 arranged further pair of cam rollers, which can be acted upon, for example by cams with other valve opening angles and / or a smaller cam lift to change the power output of the internal combustion engine.

Aus 1 ist ersichtlich, dass der Schlepphebel 1 auf Grund des unterschiedlichen Absinkverhaltens der beiden hydraulischen Abstützelemente, unterschiedlicher Toleranzeinflüsse, unterschiedlichen Verschleißes und Wärmedehnungsdifferenzen in eine Verschränkungslage gegenüber einer im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle mit einem Verkippungswinkel α gelangen kann. Dies führt zu ungünstigen Kontaktpressungen zwischen der Nockenrollenlaufbahn 5 und der damit zusammenwirkenden Nockenlaufbahn. Die Folge ist ein gesteigertes Verschleißrisiko. Out 1 it can be seen that the drag lever 1 due to the different Absinkverhaltens of the two hydraulic support elements, different tolerances, different wear and thermal expansion differences in a Verschränkungslage against a stored in the cylinder head of the engine camshaft with a tilt angle can reach α. This leads to unfavorable contact pressures between the cam roller track 5 and the cooperating cam track. The result is an increased risk of wear.

Um dieses Verschleißrisiko zu vermindern oder vorzugsweise ganz zu vermeiden, ist die Nockenrollenlaufbahn erfindungsgemäß ballig ausgebildet. Der erforderliche Querballigkeitsradius R lässt sich mit der folgenden Formel berechnen und bei der Fertigung der Nockenrolle 4 entsprechend ausführen:

Figure DE102015217556A1_0002
mit X = dL/V
wobei für die genutzten Parameter gilt:

V:
Ventilabstand (typischerweise 30–50 mm)
B:
Nockenrollenlaufbahnbreite (typischerweise 5–15 mm]
Lmax:
Maximale Ventilschaftlänge
Lmin:
Minimale Ventilschaftlänge
dL:
Ventilschaftlängendifferenz (Lmax – Lmin, typischerweise ca. 0,5 mm)
X:
Verkippungsgradient (Ventilschaftlängendifferenz/Ventilabstand)
D:
Durchmesser der Nockenrollenlaufbahn (typischerweise 15–22 mm).
In order to reduce this risk of wear or preferably completely avoid, the cam roller track is inventively formed spherical. The required transverse radius of curvature R can be calculated using the following formula and during production of the cam roller 4 execute accordingly:
Figure DE102015217556A1_0002
with X = dL / V
where the parameters used are:
V:
Valve distance (typically 30-50 mm)
B:
Cam roller raceway width (typically 5-15 mm)
Imax:
Maximum valve stem length
Lmin:
Minimum valve stem length
dL:
Valve stem length difference (Lmax - Lmin, typically approx. 0.5 mm)
X:
Tilting gradient (valve stem length difference / valve distance)
D:
Diameter of the cam roller track (typically 15-22 mm).

Die erforderliche Profilhöhe H der Querballigkeit R zur Vermeidung oder zumindest zur Verringerung des Verschleißes ergibt sich aus der Formel H = B2/8 × R. The required profile of the height H R Querballigkeit to avoid or at least to reduce wear resulting from the formula B H = 2/8 × R.

Gemäß einer ersten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Querballigkeitsradius R für Anwendungen mit geringen Ventilabständen V und geringen Nockenrollenlaufbahnbreite B im Bereich von R = 150 mm liegt, was einer Profilhöhe von H = 0,02 mm entspricht. According to a first embodiment, it can be provided that the transverse barb radius R for applications with small valve spacings V and low cam roller track width B is in the range of R = 150 mm, which corresponds to a profile height of H = 0.02 mm.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass bei Anwendungen mit großen Ventilabständen V und großen Nockenrollenlaufbahnbreite B der Querballigkeitsradius R im Bereich von R = 750 mm liegt, was einer Profilhöhe H = 0,04 mm entspricht.According to a second embodiment, it can be provided that in applications with large valve intervals V and large cam roller track width B, the transverse radius of curvature R is in the range of R = 750 mm, which corresponds to a profile height H = 0.04 mm.

Auf Grund unvermeidlicher Toleranzeinflüsse sind Radienabweichungen im Bereich von +/–25% tolerierbar.Due to unavoidable tolerances, radii deviations in the range of +/- 25% are tolerable.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst explizit auch ballige Nockenrollenlaufbahnen mit einem zylindrischen Mittenanteil, oder Nockenrollenlaufbahnen mit einer oder mehreren weiteren Krümmungsradien, oder Nockenrollenlaufbahnen mit kontinuierlich veränderlicher Krümmung, deren Quererstreckung maximal 0,75 der Nockenrollenlaufbahnbreite B entspricht. Des Weiteren erstreckt sich die Erfindung auch auf nicht schaltbare Schlepphebel zur zweifachen Ventilbetätigung.The invention is not limited to the described embodiment, but explicitly also includes crowned cam roller tracks with a cylindrical center portion, or cam roller tracks with one or more other radii of curvature, or cam roller tracks with continuously variable curvature whose transverse extent corresponds to a maximum of 0.75 of the cam roller track width B. Furthermore, the invention also extends to non-switchable drag lever for double valve actuation.

Alle in der vorstehenden Figurenbeschreibung und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen und beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten. All the features mentioned in the preceding description of the figures and in the introduction to the description can be used both individually and in any combination with one another. The invention is thus not limited to the described and claimed feature combinations, but all feature combinations are to be regarded as disclosed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schaltbarer Schlepphebel Switchable drag lever
22
Primärhebel primary lever
33
Sekundärhebel secondary lever
44
Nockenrolle am Sekundärhebel Cam roller on the secondary lever
55
Ballige Nockenrollenlaufbahn Ball-shaped cam roller track
66
Erste Anlagefläche für einen Ventilschaft First contact surface for a valve stem
77
Zweite Anlagefläche für einen Ventilschaft Second contact surface for a valve stem
88th
Erster Ventilschaft First valve stem
99
Zweiter Ventilschaft Second valve stem
V V
Ventilabstand valve clearance
B B
Nockenrollenlaufbahnbreite Cam roller track width
D D
Durchmesser der NockenrollenlaufbahnDiameter of the cam roller track
R R
Querballigkeitsradius der NockenrollenlaufbahnCamber radius of the cam roller track
H H
Profilhöhe QuerballigkeitProfile height crossballs
Lmax Lmax
Maximale VentilschaftlängeMaximum valve stem length
Lmin Lmin
Minimale VentilschaftlängeMinimum valve stem length
dL dL
Ventilschaftlängendifferenz Valve stem length difference
X X
Verkippungsgradient Verkippungsgradient
α α
Verkippungswinkeltilt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 8939118 B2 [0002, 0010] US 8939118 B2 [0002, 0010]

Claims (4)

Schaltbarer Schlepphebel (1) zur Betätigung zweier nebeneinander angeordneter Ventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, wobei der Schlepphebel (1) einen Primärhebel (2) und einen schwenkbar daran angeordneten sowie mit dem Primärhebel (2) verriegelbaren Sekundärhebel (3) aufweist, bei dem der Primärhebel (2) zwei Anlageflächen (6, 7) für jeweils einen Ventilschaft (8, 9) sowie zwei Anlageflächen für zwei Abstützelemente aufweist, und bei dem an dem Sekundärhebel (3) eine Nockenrolle (4) angeordneten ist, an der ein zugeordneter Nocken einer Nockenwelle abwälzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenrolle (4) eine ballige Nockenrollenlaufbahn (5) aufweist. Switchable drag lever ( 1 ) for actuating two juxtaposed valves of a cylinder of an internal combustion engine, wherein the drag lever ( 1 ) a primary lever ( 2 ) and a pivotally arranged thereon and with the primary lever ( 2 ) lockable secondary lever ( 3 ), in which the primary lever ( 2 ) two contact surfaces ( 6 . 7 ) for each one valve stem ( 8th . 9 ) and two abutment surfaces for two support elements, and in which at the secondary lever ( 3 ) a cam roller ( 4 ) is arranged, on which an associated cam of a camshaft is rollable, characterized in that the cam roller ( 4 ) a crowned cam roller track ( 5 ) having. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Balligkeit der Nockenrollenlaufbahn (5) durch einen Querballigkeitsradius (R) beschrieben ist, welcher nach der folgenden Formel berechenbar ist:
Figure DE102015217556A1_0003
mit X = dL/V wobei für die genutzten Parameter gilt: V: Ventilabstand B: Nockenrollenlaufbahnbreite Lmax: Maximale Ventilschaftlänge Lmin: Minimale Ventilschaftlänge dL: Ventilschaftlängendifferenz (Lmax – Lmin) X: Verkippungsgradient (Ventilschaftlängendifferenz/Ventilabstand)Cam follower according to claim 1, characterized in that the crown of the cam roller track ( 5 ) is described by a transverse barb radius (R) which is calculable according to the following formula:
Figure DE102015217556A1_0003
with X = dL / V where the parameters used are: V: Valve pitch B: Cam roller track width Lmax: Maximum valve stem length Lmin: Minimum valve stem length dL: Valve stem length difference (Lmax - Lmin) X: Tilt gradient (valve stem length difference / valve distance) Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querballigkeitsradius (R) für Anwendungen mit geringen Ventilabständen (V) und geringen Nockenrollenlaufbahnbreite (B) im Bereich von R = 150 mm liegt, was einer Profilhöhe von H = 0,02 mm entspricht, und dass bei Anwendungen mit großen Ventilabständen (V) und großen Nockenrollenlaufbahnbreite (B) der Querballigkeitsradius (R) im Bereich von R = 750 mm liegt, was einer Profilhöhe H = 0,04 mm entspricht.Drag lever according to claim 1 or 2, characterized in that the transverse ball radius (R) for applications with small valve intervals (V) and low cam roller track width (B) in the range of R = 150 mm, which corresponds to a profile height of H = 0.02 mm and in applications with large valve pitches (V) and large cam roller track width (B), the transverse barb radius (R) is in the range of R = 750 mm, which corresponds to a profile height H = 0.04 mm. Schlepphebel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ballige Nockenrollenlaufbahn (5) Abschnitte mit unterschiedlichen Radien aufweist. Drag lever according to claim 1 to 3, characterized in that the crowned cam roller track ( 5 ) Has sections with different radii.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8939118B2 (en) 2011-12-09 2015-01-27 Chrysler Group Llc Rocker arm providing cylinder deactivation

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