DE10226821A1 - Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Schlepphebel (1), mit einem gabelförmigen Außenhebel (2), zwischen dessen Armen (3a, 3b) ein zu diesem relativ verschwenkbeweglicher gabelförmiger Innenhebel (4) positioniert ist. Der Außenhebel (2) hat an einer Unterseite (6) im Bereich seines einen geschlossenen Endes (7) eine Anlage (8) für das Gaswechselventil. Der Innenhebel (4) besitzt an der Unterseite (6) am gegenüberliegenden geschlossenen Ende (9) eine Komplementärfläche (10) für ein Abstützelement sowie auf der Seite des einen Endes (7) Nockenanlaufmittel (12). Letztere verlaufen auf einer Achse (13), welche im Außenhebel (2) befestigt ist. Beide Hebel (2, 4) sind durch quer verlagerbare Koppelmittel (5) am gegenüberliegenden Ende (9) koppel- bzw. entkoppelbar. DOLLAR A Hierdurch liegt ein schaltbarer Schlepphebel (1) vor, der auch als "Knickhebel" bezeichnet werden kann, und aufgrund seiner Ausbildung nur einen geringen Bauraumbedarf hat. Gleichzeitig besitzt der Schlepphebel (1) nur ein geringes Massenträgheitsmoment und läßt sich ohne aufwändige Änderungen in bisher ausgeführte Zylinderköpfe einbauen.

Description

Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der auf unterschiedliche Ventilhübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist, mit einem Außenhebel, zwischen dessen zwei Armen ein zu diesem relativ verschwenkbeweglicher Innenhebel positioniert ist, welcher mit dem Außenhebel über Koppelmittel verbindbar ist, wobei der Außenhebel an einer Unterseite im Bereich seines einen geschlossenen Endes eine Anlage für das Gaswechselventil hat, der Schlepphebel an der Unterseite im Abschnitt seines dem einen Ende gegenüberliegenden Endes eine Komplementärfläche für ein Abstützelement besitzt und wobei an einer Oberseite des Schlepphebels Nockenanlaufmittel appliziert sind.
• Hintergrund der Erfindung
• Ein derartig schaltbarer Schlepphebel ist aus der DE-OS 27 53 197 vorbekannt. Dieser besteht ebenfalls aus einem Außenhebel, welcher einen relativ zu diesem verschwenkbeweglichen Innenhebel einschließt. Als Koppelmittel ist eine Klinke vorgesehen. Nachteilig ist es bei dem als gattungsbildend betrachteten Stand der Technik, daß dieser relativ hoch baut. Zum anderen ist festzustellen, daß der Klinkenmechanismus kompliziert aufgebaut ist und eine vergleichsweise aufwändige externe Beaufschlagung benötigt. Somit kann es bei Einbau dieses Schlepphebels zu Bauraumproblemen u. ä. kommen.
Aufgabe der Erfindung
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schlepphebel der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die eingangs genannten Nachteile beseitigt sind.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Außenhebel gabelförmig offen ist, wobei der Innenhebel die Komplementärfläche für das Abstützelement hat sowie zwischen den Enden verschwenkbeweglich an den Armen des Außenhebels befestigt ist, wobei lediglich der Innenhebel mit den Nockenanlaufmitteln versehen ist, welche im Abschnitt dessen verschwenkbeweglicher Lagerung positioniert sind und wobei im Abschnitt des gegenüberliegenden Endes die quer verlagerbaren Koppelmittel verlaufen.
• Hierdurch ist ein schaltbarer Schlepphebel geschaffen, der relativ einfach aufgebaut ist und vergleichsweise nur wenig Bauraum benötigt. Daher kann ein derartiger Schlepphebel in aller Regel ohne aufwändige Änderungen in bisher ausgeführte Zylinderköpfe für nichtschaltbare Ventiltriebe implementiert werden. Des weiteren ist festzustellen, daß sich der Erfindungsgegenstand relativ einfach herstellen läßt und ein gegenüber nichtschaltbaren Schlepphebeln nur geringfügig erhöhtes Massenträgheitsmoment besitzt.
• Der vorgeschlagene Schlepphebel kann auch als "Knickhebel" bezeichnet werden, da im Falle des Abschaltens des Außen- vom Innenhebels über die Koppelmittel im Bereich des gegenüberliegenden Endes dessen beidendige Auflagepunkte erhalten bleiben, jedoch das Nockenanlaufmittel (vorzugsweise wälzgelagerte Rolle) in Richtung Zylinderkopf eintaucht, bei gleichzeitiger Verschwenkung des Außenhebels um seinen am Ende des Gaswechselventils gebildeten Drehpunkt mit seinem anderen Ende ebenfalls in Zylinderkopfrichtung.
• Vorzugsweise sind beide Hebelteile aus einem Leichtbauwerkstoff wie Blech in einem Umformverfahren hergestellt. Dies ist ein weiterer Beitrag in Richtung Leichtbau, Material- und Fertigungskosteneinsparung.
• Zur Minimierung des Massenträgheitsmoments sollen die Koppelmittel vorzugsweise im Bereich des gegenüberliegenden Endes appliziert sein, beispielsweise oberhalb der Komplementärfläche für das Abstützelement. Die eben genannte Komplementärfläche ist vorzugsweise als kalottenförmige Einformung im Bereich des gegenüberliegenden Endes am Innenhebel hergestellt.
• In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, zur verschwenkbeweglichen Befestigung des Innenhebels am Außenhebel eine Achse vorzusehen. Diese verläuft vorzugsweise in etwa im Bereich einer Quermittelebene des Schlepphebels und ist über ein einfaches Befestigungsverfahren wie Verstemmen in Bohrungen der Arme des Außenhebels angeordnet.
• Wie schon vorher ausgeführt, ist als Nockenanlaufmittel vorzugsweise eine wälzgelagerte Rolle vorgesehen. Diese ist erfindungsgemäß am Innenhebel appliziert. Anstelle der Rolle kann ggf. auch ein Gleitabgriff vorgesehen sein. Klar ist, daß der erfindungsgemäße Schlepphebel vorzugsweise zwischen Null- und Vollhub abschaltet. Über geringfügige Modifikationen kann er auch als Umschalter zwischen Ventilhüben verwendet werden.
• Aufgrund der gabelähnlich offenen Ausbildung beider Hebelteile ist ein weiterer Beitrag in Richtung Leichtbau geleistet, da jeweils nur ein Ende über eine Masseanhäufung verfügt, die am Außenhebel als Anlage für das Gaswechselventil dient und am Innenhebel die Komplementärfläche zur Abstützung auf einem Abstützelement aufweist.
• Das Abstützelement soll vorzugsweise hydraulisch ausgebildet sein, wobei auch an eine rein mechanische Abstützung gedacht ist. Gerade im Falle einer hydraulischen Ausbildung des Abstützelements, durch welche sich separate Ventilspieleinstellmaßnahmen erübrigen, kann Hydraulikmittel (sofern eine hydraulische Verstellung der Koppelmittel gewünscht ist), zu den Koppelmitteln im Bereich des gegenüberliegenden Endes auf einfache Art und Weise geleitet werden.
• Weitere Unteransprüche beschäftigen sich mit zweckmäßigen Ausbildungen der Lost-Motion-Feder. So ist es vorgeschlagen, die Achse beidseitig über Außenflächen des Außenhebels hinausstehen zu lassen und auf den so herausragenden Achsstümpfen Wickelabschnitte einer Drehfeder zu applizieren. Dabei wirkt die Drehfeder einerseits über je einen Schenkel auf eine Oberseite des Außenhebels und andererseits drückt sie über einen Brückenabschnitt auf den Innenhebel. Somit ist ein ausreichend schnelles Rückführen des Außenhebels zum Innenhebel im abgekoppelten Modus des Schlepphebels bei ablaufender Nockenflanke garantiert. Andererseits wird die Federkraft der vorgenannten Feder so ausgelegt, daß eine unerwünschte Längenbeeinflussung des hydraulisch ausgebildeten Abstützelements mit Sicherheit vermieden ist. Gegebenenfalls können auch geeignete Anschläge am Ventiltrieb appliziert sein, die ein relatives "Wegfahren" des Innen- vom Außenhebels verhindern.
• Anstelle der beidseitigen Drehfeder kann auch nur eine einseitige Anwendung vorgesehen sein. Des weiteren ist es denkbar, auch Schraubenfedern o. ä. vorzusehen, welche die vorgenannte Lost-Motion-Funktion erfüllen.
• Um ein Abrutschen des schaltbaren Schlepphebels vom wenigstens einen Gaswechselventil nach Montage und bei Befeuerung der Brennkraftmaschine zu verhindern, sollen im Bereich des einen Endes Führungswangen den Ventilschaft umschließen. Diese sind in weiterer Fortbildung der Erfindung zweckmäßigerweise als Verlängerungen der Arme des Außenhebels ausgebildet, welche Verlängerungen auf die Unterseite des entsprechenden Armes gebogen sind. In vorteilhafter Weise sind diese Führungswangen einteilig mit den Seitenwänden verbunden. Gegebenenfalls kann jedoch auch eine separate Ausbildung vorgesehen sein, wobei die Führungswangen dann durch geeignete Befestigungsmaßnahmen wie Schweißen o. ä. an der Unterseite angeordnet sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 in einer räumlichen Ansicht einen schaltbaren Schlepphebel und die
• Fig. 2 einen Schlepphebel nach Fig. 1, jedoch mit abweichend ausgebildeter Drehfeder als Lost-Motion-Feder.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
• Die Figuren zeigen einen schaltbaren Schlepphebel 1, der auch als "Knickhebel" bezeichnet werden kann. Der Schlepphebel 1 ist auf unterschiedliche Ventilhübe für ein Gaswechselventil umschaltbar, hier insbesondere auf Null- und Vollhub.
• Der Schlepphebel 1 besteht aus einem gabelförmigen Außenhebel 2, der zwei sich gegenüberliegende Arme 3a, 3b hat. Im Bereich eines einen Endes 7 ist der Außenhebel 2 geschlossen ausgebildet und hat an seiner Unterseite 6 eine Anlage 8 für ein zeichnerisch nicht offenbartes Gaswechselventil.
• In seiner von den Armen 3a, 3b eingeschlossenen Aussparung verläuft ein Innenhebel 4, ebenfalls gabelähnlicher Gestaltung. Der Innenhebel 4 hat wiederum Arme 15a, 15b, die sich gegenüberliegen und mit ihren Außenflächen an Innenflächen der Arme 3a, 3b des Außenhebels 2 angrenzen. Der Innenhebel 4 besitzt im Bereich eines dem einen Ende 7 gegenüberliegenden Endes 9 an der Unterseite 6 eine Komplementärfläche 10 zur Auflage auf einem Abstützelement. Diese Komplementärfläche 10 ist, wie der Fachmann sich leicht den Figuren entnehmen kann, hier als kalottenförmige Einformung am Ende 9 des Innenhebels 4 hergestellt.
• Beide Hebelteile 2, 4 sind vorteilhafterweise aus Blech in einem Umformverfahren gefertigt, wobei im Bereich des einen Endes 7 zur Bildung einer Ventilschaftführung die Arme 3a, 3b verlängert und auf die Unterseite 6 in zweckmäßiger Art und Weise zur Bildung von Führungswangen 23a, 23b gebogen wurden. Zwischen diesen Führungswangen 23a, 23b wird ein Ende des nicht gezeigten Gaswechselventils an der Anlage 8 geführt.
• Wie zu erkennen ist, schließt der Innenhebel 4 im Bereich seines dem einen Ende 7 zugewandten offenen Bereichs ein Nockenanlaufmittel 12 ein. Dieses ist hier als über Wälzkörper 16 gelagerte Rolle hergestellt. Somit hat der Schlepphebel 1 an seiner Oberseite 11 das vorgenannte Nockenanlaufmittel 12. Letzteres verläuft auf einer Achse 13, die sich quer durch den Schlepphebel 1 erstreckt und in Bohrungen 14a, 14b der Arme 3a, 3b des Außenhebels 2 beispielsweise verstemmt ist.
• Ersichtlich ist, daß die Achse 13 lateral aus den Armen 3a, 3b mit Achsstümpfen herausgeführt ist. Diese dienen zur Aufnahme von je einem Wickelabschnitt 18a, 18b insgesamt einer Drehfeder 19 (nach Fig. 1). Dabei hat der Wickelabschnitt 18a einen abstehenden Schenkel 20a, der auf die Oberseite des angrenzenden Armes 3a gebogen ist. Der Wickelabschnitt 18b besitzt einen Schenkel 20b, der ebenfalls auf die Oberseite des zugehörigen Arms 3b gebogen ist. Die Arme 20a, 20b drücken gemäß Zeichnung auf den Außenhebel 2 entgegen dem Uhrzeigersinn. Innen sind die Wickelabschnitte 18a, 18b durch einen die Oberseiten übergreifenden Brückenabschnitt 21 verbunden. Dieser wirkt auf den Innenhebel 4 in der Nähe des gegenüberliegenden Endes 9 in Uhrzeigerrichtung. Somit ist eine einfache und raumsparende Lost-Motion- Feder geschaffen (siehe auch Beschreibungseinleitung), wobei ggf. auch Schrauben- oder Spiralfedern zwischen den Hebelteilen 2, 4 wirken können.
• Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Drehfeder 19 auch "halbiert" werden.
• Die Koppelmittel 5, die an dieser Stelle nicht näher erläutert werden, sind im Bereich des gegenüberliegenden Endes 9 vorteilhafterweise oberhalb der Komplementärfläche 10 angeordnet. Sie können beispielsweise aus einem Schieberpaket bestehen, das über vom Abstützelement durch die Komplementärfläche 10 geleitetes Hydraulikmittel zum Zwecke des Koppelns bzw. Entkoppelns in dem Fachmann geläufiger Art und Weise geleitet werden kann. Gerade aufgrund der Applikation der Koppelmittel 5 im Bereich der Komplementärfläche 10 ist das Massenträgheitsmoment nur geringfügig gegenüber nichtschaltbaren Schlepphebeln erhöht. Gegebenenfalls können die quer verlagerbaren Koppelmittel 5 auch auf einem anderen Querabschnitt des Schlepphebels 1 positioniert sein.
• Der erfindungsgemäße Schlepphebel 1, vorzugsweise als "Abschalthebel" ausgebildet, kann als eine Baueinheit geliefert werden, wobei beim Motorenhersteller in aller Regel nur geringfügige Modifikationen an dessen bisher ausgeführten Zylinderköpfen notwendig sind. Bezugszahlenliste 1 Schlepphebel
  2 Außenhebel
  3a, b Arm
  4 Innenhebel
  5 Koppelmittel
  6 Unterseite
  7 Ende
  8 Anlage
  9 Ende
  10 Komplementärfläche
  11 Oberseite
  12 Nockenanlaufmittel
  13 Achse
  14a, b Bohrung
  15a, b Arm
  16 Wälzkörper
  17a, b Außenfläche
  18a, b Wickelabschnitt
  19 Drehfeder
  20a, b Schenkel
  21 Brückenabschnitt
  22 Brückenansatz
  23a, b Führungswange
  

Claims (9)

1. Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der auf unterschiedliche Ventilhübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist, mit einem Außenhebel (2), zwischen dessen zwei Armen (3a, 3b) ein zu diesem relativ verschwenkbeweglicher Innenhebel (4) positioniert ist, welcher mit dem Außenhebel (2) über Koppelmittel (5) verbindbar ist, wobei der Außenhebel (2) an einer Unterseite (6) im Bereich seines einen geschlossenen Endes (7) eine Anlage (8) für das Gaswechselventil hat, der Schlepphebel (1) an der Unterseite (6) im Abschnitt seines dem einen Ende (7) gegenüberliegenden Endes (9) eine Komplementärfläche (10) für ein Abstützelement besitzt und wobei an einer Oberseite (11) des Schlepphebels (1) Nockenanlaufmittel (12) appliziert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenhebel (2) gabelförmig offen ist, wobei der Innenhebel (4) die Komplementärfläche (10) für das Abstützelement hat sowie zwischen den Enden (7, 9) verschwenkbeweglich an den Armen (3a, 3b) des Außenhebels (2) befestigt ist, wobei lediglich der Innenhebel (4) mit den Nockenanlaufmitteln (12) versehen ist, welche im Abschnitt dessen verschwenkbeweglicher Lagerung positioniert sind und wobei im Abschnitt des gegenüberliegenden Endes (9) die quer verlagerbaren Koppelmittel (5) verlaufen.

2. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur verschwenkbeweglichen Befestigung des Innenhebels (4) am Außenhebel (9) eine Achse (13) vorgesehen ist, die beidendig in Bohrungen (14a, 14b) der Arme (3a, 3b) des Außenhebels (2) angeordnet ist, wobei der Innenhebel (4) in Richtung zum einen Ende (7) gabelähnlich offen hergestellt ist und zwischen dessen Armen (15a, 15b) eine drehbare Rolle als Nockenanlaufmittel (12) auf der Achse (13) verläuft.

3. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle als Nockenanlaufmittel (12) über Wälzkörper (16) wie Nadeln auf der Achse (13) gelagert ist.

4. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (13) über Außenflächen (17a, 17b) der Arme (3a, 3b) des Außenhebels (2) hinaussteht, wobei auf diesen herausragenden Achsstümpfen je ein Wickelabschnitt (18a, 18b) insgesamt einer Drehfeder (19) als Lost-Motion- Feder gesteckt ist, die an ihren beiden Enden axial außen je einen abstehenden Schenkel (20a, 20b) hat, der jeweils auf eine Oberseite des angrenzenden Arms (3a, 3b) des Außenhebels (2) drückt, wobei die Wickelabschnitte (18a, 18b) axial innen durch einen die Oberseiten übergreifenden Brückenabschnitt (21) verbunden sind, welcher auf den Innenhebel (4) einwirkt.

5. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (13) über wenigstens eine Außenfläche (17a oder 17b) eines der Arme (3a oder 3b) des Außenhebels (2) hinaussteht, wobei auf diesem herausragenden Achsstumpf ein Wickelabschnitt (18a oder 18b) einer Drehfeder (19) als Lost-Motion-Feder gesteckt ist, die an ihrem Ende axial außen einen abstehenden Schenkel (20a oder 20b) hat, der auf eine Oberseite des angrenzenden Arms (3a oder 3b) des Außenhebels (2) drückt, wobei der Wickelabschnitt (18a oder 18b) axial innen in einen die Oberseite quer übergreifenden Brückenansatz (22) übergeht, welcher auf den Innenhebel (4) einwirkt.

6. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (13) in den Bohrungen (14a, 14b) der Arme (3a, 3b) verstemmt ist.

7. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Hebelteile (2, 4) des Schlepphebels (1) aus einem Leichtbauwerkstoff wie Blech besteht, wobei im Fall der Ausbildung aus Blech das entsprechende Hebelteil (Außenhebel (2), Innenhebel (4)) umformtechnisch oder zumindest weitestgehend umformtechnisch gefertigt ist.

8. Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (8) für das Gaswechselventil an der Unterseite lateral von je einer Führungswange (23a, 23b) begrenzt ist.

9. Schlepphebel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswangen (23a, 23b), im Fall Rückbezugs des Anspruchs 8 auf Anspruch 7, als einteilige Verlängerung der Arme (3a, 3b) des Außenhebels (2) ausgebildet sind, welche auf die Unterseite (6) gebogen verlaufen.