DE4326332A1 - Schwinghebel-Baugruppe mit miteinander verbindbaren Armen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwinghebel zur Betätigung zumindest zweier Hubventile einer Brennkraftmaschine mit drei um eine gemeinsame Schwinghebel-Achse getrennt ver­ schwenkbaren Armen, die jeweils eine Kontaktfläche für einen Nocken aufweisen und durch Bolzenelemente, die im wesentlichen parallel zur Schwinghebel-Achse hydraulisch verschiebbar sind, verbunden werden können, wobei zumin­ dest eine der Kontaktflächen als drehbare Rolle ausgebil­ det ist, innerhalb derer ein Bolzenelement angeordnet ist.

Bekannt ist ein derartiger Schwinghebel, mit dem die Hub­ ventile eines Brennkraftmaschinen-Zylinders durch Um­ schalten der Bolzenelemente von verschiedenen Nocken be­ tätigt werden können, aus der EP 0 267 696 B1. Für einen derartigen Schwinghebel weitere Verbesserungen aufzuzei­ gen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß in den bei­ den äußeren Armen jeweils ein separat hydraulisch beauf­ schlagbarer Koppel-Bolzen vorgesehen ist, dem ein feder­ belasteter Rückstell-Bolzen, der im mittleren Arm koaxial zur Rolle angeordnet ist, zugeordnet ist. Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Schwinghebel mit ei­ nem Schwinghebel-Achsstück sowie zwei Lagerböcken für dieses Achsstück eine Vormontageeinheit bilden. Ferner können die Hydraulikkanäle zur Versorgung der Koppel-Bol­ zen über die Lagerböcke und das Achsstück und durch die äußeren Arme geführt sein. Ferner können die Nocken-Kon­ taktflächen der äußeren Arme als Gleitsteine ausgebildet sein.

Näher erläutert wird dies sowie weitere Vorteile und ggf. erfindungswesentliche Merkmale anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Schwinghebels,

Fig. 2 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 1,

Fig. 3 diesen erfindungsgemäßen Schwinghebel mit La­ gerböcken,

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 inklusive Lager­ böcken in ebener Darstellung,

Fig. 5 den Schnitt A-A aus Fig. 4, sowie

Fig. 6 den Schnitt B-B aus Fig. 4.

Mit den Bezugsziffern 1, 2, 3 sind drei nebeneinanderlie­ gende, um eine gemeinsame Achse 4 verschwenkbare Arme ei­ nes Schwinghebels bzw. einer Schwinghebel-Baugruppe zur Betätigung zweier nicht gezeigter Hubventile einer Brenn­ kraftmaschine bezeichnet. Diese Hubventile stützen sich - wie bekannt - mit ihren Schaftenden an hydraulischen Spielausgleichselementen 5 ab, die in entsprechende Auf­ nahmen 1′, 3′ an den freien Enden der beiden äußeren Arme 1, 3 eingesetzt sind.

Jeder Arm der Schwinghebel-Baugruppe weist eine Kontakt­ fläche 11, 12, 13 für einen nicht gezeigten Nocken einer ebenfalls nicht gezeigten Nockenwelle auf. Dabei sind die Kontaktflächen 11, 13 der äußeren Arme 1, 3 als Gleit­ steine ausgebildet, während die Kontaktfläche 12 des mittleren Armes als eine um eine Nebenachse 6 drehbare Rolle ausgebildet ist, die im folgenden ebenfalls mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet wird. Sind die einzelnen Arme 1, 2, 3 voneinander getrennt, d. h. unabhängig voneinan­ der um die Schwinghebel-Achse 4 verschwenkbar, so werden durch die Abwälzbewegung der Nocken auf den Kontaktflä­ chen 11, 12, 13 sämtliche Arme 1, 2, 3 entsprechend der jeweiligen Nockenkontur verschwenkt, so daß hierbei das jeweilige, den Armen 1, 3 zugeordnete Hubventil entspre­ chend der jeweiligen Nockenkontur betätigt wird.

Es ist jedoch auch möglich, den Arm 2 mit dem Arm 1 und/oder dem Arm 3 zu verbinden, d. h. die Arme 2 und 1 und/oder die Arme 2 und 3 derart aneinanderzukoppeln, daß bei einer Schwenkbewegung des Armes 2 auch der Arm 1 und/oder der Arm 3 mitgenommen wird. Überdeckt dann der Hubverlauf des auf der Kontaktfläche/Rolle 12 abwälzenden Nockens diejenigen Hubverläufe der den Kontaktflächen 11, 13 zugeordneten Nocken, so werden bei der Ankoppelung der Arme 1, 3 an den Arm 2 die von den Armen 1, 3 betätigten Hubventile entsprechend dem Hubverlauf des auf der Rolle 12 abwälzenden Nockens betätigt.

Der Mechanismus zur Ankoppelung der Arme 1 und/oder 3 an den Arm 2 ist insbesondere aus den Fig. 2, 4 ersichtlich. Wie gezeigt ist in den Armen 1, 3 koaxial zur Nebenachse 6, die parallel zur Schwinghebel-Achse 4 verläuft, je­ weils ein in Richtung dieser Nebenachse 6 längsver­ schiebbarer Koppel-Bolzen 7 angeordnet. Jeder Koppel-Bol­ zen 7 kann über einen Hydraulikkanal 8, der im jeweiligen Arm 1, 3 verläuft, außenseitig mit Hydraulikmedium beauf­ schlagt werden und dadurch längs der Nebenachse 6 ver­ schoben werden. Mit seinem dem Hydraulikkanal 8 gegen­ überliegenden Ende liegt jeder Koppel-Bolzen 7 auf einem Rückstell-Bolzen 9 auf, der sich über ein Federelement 10 an einer symmetrisch liegenden Trennwand 14 im Arm 2 ab­ stützt. Der Durchmesser jedes Koppel-Bolzens 7 ist gleich dem Durchmesser des zugeordneten Rückstell-Bolzens 9, so daß durch Beaufschlagung mit Hydraulikdruck der Koppel- Bolzen 7 teilweise in die im Arm 2 vorgesehene Aufnahme­ bohrung 16 für die Rückstell-Bolzen 9 hineingeschoben werden kann.

Befindet sich somit sowohl der Koppel-Bolzen 7 des Armes 1 als auch der Koppel-Bolzen 7 des Armes 3 in der gezeig­ ten Position, in der sie u. a. durch die jeweils zugeord­ neten Rückstell-Bolzen 9 gehalten werden, so sind die drei Arme 1, 2, 3 der Schwinghebel-Baugruppe voneinander entkoppelt und unabhängig voneinander um die Schwinghebel-Achse 4 verschwenkbar. Wird hingegen durch druckbe­ aufschlagte Hydraulikzufuhr über den Hydraulikkanal 8 der Koppel-Bolzen 7 des Armes 1 gemäß Pfeilrichtung 15 teil­ weise in die Aufnahmebohrung 16 des Armes 2 gepreßt, wo­ bei selbstverständlich auch der zugeordnete Rückstell- Bolzen 9 verschoben und dabei das Federelement 10 kompri­ miert wird, so wird hierdurch - da sich nunmehr der Kop­ pelbolzen 7 sowohl im Arm 1 als auch im Arm 2 befindet, der Arm 1 an den Arm 2 angekoppelt, so daß die beiden Arme 1, 2 nurmehr gemeinsam verschwenkt werden können. Unabhängig und frei verschwenkbar ist hingegen in diesem Stadium stets noch der Arm 3.

Alternativ oder gleichzeitig kann jedoch auch über den Hydraulikkanal 8 im Arm 3 druckbeaufschlagtes Hydraulik­ medium herangeführt werden, so daß ebenfalls der Koppel- Bolzen 7 im Arm 3 teilweise in die Aufnahmebohrung 16 des Armes 2 geschoben wird und hierbei ebenfalls den zugeord­ neten Rückstell-Bolzen 9 verschiebt und das zugeordnete Federelement 10 komprimiert. In diesem Falle ist alterna­ tiv oder auch ebenfalls der Arm 3 an den Arm 2 angekop­ pelt. Mit Rücknahme des Hydraulikdruckes in den Hydrau­ likkanälen 8 im Arm 1 und/oder Arm 3 wird diese Koppel­ verbindung wieder gelöst, da dann unter Wirkung des je­ weiligen Federelementes 10 der jeweilige Rückstell-Bolzen 9 den jeweiligen Koppel-Bolzen 7 wieder in den jeweiligen Arm 1, 3 in die gezeigte Position zurückschiebt.

Mit der gezeigten Schwinghebel-Baugruppe ist es somit nicht nur möglich, entweder die Arme 1, 3 unabhängig von­ einander zu betätigen oder nur den Arm 1 oder nur den Arm 3 oder auch beide Arme 1, 3 an den Arm 2 anzukoppeln, sondern darüber hinaus zeichnet sich diese Schwinghebel- Baugruppe auch noch durch eine äußerst kompakte Bauweise aus. Erzielt wird diese äußerst kompakte Bauweise zum einen dadurch, daß Bolzenelemente, nämlich die beiden Rückstell-Bolzen 9 inklusive der zugeordneten Federele­ mente 10 im wesentlichen innerhalb der Rolle 12 angeord­ net sind. Zum anderen wurde auch erkannt, daß es ausrei­ chend ist, lediglich die Kontaktfläche 12 des Armes 2 als Rolle auszubilden, während für die Kontaktflächen 11, 13 der Arme 1, 3 Gleitsteine ausreichend sind. Wie bereits erläutert, überdeckt nämlich der dem Arm 2 zugeordnete Nocken mit seinem Hubverlauf die Hubverläufe der den Ar­ men 1, 3 zugeordneten Nocken, so daß der Nocken des Armes 2 insbesondere im Hochdrehzahlbereich der Brennkraftma­ schine die nicht gezeigten Hubventile betätigen soll, während im Niedrigdrehzahlbereich der Brennkraftmaschine die Betätigung der Hubventile durch die den Armen 1, 3 zugeordneten Nocken erfolgen soll. Da somit die Arme 1, 3 bevorzugt in den höheren Drehzahlen der Brennkraftma­ schine an den Arm 2 angekoppelt werden - diese Ankoppe­ lung kann, wie nachfolgend erläutert wird, durchaus stu­ fenweise erfolgen - treten nennenswerte Ventilbetäti­ gungskräfte an der Kontaktfläche/Rolle 12 auch nur in diesen höheren Brennkraftmaschinen-Drehzahlen auf. Hier wirkt somit die Rolle in gewünschter Weise als ein die Reibungsverluste verminderndes Element. Bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen hingegen sind die Rei­ bungsverluste zwischen einem Nocken sowie der Kontaktflä­ che 11, 13 des zugeordneten Schwinghebel-Armes 1, 3 ohne­ hin relativ gering. Da diese Kontaktflächen 11, 13 aber nur bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen im Rah­ men der Ventilbetätigung wirksam werden, sind für diese Kontaktflächen 11, 13 keine Rollen erforderlich, sondern Gleitsteine durchaus ausreichend.

Wie bereits angedeutet, kann die Ankoppelung der Arme 1, 3 an den Arm 2 stufenweise erfolgen. Die Schaltlogik er­ möglicht dabei eine Kombination von Ventilabschaltung, Teilhub und Ventil-Vollhub. Bei einer Abkoppelung des Ar­ mes 1 von der Baugruppe ist das dazugehörige Ventil im wesentlichen abgeschaltet. Um jedoch eine Kraftstoffanla­ gerung vor dem Hubventil zu verhindern, ist es erforder­ lich, dieses Ventil um einen minimalen Betrag zu öffnen, was durch einen entsprechenden auf die schmale Kontakt­ fläche 11 des Armes 1 einwirkenden Nocken bewirkt wird. Bei einer Abkoppelung des Armes 3 führt das diesem Arm zugeordnete Ventil durch den zugeordneten Nocken, der auf die breitere Kontaktfläche 13 einwirkt, einen Teilhub aus. Dabei sind in einem unteren Drehzahl- und Lastbe­ reich der Brennkraftmaschine beide Arme abgekoppelt, so daß das erste Hubventil im wesentlichen (d. h. bis auf den minimalen Öffnungshub) abgeschaltet ist und das zweite Brennkraftmaschinen-Ventil einen Teilhub ausführt. In einem mittleren Drehzahl- und Lastbereich der Brenn­ kraftmaschine wird der Arm 3 an den Arm 2 angekoppelt, so daß nunmehr das zweite Ventil durch Einwirkung des dem Arm 2 zugeordneten Nockens auf die Rolle 12 einen Vollhub ausführt, während das erste Brennkraftmaschinen-Ventil weiterhin abgeschaltet bleibt. In einem oberen Drehzahl- und Lastbereich der Brennkraftmaschine wird zusätzlich der Arm 1 an den Arm 2 angekoppelt, so daß nun die beiden Brennkraftmaschinen-Ventile einen Vollhub entsprechend dem auf die Rolle 12 einwirkenden Nocken ausführen.

Zusammen mit einem Schwinghebel-Achsstück 17, auf dem die drei Arme 1, 2, 3 der Schwinghebel-Baugruppe gelagert sind, sowie zusammen mit zwei Lagerböcken 18 für das Schwinghebel-Achsstück 17 bilden diese Arme 1, 2, 3 eine Vormontageeinheit. Diese Vormontageeinheit kann über die Lagerböcke 18 somit als separate Baugruppe einfach mit einem nur bruchstückhaft gezeigten Zylinderkopf 19 einer Brennkraftmaschine verschraubt werden. Hierzu kann ein Haltebügel vorgesehen sein, der verhindert, daß diese Baugruppe bei Montagearbeiten auseinanderfällt. Dieser Haltebügel kann auch entfernbar sein.

Innerhalb dieser Schwinghebel-Baugruppe werden die Hydraulikkanäle 8 in den Armen 1, 3 über Hydraulikkanäle 20, 22 im Achsstück 17 bzw. im Lagerbock 18 mit Hydrau­ likmedium versorgt. Selbstverständlich ist es erforder­ lich, für jeden Arm 1, 3 einen eigenen Hydraulikkanal 20 sowie einen eigenen Hydraulikkanal 22 vorzusehen, wenn es - wie oben erläutert - möglich sein soll, jeden dieser Arme 1, 3 separat für sich an den Arm 2 anzukoppeln. Da­ her sind die beiden Hydraulikkanäle 20 im Schwinghebel- Achsstück 17 als voneinander getrennte, separate Stichkanäle ausgebildet. Jeder der beiden Stichkanäle bzw. Hydraulikkanäle 20 wird dabei über den ihm benach­ barten Lagerbock 18 bzw. den darin vorgesehenen Hydrau­ likkanal 22 mit Hydraulikmedium versorgt. Dabei sind die Hydraulikkanäle 20 der Lagerböcke 18 mit unterschiedli­ chen Versorgungskanälen 21, 23, die im Zylinderkopf 19 der Brennkraftmaschine im wesentlichen nebeneinanderlie­ gend verlaufen, verbunden, wie die Fig. 5, 6 zeigen. Der dem Arm 1 benachbarte Lagerbock 18 ist dabei mit seinem Hydraulikkanal 22 an den Versorgungskanal 21 angeschlos­ sen, während der dem Arm 3 benachbarte Lagerbock 18 mit seinem Hydraulikkanal 22 an den Versorgungskanal 23 ange­ schlossen ist. Jedoch kann dies sowie weitere Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (2)

1. Schwinghebel zur Betätigung zumindest zweier Hubven­ tile einer Brennkraftmaschine mit drei um eine ge­ meinsame Schwinghebel-Achse (4) getrennt verschwenk­ baren Armen (1, 2, 3), die jeweils eine Kontaktflä­ che (11, 12, 13) für einen Nocken aufweisen und durch Bolzenelemente (Koppel-Bolzen 7, Rückstell- Bolzen 9), die im wesentlichen parallel zur Schwing­ hebel-Achse (4) hydraulisch verschiebbar sind, ver­ bunden werden können, wobei zumindest eine der Kon­ taktflächen als drehbare Rolle (12) ausgebildet ist, innerhalb derer ein Bolzenelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden äußeren Armen (1, 3) jeweils ein separat hydraulisch beauf­ schlagbarer Koppel-Bolzen (7) vorgesehen ist, dem jeweils ein federbelasteter Rückstell-Bolzen (9), der im mittleren Arm (2) koaxial zur Rolle (12) an­ geordnet ist, zugeordnet ist.

2. Schwinghebel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:

• - die Schwinghebel-Arme (1, 2, 3) bilden mit einem Schwinghebel-Achsstück (17) sowie zwei Lagerböcken (18) für dieses Achsstück (17) eine Vormontageein­ heit
• - Hydraulikkanäle (8, 20, 22) zur Versorgung der Kop­ pel-Bolzen (7) sind über die Lagerböcke (18) und das Achsstück (17) und durch die äußeren Arme (1, 3) ge­ führt
• - die Nocken-Kontaktflächen (11, 13) der äußeren Arme (1, 3) sind als Gleitsteine ausgebildet.