DE9406211U1

DE9406211U1 - Schlepphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils

Info

Publication number: DE9406211U1
Application number: DE19949406211
Authority: DE
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1994-04-14
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2004-04-15
Also published as: DE19580325C1; WO1995028556A1; JPH09512076A

Description

INA Wälzlager Schaeffier KG, 91072 Herzogenaurach

ANR 17 17 332

2597-11-DE

Schlepphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils

Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der trieblich zwischen einem Steuernocken und dem Gaswechselventil angeordnet und vorzugsweise in einem mittleren Bereich von dem Steuernocken beaufschlagt ist, wobei der Schlepphebel einenends mit dem Gaswechselventil im Hubsinn kommuniziert und anderenends am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine mittels eines Lagermittels schwenkbeweglich fixiert ist.

Ein derartiger Nockenfolger ist aus der DE-A 41 18 287 vorbekannt. Bei diesem können über einen zweigeteilten Schlepphebel, welcher von zwei Nocken mit unterschiedlichen Konturen beaufschlagt wird, unterschiedliche Ventilhübe erzielt werden. Nachteilig bei dieser gattungsbildenden Ausgestaltung ist es, daß zwei Schlepphebel erforderlich sind, welche von zwei Steuernocken beaufschlagt werden, um unterschiedliche Hubverläufe für das beaufschlagte Gaswechselventil zu erzielen. Somit ist der Bauaufwand für eine derartige Ventilbetätigungsvorrichtung erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die aufgeführten Nachteile beseitigt sind, und bei der insbesondere über einen einfach aufgebauten Ventiltrieb unterschiedliche Ventilhübe realisiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst:

2597-11-DE 2

Der von einem eine einzige Hubkontur aufweisenden Steuernocken beaufschlagte Schlepphebel ist über sein Lagermittel zumindest mittelbar mit einer Längsführung verbunden, die in etwa parallel zur Axial!inie des Gaswechselventils verläuft;
5

dem Schlepphebel sind Kuppelmittel zugeordnet, welche in einer ersten Kuppelstufe einen die Lagermittel aufnehmenden Lagerbock derart mit der Längsführung kuppeln, daß der Schlepphebel bei anlaufendem Steuernocken eine maximale Schwenkbewegung um das an der Längsführung festgelegte Lagermittel ausführt;

in einer zweiten Kuppelstufe der Kuppelmittel ist der Lagerbock über die Kuppelmittel derart mit dem Schlepphebel verbunden, daß beide gemeinsam eine Axialbewegung an der Längsführung mit einem vollständigen Nockenhub ausführen, wobei ein während des Hubverlaufs am Gaswechselventil erzielter Öffnungsquerschnitt kleiner ist als in der ersten Kuppelstufe;

in einer dritten Kuppelstufe der Kuppelmittel sind sowohl der Lagerbock von einer Anlenkung an der Längsführung als auch der Schlepphebel vom Lagerbock entkuppelt, so daß der Schlepphebel eine Leerhub-Schwenkbewegung um seinen Aufstandspunkt am Gaswechselventil vollzieht und dieses geschlossen bleibt.

Somit können durch die hier aufgezeigten erfindungsgemäßen Mittel zumindest zwei unterschiedliche Ventilhübe über einen Schlepphebel hergestellt werden, der von lediglich einem Steuernocken einer Hubkontur beaufschlagt ist. Durch die alternative Kuppelstufe ist zusätzlich ein Leerhub der gesamten Vorrichtung erzielbar, so daß das Gaswechselventil in der beschriebenen Art und Weise geschlossen bleibt. Letztere Variante ist insbesondere für Ventilabschaltungen bei Mehrventiltechnik, speziell bei Teillast- oder Leerlaufbetrieb der jeweiligen Brennkraftmaschine, vorgesehen. Durch die hier aufgezeigten Ausgestaltungen kann auf bisher ausgeführte Schlepphebel und Nockenwellen zurückgegriffen werden. Auch sind weitere Kuppelstufen mit in den Schutzumfang dieser Erfindung einbezogen. Hierzu kann es vorgesehen sein, den Schlepphebel in der Art, wie zur ersten Kuppelstufe beschrieben, mit

> a a a a a a a

2597-11-DE 3

der Längsführung an einem an ihr vorbestimmten Höhenabschnitt zu befestigen. Auch können weitere Ventilhübe durch höhenverteilt am Lagerbock und/oder Schlepphebel angeordnete Kuppelstufen für die Kuppelmittel erzielt werden. Denkbar ist es auch, einen Nockenabgriff am Schlepphebel über einen nicht näher dargestellten Rollenabgriff oder eine ähnliche Verbindung zu erzielen, jedoch ist ebenfalls an einen Gleitabgriff gedacht.

In Konkretisierung der Erfindung geht es aus Anspruch 2 hervor, daß die Längsführung als fest mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbundene, sich in Nockenrichtung erstreckende, Säule hergestellt ist, die von dem gegenüber der Säule axial beweglichen Lagerbock umgeben ist, daß im Lagerbock und Schlepphebel je eine zum Lagermittel parallele Bohrung verläuft, die in einer Schwenkstellung des Schlepphebeis zum Lagerbock, bevorzugt während eines Nockengrundkreises, zueinander fluchten und daß in den Bohrungen ein längsverschieblicher Kolben als Kuppelmittel verläuft. Die Ausbildung der Säule zur Führung des Lagermittels ist hierbei geometrisch frei. Über diese Säule als Längsführung wird die Hubbewegung des Schlepphebels gemäß der zweiten Kuppel stufe garantiert. Diese Hubbewegung entspricht der maximalen Auslenkung des Steuernockens und ist kleiner als die während der ersten Kuppelstufe erzielte Hubbewegung des Schlepphebels, hervorgerufen durch das erzielte Übersetzungsverhältnis.

Der Kolben wird in nicht näher beschriebener Art und Weise vorteilhaft durch Hydraulikmittel aus dem Zylinderkopf heraus angesteuert und kann in eine seiner Bewegungsrichtungen über eine mechanische Feder angedrückt sein. Denkbar ist es jedoch auch, diesen Kolben mechanisch, elektromechanisch, magnetisch oder in ähnlich geeigneter Art und Weise zu betätigen. Auch sind. Kombinationsmöglichkeiten derartiger Betätigungsformen denkbar. Für die dritte Kuppel stufe ist es vorgesehen, den Schlepphebel an seinem unteren, abgeschwenkten Totpunkt zu halten und somit zumindest teilweise außer Kontakt mit dem Steuernocken zu bringen. Zu diesem Halten sind die eingangs beschriebenen Kuppelmittel vorgesehen. Durch diese Lösung ist mit einer zusätzlichen Reibungsverminderung im erfindungsgemäßen Ventiltrieb zu rechnen.

2597-11-DE 4

In Ausgestaltung der Erfindung geht es aus Anspruch 3 hervor, daß es vorgesehen ist, im Lagerbock einen "Totraum" für den Kolben als Kuppelmittel zu schaffen. Durch diesen Totraum ist in einfacher Art und Weise die Schwenkbeweglichkeit des Schlepphebels um seinen Aufstandspunkt am Gaswechselventil für die alternative Kuppelstufe gewährleistet. Denkbar ist es für diesen Betriebszustand jedoch auch, den Kolben als Kuppelmittel vollständig in seiner Bohrung im Schlepphebel zu integrieren.

Aus den Ansprüchen 5 und 6 geht es hervor, den Lagerbock gegenüber dem Zylinderkopf über wenigstens eine Druckfeder abzustützen. Über diese Druckfeder ist garantiert, daß der Schlepphebel während der alternativen Kuppel stufe in ständigem Nockenkontakt gehalten wird bzw. zur Erzielung weiterer Kuppelstufen in seinen oberen Totpunkt mit dem Lagerbock geschoben wird. Denkbar und vorgesehen ist es auch, daß diese Druckfeder, bzw. ein anderes geeignetes druckausübendes Mittel, zwischen dem Schlepphebel und dem Lagerbock appliziert wird.

Eine einfache Möglichkeit einer Verbindung des Schlepphebels mit dem Lagerbock und somit mittelbar mit der Säule ist erfindungsgemäß über einen Bolzen vorgesehen. Anstatt des Bolzens ist auch an eine Kugel-Kalotten-Verbindung oder eine Verbindung über ein an sich bekanntes Wälzlager gedacht worden.

Schließlich geht es aus Anspruch 8 hervor, den Schlepphebel oder den Lagerbock aus einem Leichtbauwerkstoff herzustellen. Durch diese Maßnahme sind die oszillierenden Massen im Ventiltrieb zusätzlich verringert, was zu einer Verminderung der Reibleistung führt.

Für die Verbindung des Schlepphebels gemäß seiner ersten und zweiten Kuppelstufe können auch separate Kuppelmittel vorgesehen sein. Zudem ist es denkbar, den Schlepphebel für seine erste Kuppel stufe durch separate Verriegelungselemente zu positionieren. Diese können beispielsweise aus nicht näher dargestellten und unter den Lagerbock geschobenen Distanzstücken bestehen. Denkbar ist es auch, den erfindungsgemäßen Schlepphebel als Traversen- oder Gabelschlepphebel auszubilden, welcher sodann auf mehrere Gaswechsel ventile gleichzeitig

2597-11-DE 5

einwirkt. Auch können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht näher beschriebene hydraulisch wirkende Spielausgleichsmittel eingebaut sein. Zur Verminderung der Reibung und Verbesserung der Verschleißbeständigkeit der gesamten Vorrichtung ist es denkbar, die Bohrungen für den Verriegelungskolben mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht zu versehen bzw. eine zusätzliche Büchse aus einem verschleißarmen Material einzusetzen. Die Druckfeder nach Anspruch 6 und 7 kann so bemessen sein, daß sie in ihrem "ausgefahrenen" Zustand kraftlos in bezug auf das gesamte System ist.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zum Ausgestaltungsbeispiel Offenbarten.

Zweckmäßigerweise ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie der Figur 2 und

Figur 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 1 und eine Schnittansicht nach der Schnittlinie der Figur 1.

Der Figur 1 ist ein Schlepphebel 1 für den Fachmann entnehmbar. Dieser ist trieblich zwischen einem Steuernocken 2 einer Nockenwelle und einem Gaswechselventil 3 positioniert. Der Schlepphebel 1 wird vorzugsweise in einem mittleren Bereich 4 seiner einen Stirnfläche 5 von dem Steuernocken 2 beaufschlagt. Anderenends des Gaswechselventils 3 ist der Schlepphebel 2 an einem Zylinderkopf 6 der Brennkraftmaschine über ein Lagermittel 7 schwenkbeweglich fixiert. Vom Zylinderkopf 6 erstreckt sich in Nockenrichtung eine Säule 8. Der Schlepphebel 1 ist über sein Lagermittel 7 mit einem gegenüber der Säule 8 längsbeweglichen Lagerbock 9 verbunden. Das Lagermittel 7 ist bei dieser Ausgestaltung als Bolzen hergestellt.

2597-11-DE 6

Der Lagerbock 9 ist in Nockenrichtung durch die Kraft einer Druckfeder 11 beaufschlagt, weiche sich am Zylinderkopf 6 abstützt. Zusätzlich verläuft im Lagerbock 9 und Schlepphebel 1, wie der Figur 2 zu entnehmen ist, je eine Bohrung 12, 13. Diese Bohrungen 12, 13 fluchten in einer Schwenkstellung des Schlepphebels 1 zum Lagerbock 9, bevorzugt während einer Nockengrundkreisphase, zueinander. Die Bohrung 12 des Lagerbocks 9 ist einenends durch einen nicht näher beschriebenen Stopfen 14 verschlossen. In den Bohrungen 12, 13 verläuft, wie nachfolgend für die verschiedenen Betriebssituationen des Schlepphebels 1 beschrieben, ein längsbeweglicher Kolben 15 als Kuppelmittel. Dieser Kolben 15 ist in Figur 2 in seinen drei Kuppelstufen (siehe Anspruch 1) dargestellt. Die Kolbenbezeichnung für die jeweilige Kuppelstufe stimmt in Figur 2 mit der Bezeichnung der jeweiligen Kuppe!stufe gemäß Anspruch 1 überein. Für eine erste Kuppelstufe ist der Kolben 15b derart in der Bohrung 12 des Lagerbocks 9 angeordnet, daß er zugleich in einer Tangentialnut 16 der Säule 8 verläuft. Somit führt der Schlepphebel 1 eine maximale Schwenkbewegung um sein Drehzentrum am Lagermittel 7 aus.

Für eine zweite Kuppelstufe verläuft der Kolben 15c zugleich in beiden Bohrungen 12, 13 des Lagerbocks 9 und Schlepphebels 1. Durch diese Ausgestaltung vollzieht der Schlepphebel 1 mit seinem Lagerbock 9 bei anlaufendem Steuernocken 2 eine Bewegung in nockenferne Richtung entlang der Säule 8. Ein am Gaswechselventil 3 erzielter Hub ist kleiner als der während der ersten Kuppelstufe erzielte, da nicht das obengenannte Übersetzungsverhältnis vorliegt.

In einer alternativen Kuppelstufe verläuft der Kolben 15d in einem "Totraum" des Lagerbocks 9 derart, daß er zugleich außer Eingriff mit der Tagentialnut 16 der. Säule 8 und der Bohrung 13 des Schlepphebels 1 ist. Durch diese Ausgestaltung vollzieht der Schlepphebel 1 bei Nockenbeaufschlagung eine Schwenkbewegung um seinen Aufstandspunkt 17 (siehe Figur 1) am Gaswechselventil 3. Da die Kraft der Druckfeder 11, welche auf den Lagerbock 9 in Nockenrichtung wirkt, geringer als die Kraft eines Schließmittels für das Gaswechselventil 3 ist, bleibt das Gaswechselventil 3 somit geschlossen. Ein Wechsel der Kuppelstufen wird vorzugsweise in einer Grundkreisphase des Steuernockens 2 voll-

2597-11-DE 7

zogen. Eine weitere Hubvariation kann beispielsweise durch längenverteilte Tangentialnuten 16 an der Säule 8 hergestellt werden. Eine Ansteuerung des Kolbens 15 als Kuppelmittel erfolgt in nicht näher dargestellter Weise über Hydraulikmittel aus dem Zylinderkopf 6 heraus. Denkbar ist es hierfür, zumindest eine Axialbohrung in der Säule 8 vorzusehen. Eine Rückstellung in zumindest eine Kuppelstufe kann auch durch die Kraft wenigstens einer Druckfeder (nicht dargestellt) realisiert werden.

·· ■

2597-11-DE

Bezugszeichen

1 Schlepphebel 10 nicht vergeben

2 Steuernocken 11 Druckfeder, Druckmittel

3 Gaswechselventil 12 Bohrung

4 Bereich 13 Bohrung

5 Stirnfläche 14 Stopfen

6 Zylinderkopf 15 Kolben, Kuppelmittel

7 Lagermittel 16 Tangentialnut

8 Säule, Längsführung 17 Aufstandspunkt

9 Lagerbock

Claims

* &idigr; &idigr; **&idigr; INA Wälzlager Schaeffler KG, 91072 Herzogenaurach ANR 17 17 332 2597-11-DE Ansprüche

1. Schlepphebel (1) zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils (3) in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der trieblich zwischen einem Steuernocken (2) und dem Gaswechselventil (3) angeordnet und vorzugsweise in einem mittleren Bereich (4) von dem Steuernocken (2) beaufschlagt ist, wobei der Schlepphebel (1) einenends mit dem Gaswechselventil (3) im Hubsinn kommuniziert und anderenends am Zylinderkopf (6) der Brennkraftmaschine mittels eines Lagermittels (7) schwenkbeweglich fixiert ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der von einem eine einzige Hubkontur aufweisenden Steuernocken (2) beaufschlagte Schlepphebel (1) ist über seine Lagermittel (7) zumindest mittelbar mit einer Längsführung (8) verbunden, die in etwa parallel zur Axiallinie des GaswechselventiIs (3) verläuft;

b) dem Schlepphebel (1) sind Kuppelmittel (15) zugeordnet, welche in einer ersten Kuppelstufe (15b) einen die Lagermittel (7) aufnehmenden Lagerbock (9) derart mit der Längsführung (8) kuppeln, daß der Schlepphebel (1) bei anlaufendem Steuernocken (2) eine maximale Schwenkbewegung um das an der Längsführung (8) festgelegte Lagermittel (7) ausführt;

c) in einer zweiten Kuppelstufe (15c) der Kuppelmittel (15) ist der Lagerbock (9) über die Kuppelmittel (15) derart mit dem Schlepphebel (1) verbunden, daß beide gemeinsam eine Axialbewegung an der Längsführung (8) mit einem vollständigen Nockenhub ausführen, wobei ein während des Hubverlaufes am Gaswechselventil (3) erzielter Öffnungsquerschnitt kleiner ist als in der ersten Kuppelstufe;

2597-11-DE 2

d) in einer dritten Kuppelstufe (15d) der Kuppelmittel (15) sind sowohl der Lagerbock (9) von einer Anlenkung an der Längsführung (8) als auch der Schlepphebel (1) vom Lagerbock (9) entkuppelt, so daß der Schlepphebel (1) eine Leerhub-Schwenkbewegung um seinen Aufstandspunkt (17) am Gaswechselventil (3) vollzieht und dieses geschlossen bleibt.

2. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung (8) als fest mit dem Zylinderkopf (6) der Brennkraftmaschine verbundene, sich in Nockenrichtung erstreckende, Säule hergestellt ist, welche von dem gegenüber ihr axial beweglichen Lagerbock (9) umgeben ist, daß im Lagerbock (9) und Schlepphebel (1) je eine zum Lagermittel (7) parallele Bohrung (12, 13) verläuft, die in einer Schwenkstellung des Schlepphebels (1) zum Lagerbock (9), bevorzugt während eines Nockengrundkreises, zueinander fluchten und daß in den Bohrungen (12, 13) ein längsverschieblicher Kolben als Kuppelmittel (15) verläuft.

3. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (12) des Lagerbocks (9) zwischen Säule (8) und Schlepphebel

(1) eine Tiefe aufweist, die zumindest der Länge des Kolbens als Kuppelmittel (15) entspricht, so daß in der alternativen Kuppelstufe ein "Totraum" für den Kolben als Kuppelmittel (15) geschaffen ist.

4. Nockenfolger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Säule (8) zumindest eine Ausnehmung/Tangentialnut (16) vorgesehen ist, in welche der Kolben als Kuppelmittel (15) im Kuppelfall derart eingreift, daß er zugleich in der Bohrung (12) des Lagerbocks (9) verläuft.

5. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (9) gegenüber dem Zylinderkopf (6) über ein Druckmittel (11) abgestützt ist.

6. Schlepphebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (11) als zumindest eine Druckfeder ausgelegt ist, deren

2597-11-DE 3

resultierende Federkraft geringer als die Kraft eines das Gaswechselventil (3) im Schließsinn beaufschlagenden Druckmittels ist.

7. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagermittel (7), welches den Schlepphebel (1) mit dem Lagerbock (9) verbindet, als Bolzen ausgebildet ist.

8. Schlepphebel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Bauteile (1, 8) aus einem Leichtbau- und/oder polymeren Werkstoff hergestellt ist.