DE102005006954A1

DE102005006954A1 - Schaltbarer Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005006954A1
Application number: DE102005006954A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. Seitz; Bodo Dipl.-Ing. Rörig
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2006-08-17
Also published as: WO2006087076A1; EP1848878B1; US7503300B2; EP1848878A1; US20080264368A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbarer Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Dessen Innenhebel (3) besitzt einenends einen längs verlagerbaren Kolben (6) als Koppelmittel. Dieser kann abschnittsweise in Eingriff mit einer Mitnehmerfläche (7) eines Außenhebels (2) gebracht werden und ist in seinem Koppelbereich sowie, ausgehend von seiner in Koppelrichtung liegenden Stirn (12), beispielsweise mit einer ansteigenden, radienhaften Profilierung (13) versehen. Gleichzeitig hat die Mitnehmerfläche (7) des Außenhebels (2) einen der Profilierung (13) folgenden, konusartigen Verlauf. Bei Kopplung liegt ein Kontaktpunkt (K) des Kolbens (6) an der Mitnehmerfläche (7) im Bereich einer halben Tiefe der Mitnehmerfläche (7). DOLLAR A Somit sind bei Kopplung wirkungsvoll unerwünschte "Kantenträger" vermieden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist, mit einem Außen- und einem zwischen dessen Armen verlaufenden und relativ zu diesem verschwenkbeweglichen Innenhebel, wobei an einem Ende eines der Hebel eine sich in Hebellängsrichtung erstreckende Bohrung mit einem Kolben appliziert ist, welcher Kolben mit seiner Oberseite abschnittsweise unter eine Mitnehmerfläche eines Endes des jeweils anderen Hebels schiebbar ist, so dass bei dieser Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein kleiner oder 0-Ventilhub generiert ist, wobei an einer Unterseite des Schlepphebels einenends eine Anlage für ein Gaswechselventil und anderenends eine Komplementärfläche für ein Abstützelement appliziert ist und wobei zumindest der im Entkoppelfall abschwenkende Hebel an seiner Oberseite von wenigstens einem Großhubnocken beaufschlagbar ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsgemäßer Schlepphebel geht aus der DE 103 18 295 A1 hervor. Dessen Kolben als Koppelmittel verläuft in einer Bohrung an einem Ende des Innenelements und kann für den Koppelfall abschnittsweise unter eine entsprechend komplementär ausgebildete Mitnehmerfläche eines Querbalkens des Außenhebels verlagert werden.

Aufgrund der Geometrie der Kopplung (konvex in konkav) sowie durch fertigungstechnische Ungenauigkeiten bzw. funktionsbedingte Spiele kann es während des Betriebes des Nockenfolgers im Koppelfall zu sogenannten „Kantenträgern" kommen. Diese sind unerwünscht und rühren vor allem daher, dass eine eingangs- oder ausgangsseitige Kante der Mitnehmerfläche bei Kopplung hauptsächlich trägt. Aufgrund dieser erhöhten und unerwünschten Kontaktpressungen kann es zu einem Einschlag im Koppelbereich kommen, so dass wiederum das Spiel der Kopplung vergrößert wird. Dieses Spiel muss jedoch in engen Toleranzgrenzen gehalten werden, um eine ordnungsgemäße Funktion des Ventiltriebs über dessen Lebensdauer hinweg zu garantieren. Unter Umständen kann es aufgrund der vorgenannten „Kantenträger" auch zu einem Abtrag von Spänen kommen, die zu einem Verklemmen des jeweiligen Kolbens führen können.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen schaltbaren Schlepphebel der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die nachteiligen „Kantenträger" mit einfachen Mitteln beseitigt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kolben in seinem Koppelbereich, sowie ausgehend von seiner in Koppelrichtung liegenden Stirn, entweder mit einer ansteigenden, radienhaften Profilierung oder mit einer abfallenden, radienhaften Profilierung versehen ist, wobei die Mitnehmerfläche des anderen Hebels der Profilierung konusartig folgt und wobei bei Kopplung ein Kontaktpunkt des Kolbens an der Mitnehmerfläche im Bereich einer halben Tiefe der Mitnehmerfläche liegt.

Alternativ wird diese Aufgabe durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 2 gelöst, wonach der Kolben glattzylindrisch dargestellt ist, wobei bei Kopplung dessen Kontaktpunkt an der Mitnehmerfläche im Bereich einer halben Tiefe der Mitnehmerfläche liegt und wobei die Mitnehmerfläche, ausgehend von dem Kontaktpunkt, beidseits mit einer abfallenden, radienhaften Profilierung versehen ist.

Somit liegt ein schaltbarer Schlepphebel vor, bei dem es aufgrund der erfindungsgemäßen, radienhaften Profilierung nicht mehr zu den eingangs genannten „Kantenträgern" kommt. Ein Kontaktpunkt des Kolbens an der Mitnehmerfläche soll dabei in etwa im Bereich einer halben Tiefe der Mitnehmerfläche liegen. Mit vom Schutzumfang der Erfindung eingeschlossen ist jedoch auch eine Lösung, bei der der vorgenannte Kontaktpunkt wenigstens nicht im Bereich der Kanten der Komplementärfläche an ihren Enden zu finden ist.

Somit liegt durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen im Koppelbereich quasi ein Punktkontakt vor, welcher sich nach Beginn des Betriebes des Ventiltriebs noch setzt. Der Konstrukteur wird hier ein entsprechendes Maß vorhalten.

Die vorgeschlagene Radienprofilierung am Kolben kann beispielsweise durch Gleit- oder Bandschleifen erzeugt werden.

Eine einfache Ausbildung der Mitnehmerfläche ist Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach soll diese beispielsweise als Einformung an einer Unterseite eines Querbalkens des jeweils anderen Hebels, beispielsweise des Außenhebels, dargestellt sein. Es ist jedoch auch denkbar und vorgesehen, die Mitnehmerfläche als Bestandteil einer Bohrung eines Querbalkens des jeweils anderen Hebels darzustellen.

Gemäß einer weiteren Konkretisierung der Erfindung ist es vorgesehen, die Bohrung mit dem Kolben im Innenhebel, oberhalb einer beispielsweise als kalottenförmige Einformung ausgebildeten Komplementärfläche für das Abstützelement, anzuordnen und den Kolben somit für dessen Koppelfall längs nach außen unter die entsprechende Mitnehmerfläche zu verlagern.

Schließlich ist es vorgeschlagen, die Bohrung für den Kolben im Innenhebel als Durchgangsbohrung zu fertigen. Diese Maßnahme ist fertigungstechnisch besonders günstig.

Die Erfindung ist zwar insbesondere bei Schlepphebeln mit dem Design „Längsverriegelung" einsetzbar, jedoch nicht ausschließlich. Gleichfalls bezieht sich der Schutzbereich auch auf schaltbare Schlepphebel mit einer so genannten „Querverriegelung" bzw. auf andere schaltbare Ventiltriebskomponenten wie Schwinghebeltriebe etc.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 Den erfindungsgemäßen Schlepphebel im Teillängsschnitt mit vergrößert dargestelltem Koppelbereich und die
2, 3 Varianten der Profilierung des Kolbens als Koppelmittel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 offenbart einen schaltbaren Schlepphebel 1, so wie er von seinem grundsätzlichen Aufbau in der eingangs genannten DE 103 18 295 A1 beschrieben ist. Als weitere Referenz wird an dieser Stelle die U.S. 5,544,626 genannt, bei der jedoch der Kolben in einer Bohrung des Außenhebels verläuft.
Der Schlepphebel 1 besteht aus einem Außenhebel 2, zwischen dessen nicht dargestellten Armen der hier lediglich im Bereich seines einen Endes 4 gezeigte Innenhebel 3 aufgenommen ist. Die Arme des Außenhebels 2 sind im Bereich ihres einen Endes 8 durch einen Querbalken 17 verbunden. Zu erkennen ist zudem, dass im Bereich des Endes 4 des Innenhebels 3, an dessen Unterseite 9, eine kalottenförmige Komplementärfläche 11 appliziert ist. Diese dient einer Lagerung des Innen- und somit des gesamten Schlepphebels 3, 1 auf einem Kopf eines zeichnerisch nicht dargestellten Abstützelements.
Oberhalb der Komplementärfläche 11 verläuft im Innenhebel 3 eine als Durchgangsbohrung ausgebildete Bohrung 5. In dieser sitzt im Entkoppelfall ein Kolben 6 als Koppelmittel. In sämtlichen Figuren ist der Kolben 6 in seiner Koppelstellung gezeigt. Dabei untergreift er mit seinem Außenmantel eine Mitnehmerfläche 7 des Querbalkens 17 des Außenhebels 2.
In der rechten Bildhälfte der 1 ist der Koppelbereich des Kolbens 6 vergrößert herausgezogen dargestellt. Gemäß der hier offenbarten Variante liegt ein glattzylindrischer Kolben 6 vor. Zu erkennen ist der Zustand bei Kopplung. Dabei ist die Mitnehmerfläche 7, ausgehend von dem Kontaktpunkt K, beidseits mit einer abfallenden, radienhaften Profilierung 15 versehen. Der Kontaktpunkt K liegt etwa im Bereich einer halben Tiefe bzw. hier bei einer halben Dicke des Querbalkens 17 der Mitnehmerfläche 7. Aufgrund dieser erfindungsgemäßen Profilierung kommt es bei Kopplung nicht mehr zu den eingangs genannten, nachteiligen „Kantenträgern".
Eine alternative Ausgestaltung gegenüber 1 offenbart 2. Demnach hat der Kolben 6 in seinem Koppelbereich eine abfallend radienhafte Profilierung 14. Diese beginnt von seiner in Koppelrichtung liegenden Stirn 12. Dabei ist der Bereich B_P der Profilierung zumindest über den Koppelabschnitt des Kolbens 6 gezogen. „R" steht dabei in allen Figuren für den Radius der Profilierung und „M" für dessen Mittelpunkt, der selbstverständlich auch anderenorts liegen kann. Die Mitnehmerfläche 7 folgt der Profilierung 14 etwa konusartig. Der Kontaktpunkt K liegt hier wiederum im Bereich einer halben Tiefe der Mitnehmerfläche 7.
Eine gegenüber 2 anders verlaufende Profilierung zeigt 3. Demnach hat der Kolben 6 an seinem Außenmantel, ausgehend von seiner äußeren Stirn 12, eine ansteigende, radienhafte Profilierung 13. Dieser liegt wiederum die konusartig folgende Mitnehmerfläche 7 gegenüber.
Sollte die Mitnehmerfläche 7 beispielsweise eine Bohrung wie eine Sackbohrung sein, so ist der Begriff „halbe Tiefe" auf den Einschubbereich des Kolbens 6 bei Kopplung bezogen.

1: Schlepphebel
2: Außenhebel
3: Innenhebel
4: Ende
5: Bohrung
6: Kolben
7: Mitnehmerfläche
8: Ende
9: Unterseite
10: nicht vergeben
11: Komplementärfläche
12: Stirn
13: Profilierung
14: Profilierung
15: Profilierung
16: Unterseite
17: Querbalken
M: Radiusmittelpunkt
K: Kontaktpunkt
B_P: Bereich Profilierung
R: Radius/Lotrechte

Claims

Schlepphebel (1) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist, mit einem Außen- und einem zwischen dessen Armen verlaufenden und relativ zu diesem verschwenkbeweglichen Innenhebel (2, 3), wobei an einem Ende (4) eines der Hebel (3 oder 2) eine sich in Hebellängsrichtung erstreckende Bohrung (5) mit einem Kolben (6) appliziert ist, welcher Kolben (6) mit seiner Oberseite abschnittsweise unter eine Mitnehmerfläche (7) eines Endes (8) des jeweils anderen Hebels (2, 3) schiebbar ist, so dass bei dieser Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein kleiner oder 0-Ventilhub generiert ist, wobei an einer Unterseite (9) des Schlepphebels (1) einenends eine Anlage für ein Gaswechselventil und anderenends eine Komplementärfläche (11) für ein Abstützelement appliziert ist und wobei zumindest der im Entkoppelfall abschwenkende Hebel (2, 3) an seiner Oberseite von wenigstens einem Großhubnocken beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) in seinem Koppelbereich sowie ausgehend von seiner in Koppelrichtung liegenden Stirn (12) entweder mit einer ansteigenden, radienhaften Profilierung (13) [3] oder mit einer abfallenden, radienhaften Profilierung (14) [2] versehen ist, wobei die Mitnehmerfläche (7) des anderen Hebels (2, 3) der Profilierung (13, 14) konusartig folgt und wobei bei Kopplung ein Kontaktpunkt (K) des Kolbens (6) an der Mitnehmerfläche (7) im Bereich einer halben Tiefe der Mitnehmerfläche (7) liegt.
Schlepphebel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) glattzylindrisch dargestellt ist, wobei bei Kopplung dessen Kontaktpunkt (K) an der Mitnehmerfläche (7) im Bereich einer halben Tiefe der Mitnehmerfläche (7) liegt und wobei die Mitnehmerfläche (7), ausgehend von dem Kontaktpunkt (K), beidseits mit einer abfallenden, radienhaften Profilierung (15) versehen ist [1].
Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfläche (7) entweder als Einformung an einer Unterseite (16) eines Querbalken (17) oder als Bestandteil einer Bohrung eines Querbalken (17) am Ende (8) des jeweils anderen Hebels (2, 3) vorliegt.
Schlepphebel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenhebel (3) mit der Anlage für das Gaswechselventil und der Komplementärfläche (11) für das Abstützelement versehen ist, wobei die Bohrung (5) mit dem Kolben (6) oberhalb oder seitlich der Komplementärfläche (11) für das Abstützelement im Innenhebel (3) verläuft.
Schlepphebel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (5) für den Kolben (6) im Innenhebel (3) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist.