-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine und einen variablen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 9 näher definierten Art.
-
Aus
DE 10 2017 101 792 A1 ist ein variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors mit mehreren schaltbaren Schlepphebeln bekannt, die jeweils einen Primär- und einen Sekundärhebel aufweisen, wobei letzterer schwenkbar am Primärhebel gelagert ist. Primär- und Sekundärhebel sind durch ein durch eine Verstellvorrichtung verstellbares Koppelelement koppelbar, das mittels eines in einer Querbohrung axialbeweglichen Schaltbolzen verschiebbar ist. Dieser ist mit einem stabförmigen Verbindungselement verbunden ist, welches seinerseits mit einer durch einen Linearaktor längsverschiebbaren Schaltstange in Stellverbindung gekoppelt ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltung der Umstand aus, dass beim Betätigen des Schaltbolzens das stabförmige Verbindungselement sich an der Verbindung mit dem Schaltbolzen um die Verschiebeachse desselben leicht verdrehen kann, wodurch es zu einer Fehlschaltung und infolgedessen zu Betriebsstörungen kommen kann. Zudem erfordert die Anbindung des Verbindungselements an die Schaltstange eine aufwendige Montage.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Schlepphebel und einem Ventiltrieb der vorgenannten Art die Betriebssicherheit zu verbessern und die Montage zu erleichtern.
-
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
-
Es wird ein schaltbarer Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Verriegelungsmechanismus vorgeschlagen, der durch ein Schaltelement schaltbar ist, das in einer zwischen den Hebellängsseiten verlaufenden Querbohrung verschiebbar angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist ein Schaltarm zur Übertragung einer Verschiebebewegung auf das Schaltelement vorgesehen, der an einem freien Ende des Schaltelements formschlüssig drehfest aufgesteckt ist. Durch die Formschlussverbindung wird eine einfach aufgebaute verdrehgesicherte Verbindung zwischen Schaltarm und Schaltelement erreicht. Eine ungewollte Verdrehung des Schaltarms um die Verschiebachse des Schaltelements beim Schalten ist auf diese Weise sicher vermeidbar und die Verschiebebewegung vom Schaltarm auf das Schaltelement betriebssicher übertragbar. Fehlschaltungen und Betriebsstörungen werden sicher vermieden. Zudem kann durch den Schaltarm die Anbindung einer diesen betätigenden Aktorik hinsichtlich des Aufbaus und der Montage vereinfacht werden.
-
Ein einfach herstell- und montierbare Formschlussverbindung zwischen Schaltarm und Schaltelement ist erreichbar, wenn ersterer mit einer Befestigungsöffnung mit zumindest einer am Innendurchmesser derselben gebildeten Abflachung an einer korrespondierenden Abflachung am Außendurchmesser des freien Endes des Schaltelements formschlüssig anliegt.
-
Dabei ist es von Vorteil, wenn an der Befestigungsöffnung ein am Schaltarm in Verschieberichtung vorstehenden rohrförmigen Ansatz vorgesehen ist, der am Innendurchmesser die Abflachung bildet, wobei der Schaltarm an der Befestigungsöffnung mit dem Ansatz am freien Ende des Schaltelements aufgesteckt ist und mit der Abflachung an der korrespondierenden Abflachung am freien Ende des Schaltelements flächig anliegt.
-
Denkbar ist auch, dass der Schaltarm mit einer ringförmigen Befestigungsöffnung mit einem am Innendurchmesser ausgebildeten Mehrkantprofil an einem am freien Ende des Schaltelements am Außendurchmesser gebildeten korrespondierenden Mehrkantprofil formschlüssig aufgesteckt ist.
-
Es ist auch von Vorteil, wenn der Schaltarm quer am Schaltelement abstehend eine konvexe Kontaktfläche aufweist, an der eine Verschiebebewegung parallel zur Verschiebeachse des Schaltelements in der Querbohrung auf den Schaltarm zur Betätigung übertragbar ist. Hierdurch ist an der Kontaktfläche ein Punktkontakt mit einem definierten Angriffspunkt zur Betätigung erreichbar. Eine Verkippung bei der Betätigung wird so sicher vermieden.
-
Die Montage kann erleichtert werden, wenn der Schaltarm an einem vom Schaltelement abstehenden freien Ende leicht in Verschieberichtung abgewinkelt ausgeführt ist. Auf diese Weise kann bei der Montage einer am abgewinkelten Ende angreifenden Aktorik diese geführt und eine Fehlmontage vermieden werden.
-
Der Schaltarm ist vorzugsweise einteilig ausgeführt. Er ist aus Blech, insbesondere durch Biegen und Stanzen, kostengünstig herstellbar.
-
Ein größerer Freigang zur Montage am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine wird erreicht, wenn der Schaltarm in einem zwischen seinen Enden gelegenen mittleren Bereich mit einer Kröpfung parallel zur Verschiebeachse ausgeführt ist.
-
Die Montage kann weiter vereinfacht werden, wenn der Schaltarm am freien Ende des Schaltelements aufgepresst ist. Alternativ ist auch eine Schweißverbindung möglich.
-
Der Schaltarm kann in besonders einfacher Weise aus Blech durch Biegen und Tiefziehen hergestellt werden.
-
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Schaltarm als Federarm biegeelastisch in Verschieberichtung ausgeführt ist. Auf diese Weise ist eine Speicherung einer axialen Verschiebebewegung zum Schalten und/oder ein Toleranzausgleich am Schlepphebel möglich. Hierdurch wird ein Verklemmen des Schlepphebels im Betrieb vermieden.
-
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch einen variablen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine gelöst. Dieser umfasst zumindest einen schaltbaren Schlepphebel mit einem Verriegelungsmechanismus, der durch ein Schaltelement schaltbar ist, das in einer zwischen den Hebellängsseiten verlaufenden Querbohrung verschiebbar angeordnet ist. Hierbei ist der Schlepphebel an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine schwenkbeweglich abgestützt und von einer Nockenwelle mit einer Nockenhubbewegung antreibbar, wobei die Nockenwelle über zumindest einen Nockenwellenträger am Zylinderkopf abgestützt ist. Erfindungsgemäß weist der Schlepphebel einen Schaltarm zur Übertragung einer Verschiebebewegung zum Schalten des Schaltelements auf, der einerseits drehfest an das Schaltelement angebunden ist und andererseits zur Betätigung über eine Trennebene zwischen Zylinderkopf und Nockenwellenträger hinausragt. Hierdurch wird eine verdrehgesicherte Anbindung des Schaltarms an das Schaltelement und zugleich die Kontaktstelle zur Betätigung des Schlepphebels oder der Schlepphebel auf eine frei zugängliche Zone oberhalb der Trennebene, d.h. außerhalb vom Zylinderkopf, verlegt, wodurch mehr Freiraum zur Montage erreicht wird.
-
Bevorzugt weist der variablen Ventiltrieb einen oder mehrere schaltbare Schlepphebel nach einem der oben beschriebenen Ansprüche auf.
-
Figurenliste
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 bis 4 einen erfindungsgemäßen schaltbaren Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine,
- 5 einen erfindungsgemäßen variablen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine.
-
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
-
Der in 1 bis 4 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße schaltbare Schlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist einen sogenannten Primärhebel 1 und einen an diesem schwenkbeweglich abgestützten sogenannten Sekundärhebel 2 auf. An einem abstützseitigen Hebelendbereich ist der Primärhebel 1 an der Hebelunterseite über eine kalottenförmige Auflage 3 an der Brennkraftmaschine, insbesondere einem Zylinderkopf derselben, schwenkbeweglich abstützbar. Primär- und Sekundärhebel 1, 2 sind zum Schalten durch einen in einem Gehäuseabschnitt 4 am abstützseitigen Hebelendbereich des Primärhebels 1 integrierten Verriegelungsmechanismus 5 koppelbar. Dieser ist durch ein Schaltelement 8 schaltbar, das in einer zwischen den Hebellängsseiten des Primärhebels 1 durchgehend verlaufenden Querbohrung 6 entlang einer Verschiebeachse 7 verschiebbar angeordnet ist. Die Querbohrung 6 verläuft dabei senkrecht zur Hebellängsachse. Das Schaltelement 8 ist als zylindrischer Bolzen und an einer Oberseite mit einer Abflachung 14 plan ausgeführt. Es ragt mit einem am Außendurchmesser an einem Absatz 9 nach radial innen abgesetzten äußeren freien Ende 10 aus der Querbohrung 5 an einer Hebellängsseite des Primärhebels 1 heraus.
-
Am betätigungsseitigen äußeren freien Ende 10 des Schaltelements 8 ist ein Schaltarm 11 axial aufgesteckt und steht am Schaltelement 8 mit einem freien Ende 40 zur Betätigung rechtwinklig zur Verschiebeachse 7 ab. Der Schaltarm 11 dient als Verschiebearm zur Übertragung einer Verschiebebewegung zum Schalten des Schaltelements 8. Er bildet an einem befestigungsseitigen Ende des Schaltarms 11 eine Befestigungsöffnung 12 mit einem in Verschieberichtung des Schaltelements 8 vorstehenden rohrförmigen Ansatz 13, mit dem er am freien Ende 10 des Schaltelements 8 aufgesteckt ist. Am Innendurchmesser des Ansatzes 13 und am Außendurchmesser des betätigungsseitigen freien Endes 10 des Schaltelements 8 sind korrespondierende Abflachungen 14, 15 ausgebildet. Die Abflachung 15 erstreckt sich am Innendurchmesser des Ansatzes 13 ausgehend von der Befestigungsöffnung 12 bis zum inneren Ende des ersteren. Der Schaltarm 11 ist mit dem Innendurchmesser des Ansatzes 13 und der an diesem ausgebildeten Abflachung 15 am Außendurchmesser des betätigungsseitigen freien Endes 10 des Schaltelements 8 und an der Abflachung 14 desselben aufgepresst. Dabei liegt der Schaltarm 11 mit der Abflachung 15 des Ansatzes 13 an der Abflachung 14 des Schaltelements 6 flächig an und ist auf diese Weise durch die Abflachungen 14, 15 gegen eine Verdrehung um die Verschiebeachse 7 formschlüssig gesichert. Dabei greift der Ansatz 13 in die Querbohrung 6 ein, wobei der Absatz 9 am Schaltelement 8 bei der Montage des Schaltarms 11 als Anschlag in Verschieberichtung für das innere stirnseitige Ende des Ansatz 13 dient. Am Absatz 9 ist zugleich das Schaltelement 8 an einer in die Querbohrung 6 einpressten Buchse 42 gegen ein Herausfallen aus ersterer gesichert. Die Buchse 42 umfasst mit dem Innendurchmesser den Außendurchmesser des Ansatzes 13.
-
Der Schaltarm 11 bildet an seinem am Schaltelement 8 abstehenden freien Endabschnitt nahe dem freien Ende 40 eine kreisrunde Kontaktfläche 16 zur Übertragung einer Verschiebebewegung zur Betätigung des Schaltarms 11 (1 bis 4). An dieser kann beispielsweise eine Aktorik zur Übertragung einer Schubbewegung zur Betätigung des Schaltarms 11 angreifen (5). Die Kontaktfläche 16 ist an der in Verschieberichtung hebelabgewandten Außenseite konvex ausgeführt. Der Schaltarm 11 ist so an der Kontaktfläche 16 in Punktkontakt mit einem definierten Angriffspunkt betätigbar.
-
Am freien Ende 40 ist der Schaltarm 11 leicht in Verschieberichtung zum Hebelinneren hin abgewinkelt ausgeführt (1 bis 4). Das abgewinkelte Ende dient als Montagehilfe bei der Montage einer Aktorik am Ende 40 des Schaltarms 11 (5). Am abgewinkelten Ende 40 kann die Aktorik an der in Verschiebrichtung gelegenen Außenseite des Schaltarms 11 bis zur Kontaktfläche 16 geführt werden. Auf diese Weise wird eine Fehlmontage an der von der Kontaktfläche 16 in Verschieberichtung abgewandten Innenseite des Schaltarms 11 sicher vermieden.
-
In einem zwischen dem befestigungsseitigen Ende mit der Befestigungsöffnung 12 und dem freien Ende 40 gelegenen mittleren Bereich ist der Schaltarm 11 mit einer Kröpfung 41 parallel zur Verschiebeachse 6 hebelzugewandt ausgeführt (1 bis 4). Hierdurch wird mehr Freigang im Bereich des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine geschaffen (5).
-
5 und 6 zeigen einen variablen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, der zwei erfindungsgemäß jeweils mit einem Schaltarm 11 ausgeführte schaltbare Schlepphebel 17, 18 aufweist. Diese sind jeweils mit der kalottenförmigen Auflage 3 an der Hebelunterseite des abstützseitigen Hebelendbereichs über ein Abstützelement 19, 20 am Zylinderkopf 21 der Brennkraftmaschine schwenkbeweglich abgestützt. Über jeweils eine Nockenrolle 22, 23 der Schlepphebel 17, 18 ist an der jeweiligen Hebeloberseite eine Nockenhubbewegung von einer Nockenwelle 24 abgreifbar, die über zwei Nockenwellenträger 25, 26 mit Schraubenverbindungen 27, 28 am Zylinderkopf 21 abgestützt ist. An den Schraubenverbindungen 27, 28 verläuft senkrecht zur Bildebene eine durch eine gestrichelte Linie angedeutete Trennebene 29 zwischen Nockenwellenträger 25, 26 und Zylinderkopf 21. Die Schlepphebel 17, 18 sind jeweils durch eine am jeweiligen Schaltarm 11 angreifende Aktorik schaltbar. Der Kontaktpunkt zwischen dieser und der jeweiligen Kontaktfläche 16 am Schaltarm 11 ist in der Bildebene oberhalb der Trennebene 29 zur Nockenwelle 24 hin angeordnet, d.h. er liegt oberhalb des Zylinderkopfs 21. Die Aktorik weist ein parallel zur Nockenwelle 24 verschiebbar angeordnetes Schubelement 30 und einen an diesem befestigten Schaltbügel 31 auf. Das Schubelement 30 ist als Schubleiste ausgeführt und parallel zur Nockenwelle 24 angeordnet. Hierbei ist das Schubelement 30 mit dem Schaltbügel 31 parallel zur Verschiebeachse 7 der jeweiligen Schaltelemente 8 verschiebbar angeordnet. Schubelement 30 und Schaltbügel 31 können ein von einem nicht dargestellten Aktor mit einer Schubbewegung antreibbares Betätigungsmodul bilden.
-
Der einteilig ausgeführte Schaltbügel 31 umfasst zwei jeweils an einem axialen Ende des ersteren rechtwinklig an diesem abstehend einteilig angeschlossene Schaltfinger 32, 33. Diese sind jeweils einem Schlepphebel 17, 18 zum Schalten zugeordnet. Die Schaltfinger 32, 33 sind jeweils mit einem freien Ende der jeweiligen Kontaktfläche 16 des Schaltarms 11 in Verschieberichtung durch einen geringfügigen Luftspalt beabstandet gegenüber positioniert. Durch Verschieben des Schubelements 30 ist eine Verschiebebewegung an den Schaltfingern 32, 33 auf die Kontaktflächen 16 der Schaltarme 11 übertragbar und sind die Schlepphebel 17, 18 über die Schaltelemente 8 schaltbar. Dabei liegt der Kontaktpunkt zwischen den Schaltfingern 32, 33 und der jeweiligen Kontaktfläche 16 der Schaltarme 11 in der Bildebene oberhalb der Trennebene 29 auf Höhe der Nockenwellenträger 25, 26 außer bzw. oberhalb des Zylinderkopfs 21.
-
An einem vom abstützseitigen Hebelendbereich abgewandten ventilseitigen Hebelendbereich ist an der Hebelunterseite der Schlepphebel 17, 18 jeweils eine Ventilauflage 34 vorgesehen (3), über die jeweils ein Gaswechselventil 35, 36 der Brennkraftmaschine betätigbar ist (5). Der Verriegelungsmechanismus 5 zum Koppeln von Primär- und Sekundärhebel 1, 2 (1, 2 und 4) umfasst eine in Hebellängsrichtung zwischen dem abstützseitigen Hebelende und einem koppelseitigen Ende des Gehäuseabschnitts 4 durchgehend verlaufende Bohrung 37 mit einem in dieser verschiebbar geführten Koppelelement 38, durch das Primär- und Sekundärhebel 1, 2 koppelbar sind (3). Das Koppelelement 38 ist als mehrfach am Außendurchmesser abgesetzter zylindrischer Bolzen ausgeführt. Die Bohrung 37 und die Querbohrung 6 verlaufen senkrecht zueinander und schneiden sich im Bereich des abstützseitigen Hebelendes des Primärhebels 1. Dort ist das Schaltelement 8 über eine 90°-Umlenkverbindung 39 mit dem Koppelelement 38 zum Schalten desselben verschiebbar an korrespondierenden Abflachungen über einen Stift quergekoppelt. Dadurch ist eine Schubbewegung des Schaltelements 8 in der Querbohrung 6 durch eine 90°-Umlenkung auf das Koppelelement 38 übertragbar und dieses zum Schalten in der Bohrung 37 hin und her verschiebbar.
-
In entkoppeltem Zustand führt der Sekundärhebel 2 im Allgemeinen eine Leerhubbewegung als sogenannte Lost-Motion-Bewegung aus. Der Sekundärhebel 2 ist so zu- oder abschaltbar, wodurch eine Ventilhubumschaltung oder eine Ventilabschaltung zur Zylinderabschaltung möglich ist. Der Primärhebel 1 ist hier als Außenhebel ausgeführt, der den Sekundärhebel 2 als Innenhebel zumindest teilweise umfasst (1 und 4). Denkbar ist auch, den Sekundärhebel als Außenhebel auszuführen, der den Primärhebel als Innenhebel zumindest teilweise umfasst. Zwischen Seitenwänden des Sekundärhebels 2 und über einen Bolzen an diesen abgestützt ist die jeweilige Nockenrolle 22, 23 angeordnet, durch die jeweils an der Hebeloberseite eine Nockenhubbewegung von der Nockenwelle 24 abgreifbar ist. Alternativ oder ergänzend können zum Abgriff einer Nockenhubbewegung Gleitflächen an der Hebeloberseite vorgesehen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Primärhebel
- 2
- Sekundärhebel
- 3
- Auflage
- 4
- Gehäuseabschnitt
- 5
- Verriegelungsmechanismus
- 6
- Querbohrung
- 7
- Verschiebeachse
- 8
- Schaltelement
- 9
- Absatz
- 10
- Ende
- 11
- Schaltarm
- 12
- Befestigungsöffnung, Ende
- 13
- Ansatz
- 14
- Abflachung
- 15
- Abflachung
- 16
- Kontaktfläche
- 17
- Schlepphebel
- 18
- Schlepphebel
- 19
- Abstützelement
- 20
- Abstützelement
- 21
- Zylinderkopf
- 22
- Nockenrolle
- 23
- Nockenrolle
- 24
- Nockenwelle
- 25
- Nockenwellenträger
- 26
- Nockenwellenträger
- 27
- Schraubenverbindung
- 28
- Schraubenverbindung
- 29
- Trennebene
- 30
- Schubelement
- 31
- Schaltbügel
- 32
- Schaltfinger
- 33
- Schaltfinger
- 34
- Ventilauflage
- 35
- Gaswechselventil
- 36
- Gaswechselventil
- 37
- Bohrung
- 38
- Koppelelement
- 39
- Umlenkverbindung
- 40
- Ende
- 41
- Kröpfung
- 42
- Buchse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017101792 A1 [0002]