DE102020121201A1

DE102020121201A1 - Intermediate lever for a variable-stroke valve drive of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102020121201A1
Application number: DE102020121201.1A
Authority: DE
Inventors: Katja Hoefler; Michael Kress; Joseph Brandl; Michael Kugler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-08-12
Filing date: 2020-08-12
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Zwischenhebel (1) für einen hubvariablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der aus einer Stahlblechplatte gestanzt ist und eine fingerartige Geometrie hat, welcher Zwischenhebel (1) bei dessen Oberteil (2), an jeder Außenwand (3), eine auf einer Querachse (4) verlaufende Stützrolle (5) für einen Kurvenbahnengegenlauf aufweist, welche Stützrollen (5) hierzwischen eine an einer oberen Endstirn (6) des Zwischenhebels (1) ausgebildete bogenförmige Gegenlauffläche (7) für eine Kurvenscheibenscheibenkontakt einfassen, wobei bei einem an das Oberteil (2) angeschlossenen Längsmittenabschnitt (8) des Zwischenhebels (1), an jeder Außenwand (3), eine auf einer weiteren Querachse (9) verlaufende Gegenlaufrolle (10) für einen Hubnocken angeordnet ist, welcher Längsmittenabschnitt (8) unterseitig in einen Standfuß (11) übergeht, der den Zwischenhebel (1) in dessen Verschwenkrichtung gesehen mit einem Fußansatz (12) erweitert sowie an dessen hebelabgewandter Außenseite (13) eine Kulissenbahn (14) für einen Kontakt mit einem Ventilöffner hat, wobei der Zwischenhebel (1) bei dessen Längsseite (15) mit dem Fußansatz (12) eine Anlage (16) für einen Schenkel einer Nockenrückstellfeder aufweist und wobei der Standfuß (11) eine die Seitenwände (3) verbreiternde Querverdickung ist sowie die Anlage (16) für die Nockenrückstellfeder als streifenartige, einteilig angebundene Materialausformung an der Längsseite (15) des Zwischenhebels (1) bei dessen Fußansatz (12) vorliegt.Proposed is an intermediate lever (1) for a lift-variable valve train of an internal combustion engine, which is stamped from a sheet steel plate and has a finger-like geometry, which intermediate lever (1) on its upper part (2), on each outer wall (3), one on a transverse axis ( 4) has running support rollers (5) for cam track counter-rotation, which support rollers (5) enclose between them an arcuate counter surface (7) formed on an upper end face (6) of the intermediate lever (1) for cam disc contact, with one being attached to the upper part (2 ) connected longitudinal center section (8) of the intermediate lever (1), on each outer wall (3), a counter-roller (10) running on a further transverse axis (9) for a lifting cam is arranged, which longitudinal center section (8) on the underside in a base (11) which extends the intermediate lever (1), viewed in its pivoting direction, with a foot extension (12) and on its outside (13) facing away from the lever has a link track (14) for contact with a valve opener, the intermediate lever (1) having on its long side (15) with the foot attachment (12) a bearing (16) for a leg of a cam return spring and the base (11) having a the lateral thickening widens the side walls (3) and the abutment (16) for the cam return spring is present as a strip-like, integrally connected material formation on the longitudinal side (15) of the intermediate lever (1) at its base (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwischenhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Zwischenhebel aus einer Stahlblechplatte gestanzt ist und eine fingerartige Geometrie hat, wobei der Zwischenhebel bei dessen Oberteil, an jeder Außenwand, eine auf einer Querachse verlaufende Stützrolle für einen Kurvenbahnengegenlauf aufweist, welche Stützrollen hierzwischen eine an einer oberen Endstirn des Zwischenhebels ausgebildete bogenförmige Gegenlauffläche für eine Kurvenscheibenscheibenkontakt einfassen, wobei bei einem an das Oberteil angeschlossenen Längsmittenabschnitt des Zwischenhebels, an jeder Außenwand, eine auf einer weiteren Querachse verlaufende Gegenlaufrolle für einen Hubnocken angeordnet ist, welcher Längsmittenabschnitt unterseitig in einen Standfuß übergeht, der den Zwischenhebel in dessen Verschwenkrichtung gesehen mit einem Fußansatz erweitert sowie an dessen hebelabgewandter Außenseite eine Kulissenbahn für einen Kontakt mit einem Ventilöffner hat und wobei der Zwischenhebel bei dessen Längsseite mit dem Fußansatz eine Anlage für einen Schenkel einer Nockenrückstellfeder aufweist.The invention relates to an intermediate lever for a variable-stroke valve train of an internal combustion engine, which intermediate lever is stamped from sheet steel plate and has a finger-like geometry, with the upper part of the intermediate lever on each outer wall having a support roller running on a transverse axis for counter-rotation of the cam track, which support rollers in between enclosing an arcuate counter surface formed on an upper end face of the intermediate lever for cam disc contact, with a longitudinal center section of the intermediate lever connected to the upper part being arranged on each outer wall on a further transverse axis counter roller for a lifting cam, which longitudinal center section merges into a base on the underside , which expands the intermediate lever in its pivoting direction with a foot extension and on its outside facing away from the lever a link track for contact with a valve opener ha t and wherein the intermediate lever on its long side with the foot has a system for a leg of a cam return spring.

Die DE 10 2011 003 900 A1 zeigt einen gattungsgemäßen Zwischenhebel. Dieser kann in einem vollvariablen Ventiltrieb zur drosselfreien Laststeuerung Anwendung finden, wie er von den Bayerischen Motorenwerken unter der Bezeichnung „Valvetronic“ verbaut wird.the DE 10 2011 003 900 A1 shows a generic intermediate lever. This can be used in a fully variable valve train for throttle-free load control, as installed by the Bavarian Motor Works under the name "Valvetronic".

Der vorgenannte Zwischenhebel liegt als flacher Klotz mit zwei außenwändigen Rollenpaketen vor. Eine Anlage für eine Nockenrückstellfeder ist an einer Endstirn dessen Fußansatzes am unterseitigen Standfuß vorgesehen. Die Anlage ist gabelartig ausgebildet und hat einen aufrechten Führungskanal zwischen deren Enden. Hierzwischen kann ein Endschenkel einer Drehschenkelfeder aufrecht, also parallel zur Längserstreckung des Zwischenhebels, geführt werden. Zugleich ist erkennbar, dass die Kulissenbahn an der Unterseite des Standfußes in der Breite des sonstigen Zwischenhebels vorliegt, demnach in der Dicke des Blechs.The aforementioned intermediate lever is in the form of a flat block with two outer-walled sets of rollers. A system for a cam return spring is provided at an end face of the base of the base on the underside. The system is fork-like and has an upright guide channel between its ends. In between, an end leg of a torsion spring can be guided upright, ie parallel to the longitudinal extension of the intermediate lever. At the same time, it can be seen that the link track on the underside of the base has the same width as the rest of the intermediate lever, i.e. the thickness of the sheet metal.

Einen weiteren klotzartigen Zwischenhebel zeigt die DE 10 2011 075 236 A1 . Hierbei wird auf die Rollenpakete vollständig verzichtet.Another block-like intermediate lever shows the DE 10 2011 075 236 A1 . Here, the roller packages are completely dispensed with.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Zwischenhebel wie vorgenannt zu kreieren, der bauraumsparend vorliegt und zugleich hohen Belastungen gewachsen ist.It is the object of the invention to create an intermediate lever as mentioned above, which is available in a space-saving manner and at the same time can withstand high loads.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Standfuß eine die Seitenwände verbreiternde Querverdickung ist, wobei die Anlage für die Nockenrückstellfeder als streifenartige, einteilig angebundene Materialausformung an der Längsseite des Zwischenhebels bei dessen Fußansatz vorliegt, welche Materialausformung im Kantenbereich zwischen Fußansatz und Längsseite beginnt und sich bis in einen Höhenabschnitt mit den Gegenlaufrollen hinein erstreckt sowie für eine Queranlage eines Endschenkels einer Nockenrückstellfeder vorgesehen ist und wobei der Standfuß und die Materialausformung durch einen Präge-Fließpressvorgang aus dem Blech des Zwischenhebels geformt sind.According to the invention, this object is achieved in that the base is a transverse thickening that widens the side walls, the contact for the cam return spring being in the form of a strip-like, one-piece material formation on the longitudinal side of the intermediate lever at the base of the lever, which material formation begins in the edge area between the base and the longitudinal side and continues extends up to a height section with the counter rollers and is provided for a transverse contact of an end leg of a cam return spring and wherein the base and the material formation are formed from the sheet metal of the intermediate lever by a stamping/extrusion process.

Somit liegt ein Zwischenhebel ohne die vorgenannten Nachteile vor. Durch die „Rückverlagerung“ der Anlage für die Nockenrückstellfeder an die Längsseite bei dem Fußansatz und deren Ausbildung als einteilige Materialausformung baut diese besonders steif. Außerdem kann eine Nockenrückstellfeder verwendet werden, deren Endschenkel besonders hebelnah liegt und somit der ganze Aufbau für beengte Bauraumverhältnisse geeignet ist. Vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, ist die Federanlage nunmehr für eine Queranlage des Endschenkels der Nockenrückstellfeder vorgesehen. Sie erstreckt sich dabei derartig weit in Hebelhochrichtung, dass die bei einer Verschwenkbewegung des Zwischenhebels auftretende Auswanderung des Endschenkels der Nockenrückstellfeder relativ zum Zwischenhebel „abgedeckt“ ist. Eine Berührung mit den mittigen Gegenlaufrollen ist hierbei ausgeschlossen. Ggf. kann deren Achse auch etwas von der Hebellängsseite mit der Anlage „nach hinten“ versetzt sein.There is thus an intermediate lever without the aforementioned disadvantages. Due to the "relocation" of the system for the cam return spring to the long side at the base of the foot and its design as a one-piece material molding, it is particularly stiff. In addition, a cam return spring can be used, the end leg of which is particularly close to the lever and the entire structure is therefore suitable for cramped installation space. Preferably, but not exclusively, the spring abutment is now provided for transverse abutment of the end leg of the cam return spring. It extends so far in the lever vertical direction that the migration of the end leg of the cam return spring that occurs during a pivoting movement of the intermediate lever is “covered” relative to the intermediate lever. Contact with the central counter rollers is excluded. If necessary, their axis can also be slightly offset from the long side of the lever with the system "to the rear".

Zugleich ist es Gegenstand der Erfindung, den Standfuß mit dem Fußansatz, wobei auch beidseits ein Fußansatz vorgesehen sein kann, in der Dicke gegenüber dem restlichen Hebel zu verbreitern. Somit liegt eine deutlich breitere Kulissenbahn für den Kontakt mit dem Ventilöffner vor, was der Flächenpressung zugutekommt. Ggf. können hierüber auch Toleranzen besser ausgeglichen werden.At the same time, the object of the invention is to increase the thickness of the base with the foot attachment, in which case a foot attachment can also be provided on both sides, compared to the rest of the lever. This means that there is a significantly wider link path for contact with the valve opener, which benefits the surface pressure. If necessary, tolerances can also be better compensated in this way.

Als Ventilöffner kommen insbesondere ein Schlepp- oder Schwinghebel infrage. Alternativ ist auch an einen Stößel oder einen Kipphebel gedacht.A rocker arm or rocker arm is particularly suitable as a valve opener. Alternatively, a tappet or a rocker arm is also considered.

Die beiden Elemente Anlage und Standfuß sind durch einen Präge-Fließpressvorgang gleichzeitig oder nacheinander aus dem Blech des Hebels geformt. Ggf. sind auch Schmieden oder andere spanlose Verfahren möglich.The two elements, the system and the base, are formed simultaneously or one after the other from the sheet metal of the lever by means of a stamping and extrusion process. If necessary, forging or other non-cutting processes are also possible.

Alternativ zum Stahlblech, wobei hier auch von Dickblech gesprochen werden kann (Blechstärke 2 - 10 mm), kommt bspw. noch eine Ausbildung des Zwischenhebels in einem MIM- oder einen anderen Urformverfahren infrage.As an alternative to sheet steel, which can also be referred to as thick sheet metal (sheet thickness 2 - 10 mm), the intermediate lever can also be formed using an MIM or another primary forming process.

Die vorgenannte Anlage u./o. auch die Gegenlauffläche für die Kurvenscheibe am Oberteil können gemäß einer Fortbildung der Erfindung auch mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht wie einer DLC-Schicht (Hartstoffschicht) versehen sein.The aforementioned system u./o. According to a development of the invention, the counter surface for the cam disk on the upper part can also be provided with an applied wear protection layer such as a DLC layer (hard material layer).

Klar ist an dieser Stelle, dass auch die Rollen am Oberteil für einen Gegenlauf einer verstellbaren Kurvenscheibe und die mittige Gleitfläche hierzwischen für einen Gegenlauf des Zwischenhebels an einer Kurvenbahn geeignet sind.It is clear at this point that the rollers on the upper part are also suitable for counter-running an adjustable cam disk and the central sliding surface in between for counter-running the intermediate lever on a cam track.

Gemäß einer weiteren Konkretisierung der Erfindung soll der Zwischenhebel, im Wesentlichen bis auf den Standfuß, aus komplett planen Platten bestehen. Somit liegt ein besonders simples Design vor, zu dessen Herstellung nur einfache Stanz- oder Schneidwerkzeuge benötigt werden. Unter Umständen kann der Zwischenhebel jedoch auch einen gekröpften Verlauf haben oder mit Perforierungen zur Masseersparnis versehen sein.According to a further specification of the invention, the intermediate lever should consist of completely flat plates, essentially except for the base. This results in a particularly simple design, the manufacture of which requires only simple stamping or cutting tools. Under certain circumstances, however, the intermediate lever can also have a cranked course or be provided with perforations to save mass.

Des Weiteren ist es in einem Unteranspruch vorgeschlagen, die Stützrollen im Kopfbereich mit einem derartigen Durchmesser zu versehen, dass sie den Kopfbereich überragen. Sie können jedoch auch innerhalb der Kontur des Kopfbereichs liegen, insbesondere dann, wenn der Kopfbereich als zylindrischer Aufsatz vorliegt, welcher den Hebel verbreitert. Dies vergrößert die mögliche Lauffläche für die Kurvenscheibe.Furthermore, it is proposed in a dependent claim to provide the support rollers in the head area with such a diameter that they protrude beyond the head area. However, they can also lie within the contour of the head area, in particular when the head area is in the form of a cylindrical attachment which widens the lever. This increases the possible running surface for the cam disc.

Zudem ist es vorgesehen, die Rollenpakete über respektive Nadellagerungen auf ihren Achsen laufen zu lassen. Alternativ kommt auch eine Gleitlagerung bei wenigstens einem der Pakete infrage.In addition, it is planned to let the roll packs run on their axles via respective needle bearings. Alternatively, at least one of the packages can also be fitted with a plain bearing.

Schließlich ist es vorgeschlagen, der Materialausformung in Querrichtung gesehen einen leicht balligen Verlauf zu verleihen. Dies verhindert „Kantenträger“. Sie kann zudem auch in ihre Längsrichtung ausgewölbt vorliegen, was deren Kontaktfläche vergrößert.Finally, it is proposed to give the material formation a slightly crowned profile, seen in the transverse direction. This prevents "edge carrier". In addition, it can also be arched in its longitudinal direction, which increases its contact surface.

Zur Zeichnung:

• 1 zeigt eine räumliche Seitenansicht auf eine erste Variante eines Zwischenhebels und
• 2 zeigt eine räumliche Seitenansicht auf eine zweite Variante eines Zwischenhebels.

To the drawing:

• 1 shows a spatial side view of a first variant of an intermediate lever and
• 2 shows a spatial side view of a second variant of an intermediate lever.

Aus 1 geht ein Zwischenhebel 1 für einen hubvariablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine hervor. Dessen wesentliche Kontur ist aus einer Stahlblechplatte gestanzt. Dabei zeigen beide Figuren den Zwischenhebel 1 in dessen aufrechter Einbaulage.the end 1 shows an intermediate lever 1 for a variable-stroke valve train of an internal combustion engine. Its main contour is stamped from a sheet steel plate. Both figures show the intermediate lever 1 in its upright installation position.

Der Zwischenhebel 1 besitzt eine fingerartige Geometrie. Bei dessen Oberteil 2, an jeder Außenwand 3, hat der Zwischenhebel 1 eine auf einer Querachse 4 über eine Nadellagerung 22 verlaufende Stützrolle 5 für einen Gegenlauf an einer zylinderkopffesten Kurvenbahn. An einer oberen Endstirn 6 des Zwischenhebels 1 fassen die Stützrollen 5 eine bogenförmige Gegenlauffläche 7 für einen Gleitkontakt mit einer verstellbaren Kurvenscheibe ein.The intermediate lever 1 has a finger-like geometry. In the case of its upper part 2, on each outer wall 3, the intermediate lever 1 has a support roller 5 running on a transverse axis 4 via a needle bearing 22 for counter-rotation on a curved path fixed to the cylinder head. On an upper end face 6 of the intermediate lever 1, the support rollers 5 enclose an arcuate counter surface 7 for sliding contact with an adjustable cam disk.

Bei einem an das Oberteil 2 angeschlossenen Längsmittenabschnitt 8 des Zwischenhebels 1, welcher Längsmittenabschnitt 8 die flache, plattenartige Gestaltung des Oberteils 2 fortsetzt, ist an jeder Außenwand 3 eine auf einer weiteren Querachse 9 verlaufende Gegenlaufrolle 10 für einen Hubnocken angeordnet. Letztgenannter greift bei den Ansichten nach den 1, 2 hierbei von rechts an. Die Gegenlaufrollen verlaufen wiederum über Nadellagerungen 23 auf der Querachse 9.In a longitudinal middle section 8 of the intermediate lever 1 connected to the upper part 2, which longitudinal middle section 8 continues the flat, plate-like design of the upper part 2, a counter roller 10 running on a further transverse axis 9 for a lifting cam is arranged on each outer wall 3. The latter reaches for the views after the 1 , 2 here from the right. The counter rollers in turn run via needle bearings 23 on the transverse axis 9.

Der plane Längsmittenabschnitt 8 geht unterseitig in einen demgegenüber verbreiterten Standfuß 11 über. Dieser ist in der Zeichnung hier links mit einem einteilig angebundenen Fußansatz 12 verlängert. An einer hebelabgewandten Außenseite 13 hat der Standfuß 11 eine Kulissenbahn 14 für einen Kontakt mit einem Ventilöffner.The planar longitudinal center section 8 merges into a base 11 that is broadened in comparison on the underside. This is extended here in the drawing on the left with a foot extension 12 connected in one piece. On an outer side 13 facing away from the lever, the base 11 has a link track 14 for contact with a valve opener.

Bei einer dem Fußansatz 12 zugewandten Längsseite 15 hat der Zwischenhebel 1 eine einteilig angebundene, streifenartig verdickte Anlage 16 für einen quer angreifenden Schenkel einer Nockenrückstellfeder, welche Anlage 16 unmittelbar auf dem Fußansatz 12 beginnt und sich bis in einen Höhenbereich des Längsmittenabschnitts 8 mit den Gegenlaufrollen 10 erstreckt.On a longitudinal side 15 facing the base 12, the intermediate lever 1 has a one-piece attached, thickened strip-like contact 16 for a transversely acting leg of a cam return spring, which contact 16 begins directly on the base 12 and extends up to a height area of the longitudinal center section 8 with the counter rollers 10 extends.

Gemäß der Variante nach 1 überragen die Stützrollen 5 das Oberteil 2 des Zwischenhebels 1, wohingegen nach dem Vorschlag nach 2 die Stützrollen 5 innerhalb der Kontur des Oberteils 2 liegen, welches Oberteil 2 hierbei als zylindrischer Kopfaufsatz 21 vorliegt, mit einem Durchmesser, welcher größer als eine Breite der Außenwände 3 ist.According to the variant after 1 tower over the support rollers 5, the upper part 2 of the intermediate lever 1, whereas according to the proposal 2 the support rollers 5 lie within the contour of the upper part 2, which upper part 2 is in the form of a cylindrical head attachment 21 with a diameter which is greater than the width of the outer walls 3.

Schließlich sind die Gegenlauffläche 7 an der Endstirn 6 und die Materialausformung 16 für die Nockenrückstellfeder mit einer aufgetragenen Hartstoffschicht 19, 20 versehen.Finally, the counter surface 7 on the end face 6 and the material formation 16 for the cam return spring are provided with an applied hard material layer 19, 20.

BezugszeichenlisteReference List

1)1): Zwischenhebelintermediate lever
2)2): Oberteiltop
3)3): Außenwandouter wall
4)4): Querachsetransverse axis
5)5): Stützrollesupport roller
6)6): Endstirnfinal forehead
7)7): Gegenlaufflächecounter surface
8)8th): Längsmittenabschnittlongitudinal center section
9)9): Querachsetransverse axis
10)10): Gegenlaufrollecounter roller
11)11): Standfußstand
12)12): Fußansatzfoot root
13)13): Außenseiteoutside
14)14): Kulissenbahnslide track
15)15): Längsseitelong side
16)16): Anlage, Materialausformungplant, material shaping
17)17): Kantenbereichedge area
18)18): nicht vergebennot forgiven
19)19): Hartstoffschichthard material layer
20)20): Hartstoffschichthard material layer
21)21): Kopfaufsatzhead attachment
22)22): Nadellagerungneedle bearing
23)23): Nadellagerungneedle bearing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102011003900 A1 [0002]
DE 102011075236 A1 [0004]

Claims

Intermediate lever (1) for a lift-variable valve train of an internal combustion engine, which intermediate lever (1) is stamped from a sheet steel plate and has a finger-like geometry, the intermediate lever (1) at its upper part (2), on each outer wall (3), one on a transverse axis (4) running support roller (5) for counter-rotation of the cam track, which support rollers (5) enclose between them an arcuate counter surface (7) formed on an upper end face (6) of the intermediate lever (1) for cam disc contact, with one being attached to the upper part (2) connected longitudinal center section (8) of the intermediate lever (1), on each outer wall (3), a counter roller (10) running on a further transverse axis (9) for a lifting cam is arranged, which longitudinal center section (8) has a base ( 11) which expands the intermediate lever (1) with a foot extension (12) as seen in its pivoting direction and on its outside (13 ) has a link track (14) for contact with a valve opener and wherein the intermediate lever (1) has a contact (16) for a leg of a cam return spring on its long side (15) with the foot attachment (12), characterized in that the foot (11) is a transverse thickening that widens the side walls (3), the abutment (16) for the cam return spring being a strip-like, integrally connected material formation on the longitudinal side (15) of the intermediate lever (1) at its base (12), which material formation ( 16) begins in the edge area (17) between the base (12) and the longitudinal side (15) and extends into a height section with the counter rollers (10) and is provided for transverse contact of an end leg of a cam return spring and wherein the base (11) and the material formation (16) is formed from the sheet metal of the intermediate lever by a stamping and extrusion process.

intermediate lever claim 1 , characterized in that a hard material layer (19, 20) is applied to at least one of the elements of the counter surface (7) on the end face (6)/material formation (16) for the cam return spring.

intermediate lever claim 1 , characterized in that a body of the intermediate lever (1), except for the base (16) and the material formation (16), consists of completely flat plates [outer walls (3), longitudinal sides (15)].

intermediate lever claim 1 or 3 , characterized in that the support rollers (5) protrude beyond the upper part (2) of the intermediate lever (1).

intermediate lever claim 1 , characterized in that the upper part (2) of the intermediate lever (1) is present as a cylindrical head attachment (21) with a diameter which is greater than a width of the outer walls (3).

intermediate lever claim 1 or 5 , characterized in that the support rollers (5) lie within the contour of the upper part (2).

intermediate lever claim 1 , characterized in that the support and counter rollers (5, 10) or at least one group thereof run on their transverse axes (4, 9) via a respective needle bearing (22, 23).

intermediate lever claim 1 , characterized in that the material formation (16) seen in cross section has a convex profile.