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Title:
DRAG LEVER OF A VALVE MECHANISM IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/042510
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a drag lever (1) of a valve mechanism in an internal combustion engine, which can be shifted between various valve lifts for at least one gas exchange valve, comprising an outer lever (2) between whose arms (3a, 3b) an inner lever (6), which is pivotally moveable in relation thereto, is positioned, and both arms (2, 6) are coupled to each other by coupling means (15) in such a way that a large valve lift is generated during coupling and a smaller valve lift is generated during decoupling. The drag lever (1) is provided with a system (8) for a gas exchange valve on one end (7) thereof and is provided with a complementary surface, on the opposite end (4), for a support element, in addition to a run-on surface (14) for a cam. According to the invention, the outer lever is configured for transmission of a large cam pitch and the inner lever (6) is configured for transmission of a smaller cam pitch. The inner lever (6) is exclusively provided with a rotatable roller as a run-on surface (14) and a sliding caliper is provided as a run-off surface on each of the arms (3a, 3b) of the outer lever (2). A shiftable drag lever (1) is created, wherein only the lift part is provided with a roller as a run-on surface (14) for a cam, which lift part is predominantly shifted during operation of the internal combustion engine, being the inner lever (6) in said case.

Inventors:
ARTMANN JENS (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/011774
Publication Date:
May 22, 2003
Filing Date:
October 22, 2002
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
ARTMANN JENS (DE)
International Classes:
F01L1/18; F01L13/00; (IPC1-7): F01L13/00; F01L1/18; F01L1/26
Foreign References:
EP0416628A11991-03-13
US6314928B12001-11-13
US4844023A1989-07-04
DE19930574A12001-01-04
EP1149988A22001-10-31
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1-3 Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schlepphebel (1) eines Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der auf unter schiedliche Ventilhübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbar ist, mit einem Außenhebel (2), zwischen dessen Armen (3a, 3b) ein zu diesem relativ verschwenkbeweglicher lnnenhebel (6) positioniert ist und beide He bel (2,6) über Koppelmittel (15) derartig miteinander koppelbar sind, daß bei Kopplung ein großer und bei Entkopplung ein kleinerer Ventilhub gene riert ist, wobei der Schlepphebel (1) an einem Ende (7) eine Anlage (8) für ein Gaswechselventil, am gegenüberliegenden Ende (4) eine Komplemen tärfläche (9) für ein Abstützelement sowie zumindest an einem der Hebel (2, 6) eine Anlauffläche (14) für einen Nocken aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass lediglich an dem Hebel (2,6), welcher beim Betrieb der Brennkraftmaschine empirisch bzw. statistisch gesehen überwiegend den Nockenhub auf das Gaswechselventil überträgt, eine drehbare Rolle als Anlauffläche (14) appliziert ist.
2. Schlepphebel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Außenhebel (2) zur Übertragung eines großen Nocken hubes und der Innenhebel (6) zur Übertragung eines kleineren Nockenhu bes ausgebildet ist, wobei lediglich der Innenhebef (6) eine drehbare Rolle als Anlauffläche (14) hat und an jedem der Arme (3a, 3b) des Außenhebels (2) ein Gleitabgriff als Anlauffläche vorgesehen ist.
3. Schlepphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der In nenhebel (6) an dem einen Ende (7) die Anlage (8) für das Gaswechsel ventil und an dem gegenüberliegenden Ende (4) die Komplementärfläche (9) für das Abstützelement aufweist, wobei der Außenhebel (2) sein Schwenkzentrum (16) im Bereich der Komplementärfläche (9) besitzt.
4. Schlepphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kop pelmittel (15) ein oder mehrere quer verlaufende Schieber sind, deren Axiallinie mit einer Axiallinie für die Rolle als Anlauffläche (14) im Innenhe bei (6) kongruiert.
5. Schlepphebel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass der Innenhebel (6) auf der Seite des einen Endes (7) mit seiner Anlage (8) deutlich eine Stirnseite (17) des Außenhebels (2) in diesem Be reich überragt, wobei die Rolle als Anlauffläche (14) in etwa im Bereich ei ner Quermittelebene des Innenhebels (6) positioniert ist.
6. Schlepphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kom plementärfläche (9) des Innenhebels (6) als kalottenförmige Einformung hergestellt ist.
7. Schlepphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der In nenhebel (6) am gegenüberliegenden Ende (4) von Enden (12) eines Quer bolzens (10) überragt ist, auf welchen Enden (12) die Arme (3a, 3b) des Außenhebels (2) mit ihrem Schwenkzentrum (16) wie je einer Bohrung (11) gelagert sind.
8. Schlepphebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme (3a, 3b) des Außenhebels (2) auf der Seite des gegenüberliegenden Endes (4) nockenseitig durch einen Querbalken (5) verbunden sind, wobei der Querbolzen (10), zumindest an einer Seite zwischen Außenund Innenhe bol (2,6), von wenigstens einer Drehfeder (13) als LostMotionFeder um schlossen ist, welche einenends gegen den Querbalken (5) und andere nends gegen einen Anschlag (14a) des Innenhebels (6) wirkt.
Description:
Bezeichnung der Erfindung Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel eines Ventiltrieb einer Brennkraftma- schine, der auf unterschiedliche Ventilhübe für wenigstens ein Gaswechsel- ventil umschaltbar ist, mit einem Außenhebel, zwischen dessen Armen ein zu diesem relativ verschwenkbeweglicher Innenhebel positioniert ist und beide Hebel über Koppelmittel derartig miteinander koppelbar sind, dass bei Kopp- lung ein großer und bei Entkopplung ein kleinerer Ventilhub generiert ist, wobei der Schlepphebel an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil, am gegenüberliegenden Ende eine Komplementärfläche für ein Abstützelement sowie zumindest an einem der Hebel eine Anlauffläche für einen Nocken auf- weist.

Hintergrund der Erfindung Ein gattungsgemäßer Schlepphebel ist aus der DE-OS 27 53 197 vorbekannt.

Dabei kommuniziert dessen Innenhebel mit einem Nocken großen Hubes und dessen Außenhebel mit einem Nockenpaar kleinen Hubes. Als Nockenabgriffe sind Gleitabgriffe vorgesehen. Nachteilig ist es bei diesem Stand der Technik, dass die Gleitabgriffe die Ventiltriebsreibung unnötig erhöhen.

Allgemein ist es bei gattungsgemäßen Schlepphebeln üblich, lediglich den Innenhebel mit einer Rolle als Nockengegenläufer zu versehen und an den Armen des Außenhebels einen Gleitabgriff zu applizieren. Dabei kommuniziert

der Innenhebel üblicherweise mit einem Nocken großen Hubes und der Au- ßenhebel hat, beispielsweise aus Bauraumgründen, nur Gleitabgriffe an den Armen und ist von Nocken kleineren Hubes kontaktiert. Da jedoch der schalt- bare Schlepphebel empirisch bzw. statistisch gesehen 80 bis 90% der Zeit während einer Befeuerung der Brennkraftmaschine auf den kleinen Hub ge- schaltet und somit der Außenhebel aktiviert ist, liegt der relativ reibungsarme Rollenabgriff nur für eine geringe Betriebsdauer vor. Der mit der Rolle als Nok- kengegenläufer versehene Innenhebel vollzieht somit über einen Großteil der Betriebszeit eine Lost-Motion-Bewegung, wobei die Rolle als vergleichsweise massereiches Bauteil unnötigerweise im Ventiltrieb oszilliert.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schlepphebel der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die beschriebenen Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnen- den Teils des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass lediglich an dem Hebel, wel- cher beim Betrieb der Brennkraftmaschine empirisch bzw. statistisch gesehen überwiegend den Nockenhub auf das Gaswechselventil überträgt, eine drehba- re Rolle als Anlauffläche appliziert ist bzw. wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 2 gelöst, wonach der Au- ßenhebel zur Übertragung eines großen Nockenhubes und der Innenhebel zur Übertragung eines kleineren Nockenhubes ausgebildet ist, wobei lediglich der Innenhebel eine drehbare Rolle als Anlauffläche hat und an jedem der Arme des Außenhebels ein Gleitabgriff als Anlauffläche vorgesehen ist.

Somit sind die vorbeschriebenen Nachteile wirkungsvoll eliminiert. Selbstver- ständlich können die Unteransprüche auch Rückbezüge auf Anspruch 1 besit-

zen. Auch ist es denkbar, dass über den Innenhebel lediglich ein Null-Hub rea- lisiert ist, so dass eine Ventilabschaltung vorliegt bzw. ist auch ein Minimalhub denkbar.

Somit hat nur der Hebel, welcher beim normalen Betrieb der Brennkraftmaschi- ne überwiegend den Nockenhub überträgt, die Rolle als Nockengegenlaufflä- che. Vorzugsweise ist dies der Innenhebel und vorzugsweise ist die Rolle über eine Wälzlagerung wie eine Nadellagerung auf einem Bolzen gelagert.

Gleitabgriffe sind an den Anlaufflächen der Arme des Außenhebels für den Großhubnocken vorgesehen. Hierdurch ist in den überwiegenden Be- triebspunkten der Brennkraftmaschine (niedrige Last bist Teillast), bei welchen nur ein geringer Ventilhub gewünscht ist, ein reibungsarmer Nockenabgriff appliziert.

Der Innenhebel hat erfindungsgemäß an einem Ende die Anlage für das Gas- wechselventil und am gegenüberliegenden Ende eine Komplementärfläche zur Lagerung auf einem vorzugsweise hydraulischen Abstützelement. Als Komple- mentärfläche ist insbesondere an eine kalottenförmige Einformung am Innen- hebel gedacht. Dies ermöglicht eine einfache Verschwenkbewegung des Schlepphebels auf dem Abstützelement.

Als Koppelmittel sind nicht näher erläuterte Schieber vorgesehen, die bei- spielsweise hydraulisch oder elektromagnetisch bzw. über Druckfederkraft in wenigstens eine Axialrichtung verlagert werden können. Dabei ist es in Kon- kretisierung der Erfindung vorgeschlagen, eine Axiallinie der Schieber mit einer Axiallinie für die Rolle im Innenhebel zusammenzulegen. Selbstverständlich können die Schieber auch außerhalb einer Axiallinie für die Rolle verlaufen.

Anstelle der Schieber sind auch weitere Koppelmittel wie klinken-und kugelar- tige und ähnliche denkbar.

Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung soll der Innenhebel auf der Seite des einen Endes mit seiner Anlage deutlich eine Stirnseite des Außenhe- bels in diesem Bereich überragen. Somit ist der Außenhebel nur so lang wie unbedingt nötig ausgeführt. Dies verringert die Masse und den Bauaufwand am Schlepphebel insgesamt.

Eine einfache Verbindung des Innenhebels mit dem Außenhebel ist Gegen- stand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach ist der Innenhebel im Bereich des gegenüberliegenden Endes von einem Bolzen oder einem ähnlichen Bau- teil durchragt, auf welchem der Außenhebel verschwenkbeweglich mit seinen Armen gelagert ist. Zweckmäßigerweise ist auch im Bereich dieses Bolzens zumindest eine Drehfeder als Lost-Motion-Feder positioniert. Diese stützt sich einenends an einem die Arme des Außenhebels verbindenden Querbalken ab und wirkt anderenends auf einen Anschlag des Innenhebels, der beispielswei- se als Pin ausgebildet ist, welcher sich an einer Außenwand des Innenhebels befindet. Gegebenenfalls sind auch andere Lost-Motion-Federn wie Schrau- benfedern und ähnliche applizierbar. Auch kann der Außenhebel anderweitig auf dem Innenhebel gelagert sein. Hier ist beispielsweise an kalottenförmige Auflagen bzw. gabelartige Eingriffe gedacht.

Wird wenigstens eines der Hebelteile aus einem Leichtbauwerkstoff wie Blech bzw. faserverstärktem Kunststoff gefertigt, ist ein weiterer Beitrag hinsichtlich Leichtbau und Verringerung der oszillierenden Ventiltriebsmassen geleistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine räumliche Ansicht des erfindungsgemäßen Schlepp- hebels ;

Figur 2 eine Draufsicht auf den Schlepphebel nach Figur 1 ; Figur 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III der Figur 2 so- wie Figur 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Figur 2.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Figur 1 offenbart in einer räumlichen Darstellung den erfindungsgemäßen Schlepphebel 1. Dieser besteht aus einem Außenhebel 2 mit zwei Armen 3a, 3b. Diese sind im Bereich eines (gegenüberliegenden) Endes 4 des Schlepp- hebels 1 durch einen nockenseitigen Querbalken 5 verbunden. Zwischen den Armen 3a, 3b verläuft verschwenkbeweglich zum Außenhebel 2 ein Innenhebel 6. Dieser hat im Bereich eines Endes 7 eine Anlage 8 für ein Gaswechselventil (s. a. weitere Figuren). Im Bereich des Endes 4 besitzt der Innenhebel 6 an einer Unterseite eine Komplementärfläche 9 zur Anlage auf einem Kopf eines vorzugsweise hydraulischen Abstützelements.

Wie des weiteren zu erkennen ist, ist der Innenhebel 6 im Bereich des Endes 4 von einem Querbolzen 10 durchragt. Der Außenhebel 2 hat auf der Seite des Endes 4 je eine Bohrung 11, in welche Enden 12 des Querbolzens 10 ragen.

In Querrichtung gesehen verlaufen zwischen dem Innenhebel 6 und dem Au- ßenhebel 2 insgesamt zwei Drehfedern 13 als Lost-Motion-Federn. Diese um- schließen den Querbolzen 10 beidseitig vom Innenhebel 6 und wirken eine- nends gegen den Querbalken 5 und anderenends gegen einen Anschlag 14a, der seitlich vom Innenhebel 6 ausgeht. Somit ist im abgeschalteten Zustand des Schlepphebels 1 (Niedrighub) eine permanente Nockenanlage des Au- ßenhebels 10 gewährleistet.

In etwa im Bereich einer Quermittelebene hat der Innenhebel 6 eine drehbare Rolle als Anlauffläche 14 für einen Niedrighubnocken. Eine Axiallinie dieser Rolle kongruiert mit einer Axiallinie von Koppelmitteln 15 (siehe insbesondere Figur 4) zum wahlweisen Verbinden bzw. Trennen von Außen-und Innenhebel 2,6. Der Außenhebel 2 hingegen hat an seiner Nockenseite an den Armen 3a, 3b je eine Gleitfläche als Nockengegenlauffläche. Da während einer Befeue- rung der Brennkraftmaschine der Schlepphebel 1 überwiegend im Niedrighub- modus betrieben wird und somit entkoppelt vorliegt, hat nur der mit dem Nied- righubnocken kommunizierende Innenhebel 6 eine wälzgelagerte Rolle als Anlauffläche 14. Zu den weiteren Vorteilen der Erfindung wird an dieser Stelle auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.

Bezugszeichen 1 Schlepphebel 2 Außenhebel 3a Arm 3b Arm 4 Ende 5 Querbalken 6 Innenhebel 7 Ende 8 Anlage 9 Komplementärfläche 10 Querbolzen 11 Bohrung 12 Ende 13 Drehfeder 14 Anlauffläche 14a Anschlag 15 Koppelmittel 16 Schwenkzentrum 17 Stirnseite