Hubübertragungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Hubübertragungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 100 61 618 B4 ist eine Hubübertragungsvorrichtung zur variablen Hubübertragung eines Nockenwellenhubs auf ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Hubübertragungsvorrichtung umfasst eine Einstelleinheit, die ein erstes Einstellmittel und ein zweites Einstellmittel aufweist, die über eine Steuerkurve und über eine Stützkurve gekoppelt sind und in einem Freiheitsgrad während einer konstanten Hubeinstellung in Kontaktbereichen der Steuerkurve und der Stützkurve relativ zueinander bewegbar sind, und zwar ist das zweite Einstellmittel auf dem ersten, die Steuerkurve und die Stützkurve aufweisenden Einstellmittel in Umfangs- richtung desselben bewegbar. Zur Hubeinstellung sind das erste und das zweite Einstellmittel im Kontaktbereich der Steuerkurve im gleichen Freiheitsgrad relativ zueinander bewegbar, in welchem sich die Einstellmittel auch während einer konstanten Hubeinstellung relativ zueinander bewegen, und zwar kann zur Hubeinstellung das erste Einstellmittel um eine Achse geschwenkt werden, so dass in Umfangsrichtung desselben eine Relativbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Einstellmittel entsteht.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine

Hubübertragungsvorrichtung bereitzustellen, bei der eine zumindest weitgehend rückwirkungsfreie Verstellung möglich ist. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können .

Die Erfindung geht aus von einer Hubübertragungsvorrichtung zur variablen Hubübertragung auf ein zu betätigendes Mittel, insbesondere zur variablen übertragung eines Nockenwellenhubs auf ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, mit einer Einstelleinheit, die ein erstes Einstellmittel und wenigstens ein zweites Einstellmittel aufweist, die über zumindest eine Steuerkurve gekoppelt sind und in zumindest einem ersten Freiheitsgrad während einer konstanten Hubeinstellung in einem Kontaktbereich der Steuerkurve relativ zueinander bewegbar sind.

Es wird vorgeschlagen, dass das erste und das zweite Einstellmittel zur Hubeinstellung in zumindest einem zum ersten Freiheitsgrad differierenden zweiten Freiheitsgrad in einem Kontaktbereich einer Steuerkurve relativ zueinander bewegbar sind. Dabei soll unter einem "Einstellmittel" insbesondere ein Mittel verstanden werden, das zur variablen Hubübertragung in seiner Position verstellbar ist. Unter differierenden "Freiheitsgraden" in einem Kontaktbereich einer Steuerkurve sollen insbesondere Relativbewegungsmöglichkeiten entlang differierender, insbesondere einen Winkel einschließender Bewegungslinien auf der Steuerkurve verstanden werden.

Durch die abweichenden Freiheitsgrade können gegenseitige Rückwirkungen zumindest reduziert und vorzugsweise zumindest weitgehend vermieden werden, wenn den Freiheitsgraden zugeordnete Bewegungen zumindest im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen bzw. die Bewegungen einen Winkel zwischen 80°

und 100° und vorzugsweise zwischen 85° und 95° einschließen.

Unerwünschte Verfälschungen können vermieden und eine hohe Einstellgenauigkeit kann erreicht werden. Ferner kann eine hohe Einstellflexibilität erzielt werden.

Konstruktiv einfach können differierende Freiheitsgrade erreicht werden, wenn zumindest ein Einstellmittel translatorisch verschiebbar ist und besonders vorteilhaft zusätzlich um wenigstens eine Achse drehbar ist. Vorzugsweise ist zumindest eines der Einstellmittel als eine um eine Achse drehbare und entlang einer Achse translatorisch verschiebbare Schubstange ausgebildet, die einfach in Schubrichtung besonders steif ausgeführt werden kann, wodurch einfach eine hohe Einstellgenauigkeit erzielbar ist. Ferner kann ein Aktuator zur Betätigung des als Schubstange ausgebildeten Einstellmittels Platz sparend integriert werden, und zwar insbesondere an einer Stirnseite eines der Einstellmittel bzw. vorzugsweise des translatorisch verschiebbaren Einstellmittels.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuerkurve in wenigstens einem Abtastbereich in zumindest einer Richtung einen konstanten Radius aufweist, wodurch während einer konstanten Hubeinstellung durch eine Exzentrizität bedingte unerwünschte Mikrobewegun- gen und dadurch bedingter Verschleiß vermieden werden können.

Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Einstellmittel der Einstelleinheit zumindest zwei Steuerkurven für zumindest zwei zu betätigende Mittel aufweist, wodurch zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können.

Sind das erste und das zweite Einstellmittel zur Einstellung einer Differenz zwischen Modi der zu betätigenden Mittel in zumindest einem Freiheitsgrad relativ zueinander bewegbar,

kann eine besonders flexible Einstellbarkeit erreicht werden.

Insbesondere kann ein Betriebsmodus eines zu betätigenden Mittels verstellt werden, ohne dass unerwünschte Effekte bei dem Betriebsmodus eines weiteren zu betätigenden Mittels auftreten. Dabei soll unter einer "Differenz" insbesondere eine Hubdifferenz verstanden werden, so dass beispielsweise der Hub des einen zu betätigenden Mittels relativ zum Hub des anderen zu betätigenden Mittels vergrößert oder verkleinert werden kann.

Platz sparend kann dies insbesondere erreicht werden, wenn der Freiheitsgrad zur Einstellung der Differenz von dem Freiheitsgrad abweichend ist, dem eine Hubeinstellbewegung zugeordnet ist, und insbesondere, wenn der Freiheitsgrad zur Einstellung der Differenz zumindest im Wesentlichen mit dem Freiheitsgrad übereinstimmt, dem eine Bewegung während einer konstanten Hubeinstellung zugeordnet ist, bzw. wenn eine Bewegung zur Einstellung der Differenz zumindest teilweise weniger als 20° und vorzugsweise weniger als 10° von einer Bewegung während einer konstanten Hubeinstellung abweicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hubübertragungseinheit einen raumfest gelagerten Zwischenhebel aufweist. Dabei soll unter einer "raumfesten Lagerung" insbesondere eine schwenkbare Lagerung um eine raumfeste Achse, insbesondere um eine materielle Achse, verstanden werden. Unter einem "Zwischenhebel" soll insbesondere ein ein- oder auch ein mehrteiliger Hebel verstanden werden, der zur übertragung einer Hubbewegung als Einheit schwenkbar gelagert ist. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann eine vorteilhaft konstruktiv einfache und kostengünstige, besonders toleranzarme Konstruktion erreicht werden, und zwar insbesondere, wenn der Zwischenhebel einen Lagerbereich für zumindest ein Einstellmittel aufweist. über den Lagerbereich kann vorteilhaft ein Einstellmittel der Ein-

Stelleinheit und/oder über den Lagerbereich kann vorteilhaft der Zwischenhebel gelagert sein. Dabei soll unter "über" insbesondere verstanden werden, dass ein Einstellmittel auf und/oder in dem Zwischenhebel und/oder der Zwischenhebel auf und/oder in einem Einstellmittel gelagert sein kann. Durch eine entsprechende Ausgestaltung können vorteilhaft mehrere relevante Geometrien einem Bauteil, und zwar dem Zwischenhebel, zugeordnet werden, wodurch diese besonders exakt herstellbar sind, so dass unerwünschte Toleranzen minimiert werden können, und zwar insbesondere, wenn bei der Herstellung in einem Verfahrensschritt ein Lagerbereich zur Lagerung des Zwischenhebels zumindest bearbeitet und in einem darauf folgenden Verfahrensschritt ein weiterer Lagerbereich am Zwischenhebel zumindest bearbeitet wird. Dabei soll unter "zumindest bearbeitet" insbesondere verstanden werden, dass die Lagerstelle sowohl hergestellt als auch insbesondere nachbearbeitet werden kann. Ferner soll unter einem "darauf folgenden Verfahrensschritt" sowohl ein unmittelbar darauf folgender Verfahrensschritt als auch ein Verfahrensschritt verstanden werden, der weiteren Verfahrensschritten nachgeschaltet ist. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Lösung eine besonders kompakte Bauweise mit wenigen Bauteilen erzielt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer

Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Hubübertragungsvorrichtung,

Fig. 2 ein Einstellmittel der Hubübertragungsvorrichtung perspektivisch in einer Einzeldarstellung und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Einstellmittel aus Figur 2.

Figur 1 zeigt einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Hubübertragungsvorrichtung zur variablen übertragung eines Nockenwellenhubs eines auf einer Nockenwelle 24 angeordneten Nockens 25 auf ein Gaswechselventil 10 der Brennkraftmaschine. Die Hubübertragungsvorrichtung umfasst einen um eine raumfeste Achse 19 schwenkbar gelagerten Zwischenhebel 21. Ferner umfasst die Hubübertragungsvorrichtung eine Einstelleinheit.

Der Zwischenhebel 21 weist einen ersten von einem eine runde Ausnehmung begrenzenden Rand gebildeten Lagerbereich 23 auf, über den derselbe auf einem um die Achse 19 drehbaren und translatorisch verschiebbaren, von einer Schubstange gebildeten Einstellmittel 11 schwenkbar gelagert ist. Das Einstellmittel 11 dient als materielle Lagerachse des Zwischenhebels 21. Ferner weist der Zwischenhebel 21 zwischen seinem freien Ende 26 und dem ersten Lagerbereich 23 einen zweiten Lagerbereich 22 auf, über den ein von einem Kniehebel bzw. Spreizglied gebildetes Einstellmittel 12 entlang einer an den Zwischenhebel 21 angeformten kreissegmentförmigen Führungskurve 27 auf einer zur Achse 19 des Zwischenhebels 21 konzentrischen Kreisbahn 28 geführt ist.

Das in den Zwischenhebel 21 integrierte Einstellmittel 12 bzw. das Spreizglied umfasst einen Grundkörper 29 und ein an einem Ende des Grundkörpers 29 von einem Nockenfolger gebildetes, drehbar gelagertes Eingangsabtastglied 30. Das Ein-

gangsabtastglied 30 weist die Form einer Rolle auf. Der

Grundkörper 29 ist im Bereich des Eingangsabtastglieds 30 mit einer konzentrisch zum Eingangsabtastglied 30 kreissegment- förmigen Rundung 31 ausgebildet, mit der der Grundkörper 29, und damit das Eingangsabtastglied 30, im Betrieb auf der konzentrisch zur Achse 19 ausgebildeten Führungskurve 27 des Zwischenhebels 21 auf der Kreisbahn 28 geführt ist. Alternativ und/oder zusätzlich könnte der Grundkörper 29, und damit das Eingangsabtastglied 30, jedoch auch auf einer zur Achse 19 des Zwischenhebels 21 konzentrischen Kreisbahn 28 abweichenden Bahn 32 beweglich geführt sein, wie dies in Figur 1 angedeutet ist. Um ein Drehen des Eingangsabtastglieds 30 in seinem Bewegungsbereich zu ermöglichen, ist an den Zwischenhebel 21 im Bewegungsbereich des Eingangsabtastglieds 30 eine Ausnehmung 33 angeformt.

Zudem umfasst das Einstellmittel 12 bzw. das Spreizglied ein an einem zweiten Ende des Grundkörpers 29 drehbar gelagertes Abtastglied 34, das zur Abtastung der an das Einstellmittel 11 angeformten Steuerkurven 13, 14 vorgesehen ist (Figuren 1, 2 und 3) .

Ferner ist an dem Grundkörper 29 ein Gleitschuh 35 angeordnet, der mit einer Stützkontur 36 eines mit dem Zwischenhebel 21 fest verbundenen Stützmittels 37 gekoppelt ist. Der Zwischenhebel 21 ist mehrteilig ausgebildet, wobei der Lagerbereich 23 von einem ersten Teil und die Führungskurve 27 von einem zweiten Teil gebildet ist, die fest miteinander verbunden sind. Dadurch, dass die Führungskurve 27 von einem separaten Teil gebildet ist, kann die Führungskurve 27 vorteilhaft einfach eine zumindest teilweise, zumindest im Wesentlichen, d.h. insbesondere im Rahmen von vorgegebenen Toleranzen, zur Lagerachse des Zwischenhebels 21 konzentrische Kreisbahn darstellen und als solche mit dem ersten Teil des Zwischenhebels 21 verbunden werden. Die Führungskurve 27

könnte jedoch auch zumindest teilweise einstückig an den ersten Teil des Zwischenhebels 21 angeformt sein. Das Einstellmittel 12 bzw. das Spreizglied weist damit drei, im Wesentlichen ein Dreieck aufspannende Kontaktstellen auf.

Am freien Ende 26 des Zwischenhebels 21 sind eine Hubkurve 38 und eine so genannte Nullhubkurve 39 angeformt. Die Hubkurve 38 ist dazu vorgesehen, einen Hub des Gaswechselventils 10 während des Betriebs zu erzeugen, während die Nullhubkurve 39 dazu vorgesehen ist, während des Betriebs einen Hub des Gaswechselventils 10 zu vermeiden. Grundsätzlich wäre auch denkbar, dass noch weitere Hubkurven für weitere Einstellungen an das freie Ende des Zwischenhebels 21 angeformt sind. Der Zwischenhebel 21 wirkt mit seinem freien Ende 26 auf einen raumfrei gelagerten Rollenhebel 40, der mit seinem ersten Ende auf einem Spielausgleichselement 41 und mit seinem zweiten Ende auf einem Ventilschaft des Gaswechselventils 10 abgestützt ist.

Bei der Herstellung wird in einem Verfahrensschritt der Lagerbereich 23 zur Lagerung des Zwischenhebels 21 hergestellt und anschließend wird in einem darauf folgenden Verfahrens- schritt der Lagerbereich 22 bzw. die Führungskurve 27 selbst am Zwischenhebel 21 hergestellt, beispielsweise vorzugsweise, indem der Zwischenhebel 21 bei der Herstellung um seine Achse 19 geschwenkt wird. Aufgrund der Konzentrizität des Lagerbereichs 23 und des Lagerbereichs 22 bzw. der Führungskurve 27 können diese besonders exakt hergestellt werden.

Während des Betriebs rollt das Eingangsabtastglied 30 auf dem rotierenden Nocken 25 ab. Der Zwischenhebel 21 wird dadurch, gelagert auf dem außerhalb eines Einstellbetriebs stillstehenden Einstellmittel 11, mit einer Schwenkbewegung angetrieben. Das Abtastglied 34 rollt dabei auf der Steuerkurve 13 in Umfangsrichtung derselben in einem Abtastbereich mit einem

konstanten Radius ab, so dass sich die Einstellmittel 11, 12 in einem ersten Freiheitsgrad 17 während einer konstanten Hubeinstellung in einem Kontaktbereich der Steuerkurve 13 relativ zueinander bewegen, und zwar in Umfangsrichtung der Steuerkurve 13.

Soll eine Hubverstellung vorgenommen werden, wird das von einer Schubstange gebildete Einstellmittel 11 mittels eines an einer Stirnseite des Einstellmittels 11 angeordneten Aktua- tors 20 translatorisch verschoben, so dass das erste und das zweite Einstellmittel 11, 12 in einem zum ersten Freiheitsgrad differierenden zweiten Freiheitsgrad 18 in dem Kontaktbereich der Steuerkurve 13 relativ zueinander bewegt werden, und zwar in axialer Richtung des Einstellmittels 11. Die den Freiheitsgraden 17, 18 zugeordneten Bewegungen stehen dabei senkrecht aufeinander. Das Einstellmittel 11 ist im Bereich der Steuerkurve 13 kegelstumpfartig ausgebildet, so dass durch Verschieben des Einstellmittels 11 innerhalb des Freiheitsgrads 18 je nach Richtung sich das Abtastglied 34 des Einstellmittels 12, bezogen auf die Achse 19 des Zwischenhebels 21, radial nach außen oder radial nach innen bewegt, wie dies mit einem Pfeil 42 angedeutet ist. Der Zwischenhebel 21 folgt dabei mit seiner Stützkontur 36 dem Gleitschuh 35 des Grundkörpers 29 des Einstellmittels 12 bzw. des Spreizgliedes und führt abhängig von der translatorischen Schubrichtung des Einstellmittels 11 eine Schwenkbewegung um die Achse 19 auf die Nockenwelle 24 zu oder von ihr weg aus, wie dies durch einen Pfeil 43 angedeutet ist. Das Eingangsabtastglied 30 folgt dabei der Führungskurve 27, wie dies mit einem Pfeil 44 angedeutet ist. Abhängig von der Schubrichtung des Einstellmittels 11 kann entweder die Hubkurve 38 oder die Nullhubkurve 39 mit dem Rollenhebel 40 in Kontakt gebracht und damit der Hub des Gaswechselventils 10 eingestellt werden. Ist der Zwischenhebel 21 in der Weise eingestellt, dass die Nullhubkurve 39 mit dem Rollenhebel 40 in Kontakt kommt, wird mit-

tels einer z.B. über das Stützmittel 37 auf den Zwischenhebel

21 wirkenden Schraubendruckfeder 45 sichergestellt, dass das Eingangsabtastglied 30 stets mit dem Nocken 25 spielfrei in Kontakt bleibt bzw. die Stützkontur 36 dem Gleitschuh 35 des Grundkörpers 29 des Einstellmittels 12 folgt.

Da das Eingangsabtastglied 30 dabei entlang der Führungskurve 27 und damit entlang der zur Achse 19 konzentrischen Kreisbahn 28 bewegt wird, führt die Schwenkbewegung des Zwischenhebels 21 zu keiner Lageänderung des Eingangsabtastglieds 30 relativ zur Nockenwelle 24 bzw. werden eine Verschiebung des Eingangsabtastglieds 30 in Richtung früh oder spät sowie eine Veränderung eines übersetzungsverhältnisses des Zwischenhebels 21 vermieden. Sollte eine gezielte Verschiebung des Eingangsabtastglieds 30 in Verbindung mit einer Variation einer öffnungsdauer des Gaswechselventils 10 gewünscht sein, so kann statt der kreissegmentförmigen, konzentrisch zur Achse 19 ausgebildeten Führungskurve 27 eine Führungskurve mit einem definierten anderweitigen Profil gewählt werden.

Das Einstellmittel 11 weist neben den Steuerkurven 13, 14 für das Gaswechselventil 10 zwei weitere Steuerkurven 15, 16 für ein weiteres nicht näher dargestelltes Gaswechselventil auf. Die dem Gaswechselventil 10 zugeordneten Steuerkurven 13, 14 und die dem nicht näher dargestellten Gaswechselventil zugeordneten Steuerkurven 15, 16 sind jeweils in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet, während die Steuerkurven 13, 15 und die Steuerkurven 14, 16 jeweils in axialer Richtung des Einstellmittels 11 hintereinander angeordnet sind.

Im Bereich der Steuerkurven 15, 16 ist ein dem Zwischenhebel 21 entsprechender Zwischenhebel gelagert, in welchem ein dem Einstellmittel 12 entsprechendes Einstellmittel integriert ist. Das Einstellmittel 11 ist mittels des Aktuators 20 um die Achse 19 drehend antreibbar, wodurch das erste und das

zweite Einstellmittel 11, 12 zur Einstellung einer Differenz zwischen Modi der zu betätigenden Gaswechselventile 10 in einem mit dem Freiheitsgrad 17 übereinstimmenden Freiheitsgrad relativ zueinander bewegbar sind, und zwar in Umfangsrichtung des Einstellmittels 11.

Sind die Steuerkurven 13, 15 mit den Einstellmitteln 12 in Kontakt, weisen die Gaswechselventile 10 die gleichen Betriebsmodi auf, d.h. die Gaswechselventile 10 werden jeweils mit dem gleichen Hub betätigt. Sind die Steuerkurven 14, 16 mit den Einstellmitteln 12 in Kontakt, weisen die Gaswechsel - ventile 10 unterschiedliche Betriebsmodi auf, und zwar indem sich die Steuerkurven 13, 14 entsprechen, während sich die Steuerkurven 15 und 16 unterscheiden. Durch eine translatorische Verschiebung des Einstellmittels 11 kann ein von einem Nullhub abweichender Hub beim Gaswechselventil 10 und ein Nullhub bei dem den Steuerkurven 15, 16 zugeordneten Gaswechselventil eingestellt werden, und zwar, indem das Einstellmittel 11 in axialer Richtung verschoben wird, so dass das den Steuerkurven 15, 16 zugeordnete Einstellmittel in einem Kontaktbereich 46 der Steuerkurve 16 mit derselben in Kontakt kommt. Die Steuerkurven 13, 14, 15, 16 weisen in ihren zur Steuerung vorgesehenen Kontaktbereichen jeweils in Umfangsrichtung stets einen konstanten Radius auf, so dass durch eine Exzentrizität hervorgerufene Mikrobewegungen während einer konstanten Hubeinstellung vermieden sind.

Neben den aufgeführten Einstellungen sind auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Einstellungen denkbar. Insbesondere könnten in Umfangsrichtung weitere Steuerkurven vorgesehen sein und/oder auch in axialer Richtung, wobei zur Erreichung weiterer Modi das Einstellmittel 11 in axialer Richtung verschoben werden könnte. Ferner ist auch denkbar, dass überlagerte Dreh- und Schubbewegungen des Einstellmit-

tels 11 und/oder des Einstellmittels 12 für Einstellungen genutzt werden.

Bezugs zeichen

10 Gaswechselventil 33 Ausnehmung

11 Einstellmittel 34 Abtastglied

12 Einstellmittel 35 Gleitschuh

13 Steuerkurve 36 Stützkontur

14 Steuerkurve 37 Stützmittel

15 Steuerkurve 38 Hubkurve

16 Steuerkurve 39 NuIlhubkurve

17 Freiheitsgrad 40 Rollenhebel

18 Freiheitsgrad 41 Spielausgleichselement

19 Achse 42 Pfeil

20 Aktuator 43 Pfeil

21 Zwischenhebel 44 Pfeil

22 Lagerbereich 45 Schraubendruckfeder

23 Lagerbereich 46 Kontaktbereich

24 Nockenwelle

25 Nocken

26 Ende

27 Führungskurve

28 Kreisbahn

29 Grundkörper

30 Eingangsabtastglied

31 Rundung

32 Bahn