Bezeichnung der Erfindung

Schaltbarer Schlepphebel

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit einem Außenhebel, in dessen Aussparung ein auf einer Achse angeordneter Innenhebel verläuft, welche Achse an einem Ende des Außenhebels angeordnet ist, wobei Außen- zu Innenhebel relativ verschwenk- beweglich zueinander vorliegen und an einer Unterseite des Außenhebels einerseits an dem einen Ende eine Anlage für wenigstens ein Gaswechselventil sowie andererseits an einem anderen Ende eine Kontaktfläche für einen Kopf eines Abstützelements appliziert sind, wobei der Außenhebel oberhalb dieser Kontaktfläche eine Längsaussparung mit einem Koppelkolben besitzt, der für den Koppelfall unter ein achsabgewandtes, freies Ende eines Querstegs des Innenhebels verlagerbar ist und wobei wenigstens der Innenhebel an einer O- berseite eine Anlauffläche für einen Hubnocken aufweist.

Derartige Schlepphebel sind der Fachwelt hinreichend bekannt und müssen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Deren Längsaussparung für den Koppelkolben verläuft parallel zur Längserstreckung des Schlepphebels. Schon allein diese Anordnung birgt Nachteile in sich. So wird relativ viel Bauraum o- berhalb der Kontaktfläche (Kalotte) benötigt. Der Schlepphebel baut zumindest an seinem anderen Ende mit der Kontaktfläche relativ hoch, wodurch es ggf. zu konstruktiven Beschränkungen wegen einer Kollisionsgefahr mit gegenlaufenden Nocken kommen kann. Um dieser Kollisionsgefahr zu begegnen, hat der

Quersteg am freien Ende des abschwenkbaren Innenhebels dann ggf. nur eine ungenügende Bauhöhe. Dies kann zu Steifigkeitsproblemen, unerwünschten Spannungsspitzen etc. führen.

Des Weiteren wird festgestellt, dass, vereinfacht gesagt, bei dem vorgenannten Schlepphebel mit „gerade" verlaufender Längsaussparung eine Kraftwirkungslinie einer Kontaktkraft bei Kopplung des Koppelkolbens unter den Quersteg des Innenhebels am gegenüber liegenden „Auflager" nicht durch das Material des Außenhebels verläuft. Somit ist für den Fachmann klar, dass der Koppelkolben nach dem Stand der Technik bei Kopplung unerwünscht in seiner Längsaussparung verkippt. Es kommt zu Kantenbelastungen bzw. Spannungen im Bereich der Längsaussparung. Zudem ist damit zu rechnen, dass sich das Spiel der Kopplung / der Verschleiß über die Betriebsdauer des Schlepphebels hinweg unerwünscht stark vergrößert.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen schaltbaren Schlepphebel der vorge- nannten Art zu schaffen, bei dem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die neuen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach verläuft die Längsaussparung mit dem Koppelkolben in Hebellängsrichtung und vom anderen Ende aus gesehen schräg auf die Unterseite zu, wobei der bügelartige Quersteg des Innenhebels eine durchge- hend (in Bewegungsrichtung des Koppelkolbens gesehen) offene, schalenähnliche Mitnehmerfläche hat, der im Querschnitt durch den Quersteg ein zylindrisch ausgewölbter (bombierter) Verlauf immanent ist und wobei eine Kraftwir-

kungslinie einer Kontaktkraft am Berührpunkt zwischen der Mitnehmerfläche des Querstegs und dem Koppelkolben geradlinig durch ein dem Berührpunkt gegenüber liegendes „Auflager" am Außenhebel bei der Kontaktfläche verläuft.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, denen auch selbständig schutzfähige Merkmale immanent sein können.

Somit sind die eingangs genannten Nachteile wirkungsvoll beseitigt. Die Kraft- wirkungslinie der Kontaktkraft verläuft vereinfacht gesagt durch das Material des Außenhebels im Bereich der Kontaktfläche. Somit ist eine hervorragende Abstützung des Koppelkolbens bei Kopplung gegeben und dessen Verkippen mit den eingangs genannten Nachteilen wie Kantenverschleiß, Setzen, etc. vermieden.

Eine zusätzliche Vermeidung von Verschleiß und Belastungen wie Spannungsspitzen ist dadurch herbeigeführt, indem die Mitnehmerfläche am Quersteg des Innenhebels zylindrisch ausgewölbt, wie dargelegt, verläuft. Dabei soll diese Mitnehmerfläche den Koppelkolben halbschalenähnlich umgreifen, so dass hier die Kontaktpressung reduziert ist.

Im Zusammenwirken hiermit garantiert der vorbeschriebene schräge Verlauf der Längsaussparung für den vorzugsweise hydraulisch in wenigstens eine Verschieberichtung verlagerbaren Koppelkolben, dass der Außenhebel zumin- dest an dem anderen Ende ausreichend niedrig baut und dass andererseits der Quersteg am freien Ende des Innenhebels eine ausreichende Bauhöhe besitzt.

Summa summarum liegt durch die vorgenannten Maßnahmen ein optimierter Koppelbereich am anderen Ende des Schlepphebels vor.

Einfache Maßnahmen einer hydraulischen Beaufschlagung des Koppelkolbens in dessen Koppelrichtung sowie einer Darstellung eines Anschlags für dessen Koppelrichtung sind Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach wird das Hydraulikmittel über eine kurze Stichbohrung aus der Kontaktfläche unmittelbar in einen Ringraum hinter eine Stirnfläche des Koppelkolbens geleitet. Dieser Ringraum ist axial nach außen durch eine separate Buchse begrenzt, durch die ein Rohransatz des Koppelkolbens, ausgehend von dessen vorgenannter Stirnfläche, geführt ist. Der Rohransatz hat axial außen einen tellerartigen Radialansatz, der sich im Anschlagfall (Koppelfall) an einer äuße- ren Stirn des Außenhebels im Bereich des anderen Endes abstützt.

In der letztgenannten Buchse kann ein Druckfedermittel angeordnet sein, das einenends gegen einen Grund der Buchse wirkt und sich anderenends am Radialansatz abstützt, so dass bei drucklosem Zustand an Hydraulikmittel eine Rückverlagerung des Koppelkolbens in dessen Entkoppelposition in der Längsaussparung möglich ist.

Vorzugsweise soll der Koppelkolben in der Längsaussparung frei rotationsbeweglich vorliegen und kann in einem preiswerten Centerless-Schleifverfahren in Großserie feinbearbeitet sein. Aufgrund dessen freier Rotationsbeweglichkeit kann auf zusätzliche Verdrehsicherungsmaßnahmen verzichtet werden, außerdem wird ein Außenmantel des Koppelkolbens gleichmäßiger belastet.

In Fortbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, als Gegenlauffläche am abschwenkbaren Innenhebel eine wälzgelagerte Rolle oder eine Gleitfläche vorzusehen. Der Außenhebel hat dann im Bereich seiner Oberseite beispielsweise Gleitflächen als einfache Stützflächen. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, den schaltbaren Schlepphebel als „Umschalter" auszubilden, wobei dann der Innenhebel eine Gegenlauffläche für einen Großhubnocken und der Außenhebel Gegenlaufflächen für Niedrighubnocken aufweist. Wenigstens eine dieser Gegenlaufflächen kann wiederum als wälzgelagerte Rolle ausgebildet sein.

Ein weiterer Beitrag hinsichtlich Leichtbau und Absenkung der oszillierenden Ventiltriebsmassen ist dann geleistet, wenn wenigstens eines der Hebelbauteile gemäß einem weiteren Unteranspruch aus einem Leichtbauwerkstoff wie Tief- ziehblech oder dergleichen hergestellt ist.

Eine zusätzliche Maßnahme betrifft eine integrierte Lost-Motion-Feder. Hierbei ist an eine Drehschenkelfeder gedacht, die im Bereich der Achse am einen Ende appliziert ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen

Schlepphebel und die

Figur 2 einen vergrößert dargestellten Teillängsschnitt durch den Schlepphebel im Bereich dessen anderen Endes.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Die Figuren offenbaren einen schaltbaren Schlepphebel 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine. Dieser besteht aus einem in Draufsicht kastenähnlichen Außenhebel 2, in dessen Aussparung 3 ein Innenhebel 5 angeordnet ist. Im Bereich eines Endes 6 verläuft quer eine Achse 4, auf welcher die Hebel 2, 5 verschwenkbeweglich zueinander gelagert sind. Der Innenhebel 5 hat somit ein

freies Ende 13 mit einem Quersteg 14, an dessen Unterseite eine später erläuterte Mitnehmerfläche 16 appliziert ist.

Die vorgenannte Achse 4 ist von wenigstens einer Drehschenkelfeder als Lost- Motion-Feder 30 umschlossen. Deren zumindest einer Schenkel 31 wirkt gegen eine Unterseite des Innenhebels 5 in dessen Schwenksinn in Nockenrichtung. Wenigstens ein weiterer Schenkel 32 der vorgenannten Lost-Motion-Feder 30 ist an einem Querbalken 33 des Außenhebels 2 im Bereich oberhalb seiner Anlage 8 für ein Gaswechselventil abgestützt.

Wie des Weiteren zu erkennen ist, hat der Innenhebel 5 an seiner Oberseite 17 eine wälzgelagerte Rolle als Anlauffläche 18 für einen Großhubnocken.

An einer Unterseite 7, an der auch die vorgenannte Anlage 8 appliziert ist, hat der Außenhebel 2 am anderen Ende 9 eine kalottenförmig ausgebildete Kontaktfläche 10 zur Lagerung auf einem Kopf eines zeichnerisch nicht dargestellten Abstützelements. Oberhalb dieser Kontaktfläche 10 verläuft eine durchgehende Längsaussparung 1 1 mit einem zylindrischen Koppelkolben 12. In beiden Figuren ist der Koppelkolben 12 in seiner Koppelposition offenbart. Zu erkennen ist, dass die Längsaussparung 1 1 , in Hebellängsrichtung und vom anderen Ende 9 aus gesehen, schräg auf die vorgenannte Unterseite 7 zuläuft.

Der Koppelkolben 12 hat einen glattzylindrischen Außenmantel 15a und untergreift bei der dargestellten Kopplung den bügelartigen Quersteg 14 am freien Ende 13 des Innenhebels 5. Eine Unterseite 15 des Querstegs 14 ist mit einer durchgehend offenen, schalenähnlichen Mitnehmerfläche 16 versehen, der im Querschnitt durch den Quersteg 14 ein zylindrisch ausgewölbter Verlauf zugehörig ist.

Gemäß der hier dargestellten Variante ist der Koppelkolben 12 in dessen Koppelrichtung über Hydraulikmittel verlagerbar. Dieses ist über eine kurze Stichbohrung 19 aus dem Kopf des Abstützelements in einen Ringraum 20 heran-

leitbar, der hinter einer koppelfernen Stirnfläche 21 des Koppelkolbens 12 liegt. Axial außen wird der Ringraum 20 durch eine Stirn 25 einer Buchse 24 begrenzt. Diese Buchse 24 ist ortsfest in der Längsaussparung 1 1 befestigt.

Von der Stirnfläche 21 des Koppelkolbens 12 erstreckt sich ein Rohransatz 22 durch eine zeichnerisch angedeutete öffnung 23 in der Buchse 24. An seiner Außenstirn 25a ist der Rohransatz 22 mit einem tellerartigen Radialansatz 26 versehen. Dieser schlägt zur Definierung der Koppelposition des Koppelkolbens 12, wie zeichnerisch gezeigt, an einer Stirn 27 des Außenhebels 2 im Bereich des anderen Endes 9 an.

In dem zeichnerisch angedeuteten Ringraum (Strich-Strich-Linie) der Buchse 24 kann sich an deren Grund eine Druckfeder abstützen, die anderenends gegen den tellerartigen Radialansatz 26 wirkt. Somit kann über diese Druckfeder oder ein Druckfederpaket eine Rückstellung des Koppelkolbens 12 in dessen Entkoppelposition geschaffen werden.

Wie vorgenannt, hat die Längsaussparung 1 1 einen schrägen Verlauf. Aus diesem Grund wird im Bereich oberhalb der Kontaktfläche 10 in Richtung zum Koppelkolben 12 nur relativ wenig Material benötigt. Somit baut schon allein hierdurch der Außenhebel 2 an seiner Oberseite 28 nicht unnötig hoch. Andererseits kann der Quersteg 14 mit seiner Mitnehmerfläche 16 ausreichend hoch konstruiert werden, so dass hier genügend Steifigkeit vorliegt. Durch dessen zylindrisch ausgewölbte Mitnehmerfläche werden zudem bei Kopplung Span- nungsspitzen vermieden (gute Schmiegung).

Zeichnerisch dargestellt ist zudem, dass eine Kraftwirkungslinie L _κ (Strich- Punkt-Linie) einer Kontaktkraft F _κ am Berührpunkt P zwischen der Mitnehmerfläche 16 des Querstegs 14 und dem Koppelkolben 12 geradlinig durch ein dem Berührpunkt P gegenüber liegendes „Auflager" A am Außenhebel 2 bei der Kontaktfläche 10 verläuft. Durch diese Abstützung der Kontaktkraft F _κ direkt im

Material des Außenhebels 2 oberhalb dessen Kontaktfläche 10 wird ein verkip- pungsfreier Betrieb des Koppelkolbens 12 garantiert.

Liste der Bezugszahlen und -zeichen

1 ) Schlepphebel 29)Anlauffläche

2) Außenhebel 30)Lost-Motion-Feder

3) Aussparung 35 31 )Schenkel

4) Achse 32)Schenkel

5) Innenhebel 33)Querbalken

6) eines Ende

7) Unterseite L _κ ) Kraftwirkungslinie

8) Anlage 40 F _κ ) Kontaktkraft

9) anderes Ende P) Berührpunkt

10) Kontaktfläche A) Auflager 1 1 )Längsaussparung P) Berührpunkt 12) Koppelkolben 13)freies Ende 45

14) Quersteg

15) Unterseite 15a)Außenmantel

16) Mitnehmerfläche 17)Oberseite 18)Anlauffläche 19)Stichbohrung 20)Ringraum 21 )Stimfläche

22) Rohransatz 23)öffnung 24) Buchse 25)Stim 25a)Außenstim 26) Radialansatz 27)Stim 28)Oberseite