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EP 1 387 048 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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25.11.2009 Patentblatt 2009/48 |
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Anmeldetag: 03.07.2003 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb
Rocking lever for valve drive with variable lift
Levier oscillant pour commande de soupape à course variable
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB IT |
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Priorität: |
02.08.2002 DE 10235403
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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04.02.2004 Patentblatt 2004/06 |
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Patentinhaber: |
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- Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
80809 München (DE)
- Peugeot Citroën Automobiles Société Anonyme
78140 Velizy Villacoublay (FR)
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Erfinder: |
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- Allgeier, Michael
81667 München (DE)
- Eder, Torsten
80798 München (DE)
- Benedikt, Klaus, Dr.
86949 Windach (DE)
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Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 1 096 115 DE-A1- 10 016 103
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EP-A2- 1 039 103
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb gemäß
der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Sie geht von der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 101 23 186 aus. In dieser ist eine Ventiltriebsvorrichtung zur variablen Hubverstellung eines
Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine beschrieben. Bei der Ventiltriebsvorrichtung
steht das Gaswechselventil unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes mit
einer um eine Drehachse beweglichen Rolle in Wirkverbindung mit einer, eine Leerhubkurve
und eine Hubkurve umfassenden Steuerbahn, die in einem Endbereich eines zur Hubbetätigung
des Gaswechselventils von einem Nocken einer Nockenwelle gesteuerten Schwenkhebels
angeordnet ist. Der mittels einer Feder über eine Rolle dem Nocken spielfrei zugeordnete
Schwenkhebel ist andernends zur variablen Hubstellung des Gaswechselventils über einen
mittels einer Verstelleinrichtung gesteuert lageveränderbaren und fixierbaren Schwingdrehpunkt
längs einer Kreisbahn abgestützt. Zur Erzielung einer rein rotatorischen Bewegung
bzw. reinen Schwenkbewegung des Schwenkhebels um seinen Schwingdrehpunkt bei einem
reduzierten Hub des Gaswechselventils ist eine, an einem Gehäuseteil der Brennkraftmaschine
angeordneten Kreisbahn als Kulisse mit einem Radius "R" um die Drehachse der Rolle
des Übertragungselementes zur gesteuerten lageveränderbaren Abstützung des Schwenkhebels
vorgesehen.
[0003] Da das erste Rollenelement 4 sowohl auf der Verstelleinrichtung 11 als auch auf der
Kulissenbahn abgestützt ist, können bei Verstellung des Schwenkhebels relativ hohe
Reibungskräfte auftreten, wodurch erhöhter Verschleiß auftreten kann.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, reibungsmindernde Maßnahmen für einen
gattungsgemäßen Schwenkhebel aufzuzeigen.
[0006] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 gelöst.
Die Aufteilung des Rollenelementes in zwei separate Rollenelemente führt dazu, dass
in vorteilhafter Weise das erste Rollenelement oder das zweite Rollenelement jeweils
nur entweder mit der Kulisse oder mit der Verstelleinheit in Wirkverbindung steht.
Fertigungstechnisch bedingte Toleranzen bei der Rollenfertigung können durch diese
Anordnung besser ausgeglichen werden, wodurch die innere Reibung und somit der Verschleiß
gesenkt wird.
[0007] Bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 addieren sich die Lagertoleranzen
des ersten Rollenelementes und des zweiten Rollenelementes, wodurch fertigungstechnisch
bedingte Toleranzen noch besser ausgeglichen werden können.
[0008] Die aufwendige Ausgestaltung gemäß der Patentansprüche 3 und 4 weist beim Betrieb
des Schwenkhebels die geringsten Reibungsverluste und somit den geringsten Verschleiß
auf.
[0009] Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 weist im Betrieb die beste Kraftverteilung
sowie die geringste Reibung auf, was wiederum die Lebensdauer erhöht, die innere Reibung,
den Verschleiß und den Brennstoffverbrauch der Brennkraftmaschine minimiert.
[0010] Im Folgenden ist die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele in
fünf Figuren näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt einen schematischen Aufbau eines hubvariablen Ventiltriebes,
- Fig. 2
- zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel,
- Fig. 3
- zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel anhand eines Schnittes durch den Schwenkhebel,
- Fig. 4
- zeigt eine zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls als Schnitt durch den Schwenkhebel,
- Fig. 5
- zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in einem gegenüber Fig. 4 um 90 ° verdrehten
Schnitt durch den Schwenkhebel.
[0011] Für die selben Bauteile gelten in den Figuren 1 bis 5 dieselben Bezugszeichen.
[0012] Fig. 1 zeigt einen hubvariablen Ventiltrieb 2, der in einem ansatzweise dargestellten
Zylinderkopf 1 angeordnet ist. Der hubvariable Ventiltrieb 2 besteht im Wesentlichen
aus einem Schwenkhebel 3, mit einem Rollenelement 4 und einem Schwingdrehpunkt 4',
einem dritten Rollenelement 13, sowie einer Kulisse 5 mit einer Kulissenbahn 5', einem
Zwischenelement 7, einem Gaswechselventil 8, einem Nocken 9, der auf einer Nockenwelle
9' angeordnet ist sowie eine Feder 10 und einer Verstelleinrichtung 11. Der Schwenkhebel
3 stützt sich einerseits über das Rollenelement 4 auf der Kulissenbahn 5' der Kulisse
5 und andererseits mit einer Steuerbahn 6, die aus einer Leerhubkurve 6' und einer
Hubkurve 6" besteht, auf dem Zwischenelement 7 ab. Das Zwischenelement 7 ist ein Rollenschlepphebel,
dessen Rolle um eine Drehachse 12 drehbar ist. Die Drehachse 12 ist gleichzeitig der
Mittelpunkt der Kulissenbahn 5' in einer Nullhubstellung. Das Zwischenelement stützt
sich einerseits von der Drehachse 12 auf einem Spielausgleichselement 14, hier einem
hydraulischen Ventilspielausgleichselement, und andererseits auf dem Gaswechselventil
8 ab. Zwischen der Steuerbahn 6 und dem ersten Rollenelement 4 ist an den Schwenkhebel
3 parallel zum ersten Rollenelement 4 das dritte Rollenelement 13 angeordnet. Dieses
steht in Wirkverbindung mit dem Nocken 9. Bei Drehung der Nockenwelle 9' schwenkt
der Schwenkhebel 3 und drückt mit seiner Hubkurve 6" das Gaswechselventil in eine
nicht dargestellte Öffnungsstellung. Das erste Rollenelement 4 ist neben der Abstützung
auf der Kulissenbahn 5' weiter an einer Verstelleinrichtung 11 abgestützt, mit der
der Schwingdrehpunkt 4' des ersten Rollenelements 4 parallel zur Kulissenbahn 5' verschoben
werden kann. Eine derartige Verschiebung bewirkt eine Veränderung des Ventilhubes.
[0013] Fig. 2 zeigt die Seitenansicht eines Schwenkhebels 3 für das erste und das zweite
Ausführungsbeispiel. Der Schwenkhebel 3 besteht aus einem in etwa kastenförmigen Gehäuse
3', welches auf einem Ende die Steuerbahn 6, mit der Leerhubkurve 6' und der Hubkurve
6" und auf dem gegenüberliegenden Ende eine erste Bohrung 15, die normal zur Steuerbahn
6 ausgerichtet ist, aufweist. In der ersten Bohrung 15 befindet sich ein erster Bolzen
16. Radial um den ersten Bolzen 16 ist das Rollenelement 4 angeordnet. Zwischen dem
Rollenelement 4 und der Steuerbahn 6 befindet sich eine zweite Bohrung 15', in der
ein zweiter Bolzen 16' parallel zum ersten Bolzen 16 gelagert ist. Radial am Außenumfang
ist um den Bolzen 16' ist das drittes Rollenelement 13 drehbar gelagert. Durch die
Achsen der ersten Bohrung 15 und der zweiten Bohrung 15' ist ein Schnitt A-A eingezeichnet.
Dieser Schnitt A-A entspricht den Darstellungen in Fig. 3 und Fig. 4 für jeweils ein
Ausführungsbeispiel.
[0014] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Ebene A-A für ein erstes Ausführungsbeispiel
für den Schwenkhebel 3. Im ersten Ausführungsbeispiel ist radial am Außenumfang um
den ersten Bolzen 16 ein Wälzlager 17 angeordnet. Radial um dieses Wälzlager 17 ist
drehbeweglich das Rollenelement 4, innerhalb des Gehäuses 3' gelagert. Das Rollenelement
4 ist aufgeteilt in zwei erste Rollenelemente 4a und ein zweites Rollenelement 4b.
Das Rollenelement 4b erstreckt sich in axialer Richtung über die ganze Länge des Wälzlagers
17, entsprechend einem nicht näher dargestellten Innenmaß des Gehäuses 3'. Radial
am Außenumfang des ersten Rollenelements 4b sind die zwei zweiten Rollenelemente 4a
drehbeweglich angeordnet. Die zwei ersten Rollenelemente 4a bilden mit dem zweiten
Rollenelement 4b ein Gleitlager. Beim Betrieb des hubvariablen Ventiltriebs ist der
Schwenkhebel 3 mit dem zweiten Rollenelement 4b an der Verstelleinrichtung 11 abgestützt,
während er mit dem ersten Rollenelement 4a auf der Kulissenbahn 5b der Kulisse 5 abrollt.
Ansonsten entspricht die Ausführung in Fig. 3 der Ausführung in Fig. 2.
[0015] In weiteren Ausführungsbeispielen kann auch nur ein erstes Rollenelement 4a vorgesehen
werden, wobei sich dieses dann in axialer Ausrichtung über ca. eine Hälfte des zweiten
Rollenelementes 4b erstreckt bzw. in der Mitte des zweiten Rollenelementes 4b angeordnet
ist. Auch eine Wälzlagerung des ersten Rollenelementes 4a auf dem zweiten Rollenelement
4b ist möglich.
[0016] Fig. 4 zeigt den Schnitt durch den Schwenkhebel 3 in der Ebene A-A für ein zweites
Ausführungsbeispiel. In diesem sind radial am Außenumfang um den ersten Bolzen 16
zwei erste Rollenelemente 4a und ein zweites Rollenelement 4b, vom Gehäuse 3' begrenzt,
drehbeweglich gelagert. Diese ersten Rollenelemente 4a und das zweite Rollenelement
4b sind gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung nebeneinander
angeordnet und verfügen jeweils über ein eigenes Wälzlager 17', 17", 17"' gegenüber
dem ersten Bolzen 16. Wie auch im ersten Ausführungsbeispiel steht das erste Rollenelement
4a mit der Verstelleinrichtung 11 in Wirkverbindung, während das zweite Rollenelement
4b mit der Kulissenbahn 5' der Kulisse 5 in Wirkverbindung steht. Zentrisch ist ein
Schnitt B-B eingezeichnet, der gegenüber dem Schnitt A-A um 90 ° verdreht ist.
[0017] In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann, wie im Fall des ersten Ausführungsbeispieles
nur ein einziges erstes Rollenelement 4a vorgesehen sein. Für diesen Fall liegen das
erste Rollenelement 4a und das zweite Rollenelement 4b in axialer Richtung des ersten
Bolzens 16 wiederum nebeneinander.
[0018] Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass die Wälzlager 17, 17', 17", 17"' als Nadellager
und unter Umständen auch als Gleitlager ausgebildet sein können.
[0019] Fig. 5 zeigt zur Veranschaulichung einen gegenüber Fig. 4 um 90 ° verdrehten Schnitt
durch den Schwenkhebel für das zweite Ausführungsbeispiel. Es gilt die Figurenbeschreibung
von Fig. 4.
Bezugszeichenliste
[0020]
- 1
- Zylinderkopf
- 2
- Hubvariabler Ventiltrieb
- 3
- Schwenkhebel
- 3'
- Gehäuse
- 4
- Rollenelement
- 4a
- Erstes Rollenelement
- 4b
- Zweites Rollenelement
- 4'
- Schwingdrehpunkt
- 5
- Kulisse
- 5'
- Kulissenbahn
- 6
- Steuerbahn
- 6'
- Leerhubkurve
- 6"
- Hubkurve
- 7
- Zwischenelement
- 8
- Gaswechselventil
- 9
- Nocken
- 9'
- Nockenwelle
- 10
- Feder
- 11
- Verstelleinrichtung
- 12
- Drehachse
- 13
- Drittes Rollenelement
- 14
- Spielausgleichselement
- 15
- Erste Bohrung
- 15'
- Zweite Bohrung
- 16
- Erster Bolzen
- 16'
- Zweiter Bolzen
- 17
- Wälzlager
- 17', 17", 17"'
- Separates Wälzlager
1. Schwenkhebel (3) für einen hubvariablen Ventiltrieb (2) in einem Zylinderkopf (1)
einer Brennkraftmaschine, der einerseits mit einem Rollenelement (4) mit einem Schwingdrehpunkt
(4') auf einer Kulissenbahn (5') einer Kulisse (5) und andererseits mit einer Steuerbahn
(6) auf einem Zwischenelement (7) zu einem Gaswechselventil (8) spielfrei abgestützt
ist, wobei der Schwenkhebel (3) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits
von einem Nocken (9) einer Nockenwelle (9') entgegen einer Kraft einer Feder (10)
gesteuert schwenkbar und andererseits das Rollenelement (4) von einer Verstelleinrichtung
(11) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (5') gesteuert verschiebbar
ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenelement (4) aus einem ersten Rollenelement (4a) und einem zweiten Rollenelement
(4b) oder aus zwei ersten Rollenelementen (4a) und einem zweiten Rollenelement (4b)
besteht und radial von zumindest einem Wälzlager (17) gelagert ist.
2. Schwenkhebel nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Rollenelement (4a) radial am Außenumfang des zweiten Rollenelementes
(4b) gelagert ist.
3. Schwenkhebel nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rollenelement (4a) und das zweite Rollenelement (4b) in axialer Richtung
nebeneinander gelagert sind.
4. Schwenkhebel nach Patentanspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rollenelement (4a) und das zweite Rollenelement (4b) jeweils auf einem
separaten Wälzlager (17a, 17b, 17c) angeordnet sind.
5. Schwenkhebel nach einem der zuvor genannten Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (17a, 17b, 17c) ein Nadellager ist.
1. A rocking lever (3) for a variable-stroke valve drive (2) in a cylinder head (1) of
an internal combustion engine, the lever being supported without clearance, on the
one hand by a roller element (4) pivoting round a centre (4') on a track (5') on a
connecting link (5) and on the other hand by a control track (6) on an intermediate
element (7) to form a gas change valve (8), wherein in order to adjust the stroke
between the supporting places, on the one hand the lever (3) is pivotable in controlled
manner by a cam (9) on a camshaft (9') against the force of a spring (10) and on the
other hand the roller element (4) is movable in controlled manner by an adjusting
device (11) in order to adjust the length of stroke parallel to the track (5'),
characterised in that the roller element(4) comprises a first roller element (4a) and a second roller element
(4b) or two roller elements (4a) and a second roller element (4b) and is radially
mounted on at least one rolling bearing (17).
2. A lever according to claim 1,
characterised in that at least one first roller element (4a) is radially mounted on the outer periphery
of the second roller element (4b).
3. A lever according to claim 1,
characterised in that the first roller element (4a) and the second roller element (4b) are mounted side
by side in the axial direction.
4. A lever according to claim 2 or claim 3,
characterised the first roller element (4a) and the second roller element (4b) are each disposed
on a separate rolling bearing (17a, 17b, 17c).
5. A lever according to any of the previous claims,
characterised in that the rolling bearing (17a, 17b, 17c) is a needle bearing.
1. Levier oscillant (3) de commande de soupape à course variable (2), dans une culasse
(1) d'un moteur à combustion, s'appuyant sans jeu d'une part par un élément de roulement
(4) avec un point de pivotement (4') sur un chemin de coulisse (5') d'une coulisse
(5) et d'autre part par un chemin de commande (6), sur un élément intermédiaire (7)
d'une soupape d'échange de gaz (8),
pour régler la course, d'une part le levier oscillant (3) étant commandé en pivotement
entre les points d'appui par une came (9) d'un arbre à came (9') contre la force d'un
ressort (10) et d'autre part l'élément de roulement (4) étant commandé en coulissement
par une installation d'actionnement (11) pour régler la levée de la course parallèlement
au chemin de coulisse (5'),
caractérisé en ce que
l'élément de roulement (4) se compose d'un premier élément de roulement (4a) et d'un
second élément de roulement (4b) ou de deux premiers éléments de roulement (4a) et
d'un second élément de roulement (4b) et est monté radialement sur au moins un palier
de roulement (17).
2. Levier oscillant selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'
au moins un premier élément de roulement (4a) est monté radialement à la périphérie
extérieure du second élément de roulement (4b).
3. Levier oscillant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le premier élément de roulement (4a) et le second élément de roulement (4b) sont juxtaposés
dans la direction axiale.
4. Levier oscillant selon la revendication 2 ou 3,
caractérisé en ce que
le premier élément de roulement (4a) et le second élément (4b) sont montés chacun
sur un palier de roulement distinct (17a, 17b, 17c).
5. Levier oscillant selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
le palier de roulement (17a, 17b, 17c) est un palier à aiguilles.
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