DE102007050706A1

DE102007050706A1 - Kipphebelbaugruppe für radiale und axiale Lasten

Info

Publication number: DE102007050706A1
Application number: DE102007050706A
Authority: DE
Inventors: Richard Baker; Ross A. Gresley; Marion J. Ince
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2008-05-08
Also published as: US7779804B2; US20080098971A1

Abstract

Eine Kipphebelbaugruppe für einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, der einen Kipphebel aufweist, der sich auf einem Tragstift um eine Achse dreht, wo eine Stößelstange ein Ende der Baugruppe kontaktiert und ein Ventilschaft eines Gaswechselventils das andere Ende der Baugruppe kontaktiert. Ein Kipphebel ist an einem Tragstift durch ein radiales Rollenlager befestigt, um radiale Kräfte zu verarbeiten. Eine äußere Lagertragwand ist an dem Kipphebel befestigt und bedeckt beide Enden des Tragstifts. Zwischen den Enden des Tragstifts und der äußeren Lagerwand befindet sich eine Anlaufscheibe zum Verarbeiten axialer Kräfte in der Kipphebelbaugruppe. Die radiale Lagerbaugruppe kann eine äußere Lagerschale und eine innere Lagerschale aufweisen, wobei die äußere Lagerschale eine im Allgemeinen U-förmige Konfiguration aufweist, die die Endwand des Tragstifts bedeckt. Die Bodenwand der äußeren Lagerschale bildet die äußere Lagertragwand für die Anlaufscheibe.

Description

Gebiet der Erfindung
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Kipphebelbaugruppen für einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors und insbesondere eine Lagerbaugruppe, die in einer in einem Motor vom Stößelstangentyp verwendeten in einem Sockel befestigten Kipphebelbaugruppe verwendet wird.
2. Verwandter Stand der Technik
In einem Sockel befestigte Kipphebelbaugruppen weisen einen Kipphebel auf, der drehbar an einem Tragstift befestigt ist, und der Tragstift ist durch eine Halteschraube an dem Zylinderkopf angebracht. Der Tragstift ist auch als ein Zapfen bekannt. In der Regel ruht der Tragstift auf einem Tragblock, der die Gesamtkipphebelbaugruppe vom Zylinderkopf weg positioniert. Ein Ende des Kipphebels steht in Kontakt mit der Stößelstange, während das andere Ende des Kipphebels mit dem Ventilschaft in Kontakt steht.
Eine radiale Lageranordnung ist zwischen dem Tragstift und dem Kipphebel ausgebildet, um eine Drehbewegung des Kipphebels auf dem Tragstift zu erleichtern. Die radiale Lageranordnung verarbeitet die radialen Kräfte von der kippenden Bewegung des Kipphebels auf dem Tragstift.
Kipphebelbaugruppen können auch axialen Kräften ausgesetzt sein. Diese axialen Kräfte liegen insbesondere dann vor, wenn der Kipphebel so versetzt ist, als wenn sich das eine oder das andere Ende des Kipphebels in einer anderen Längsebene als die Kipphebelpalette befindet. Zu einem derartigen Versatz kann es kommen, wenn die Stößelstange versetzt ist oder wenn der Ventiltrieb von der Kipphebelpalette versetzt ist.
Eine Lösung zum Verarbeiten axialer Kräfte in Kipphebelbaugruppen ist aus dem am 24. Februar 2004 erteilten US-Patent Nr. 6,694,936 bekannt. Das '936er Patent verwendet eine axiale Rollenlageranordnung zum Verarbeiten axialer Kräfte. Bei einer in dem '936er Patent gelehrten Ausführungsform ist das axiale Rollenlager zwischen dem radialen Rollenlager und der Halteschraube positioniert, und eine Anlaufscheibe ist zwischen dem axialen Rollenlager und der Halteschraube positioniert.
Es besteht ein Bedarf dahingehend, alternative Anordnungen für Kipphebelbaugruppen bereitzustellen, die sowohl radiale Kräfte als auch axiale Kräfte verarbeiten können.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung besteht in dem Konfigurieren einer Kipphebelbaugruppe und einer Lagerbaugruppe zur Verwendung in einer Kipphebelbaugruppe für einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors derart, dass sowohl radiale als auch axiale Kräfte ohne Schwierigkeit aufgenommen werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß der Erfindung mit einer Kipphebelbaugruppe mit einem Kipphebel gelöst, der drehbar an einem Tragstift mit Hilfe einer radialen Lageranordnung befestigt ist, und eine äußere Lagertragwand bedeckt jede Endwand des Tragstifts und eine Anlaufscheibe ist zwischen jeder Endwand des Tragstifts und der äußeren Lagertragwand des äußeren Lagers positioniert. Der Kipphebel weist einen U-förmigen Querschnitt auf, der zwei parallele beabstandete Seitenwände im Gebiet des Tragstifts ausbildet. Der Kipphebel hat ein horizontales Loch durch die Seitenwände, um den Tragstift aufzunehmen. Die radiale Lageranordnung ist in dem Loch zwischen dem Tragstift und dem Kipphebel an jedem Ende des Tragstifts und auf jede Seitenwand ausgerichtet positioniert. Die äußere des Lagertragwand ist an dem Kipphebel angebracht und erstreckt sich nach unten entlang jeder Seite des Kipphebels, um jede Endwand des Tragstifts zu bedecken. Ein Hohlraum entsteht zwischen der inneren Oberfläche der äußeren Lagertragwand und der Endwand des Tragstifts. Die Anlaufscheibe ist in jedem durch die äußere Lagertragwand und die Endwand des Tragstifts erzeugten Hohlraum positioniert.
Die radiale Lageranordnung erleichtert radiale Kräfte, während die Anlaufscheibe, die äußere Lagertragwand und die Endwand des Tragstifts axiale Kräfte aufnehmen. Die axiale Last wird von der äußeren Lagertragwand, der Anlaufscheibe und der Endwand des Tragstifts getragen. Somit wirkt die große Oberfläche der Endwand des Tragstifts als eine Lageroberfläche und liefert eine sehr stabile und sehr starke Kipphebelbaugruppe, wenn die Anlaufscheibe darauf einwirkt.
Die Lagerbaugruppe der Erfindung umfasst eine Lageranordnung mit einer äußeren Lagerschale und einer inneren Lagerschale. Die äußeren Lagerschale weist einen allgemein U-förmigen Querschnitt auf, wobei die Außenseite jedes Arms der U-förmigen äußeren Lagerschale an der Innenseite des horizontalen Lochs im Kipphebel befestigt ist. Die Bodenwand der U-förmigen äußeren Lagerschale bildet die äußere Lagertragwand. Die inneren Lagerschale weist einen L-förmigen Querschnitt auf. Ein Schenkel der L-förmigen inneren Lagerschale ist axial an der Endwand des Tragstifts befestigt, und der andere Schenkel der L-förmigen inneren Lagerschale ist radial an dem Tragstift befestigt. Rollenlager sind zwischen den Armen der U-förmigen äußeren Lagerschale und dem radialen Schenkel der L-förmigen inneren Lagerschale positioniert. Eine Anlaufscheibe ist zwischen dem axialen Schenkel der L-förmigen inneren Lagerschale und dem Boden der U-förmigen Außenlagerschale positioniert.
Bei der Lagerbaugruppe der Erfindung ist die innere Lagerschale zwischen dem Tragstift und sowohl der Anlaufscheibe als auch dem radialen Rollenlager positioniert. Die äußere Lagerschale ist zwischen dem Kipphebel und dem Rollenlager positioniert und hält die Anlaufscheibe gegen die innere Lagerschale und die Endwand des Tragstifts.
Sicherungsflansche für das Rollenlager sind an der äußeren Lagerschale oder der inneren Lagerschale oder sowohl der inneren Lagerschale als auch der äußeren Lagerschale vorgesehen. Die äußere Lagertragwand kann Teil der äußeren Lagerschale sein, die das radiale Lager bildet, oder kann davon getrennt sein.
Die Anlaufscheibe ist geeigneterweise aus einem Polymer wie etwa TORLON^® hergestellt. TORLON^® erfordert minimale Schmierung, arbeitet in Hochtemperaturumgebungen und weist einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf. TORLON^® ist ein im Handel erhältliches thermoplastisches Hochtemperatur-Polyamid-Imid-Harz, geeigneterweise wird eine als TORLON^® 4301 bekannte Lagerqualität in der Erfindung verwendet. TORLON^® ist erhältlich von der Firma Solvay Advanced Polymers LLC in Alpharetta, Georgia, USA.
Zu Ausbilden der Anlaufscheibe können auch andere Polymere, Metalle, Keramiken und Verbundmaterialien verwendet werden.
Die Anlaufscheibe kann befestigt sein oder sich frei drehen und kann durch ein gewöhnliches Befestigungsmittel, Fett, Presspassung oder andere mechanische Einschlussmittel festgehalten werden.
In dem gleichen Hohlraum können ein oder mehrere Anlaufscheiben verwendet werden.
Die äußere Tragwand kann im Design offen oder geschlossen sein, doch muß ein offenes Design geeignete Flansche für den Lasttransfer auf die Anlaufscheibe aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht der Kipphebelbaugruppe;
2 einen detaillierten Querschnitt der Kipphebelbaugruppe;
3 eine Perspektive der Kipphebelbaugruppe, die den Versatz zeigt;
4 die Erfindung, wobei die äußere Lagerwand von der radialen Lagerbaugruppe getrennt ist; und
5 die Erfindung, wobei die innere Lagerschale äußere Sicherungsflansche aufweist und die äußre Lagerschale innere Sicherungsflansche aufweist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in 1 gezeigt, ist eine Kipphebelbaugruppe 1 durch eine Halteschraube 3 an einem Zylinderkopf 2 befestigt. Ein Tragblock 4 positioniert die Kipphebelbaugruppe 1 über dem Zylinderkopf 2.
Eine Stößelstange 5 kontaktiert eine Stößelstange-Kugelpfanne 6 der Kipphebelbaugruppe 1, während ein Ventilschaft 7 ein Ventilschaffende 8 der Kipphebelbaugruppe 1 kontaktiert.
Die Kipphebelbaugruppe 1 umfasst einen Kipphebel 10, der sich um einen Tragstift 11 dreht. Der Tragstift 11 wird durch die Halteschraube 3 stationär gehalten. Der Tragstift 11 geht durch ein horizontales Loch 12 hindurch, das sich im Kipphebel 10 befindet.
Wie in 2 gezeigt, verläuft das horizontale Loch 12 durch eine Kipphebelwand 13 und eine Kipphebelwand 14, wodurch ein Durchgangsloch im Kipphebel 10 entsteht.
Eine Lagerbaugruppe der Erfindung besteht aus einer radialen Lageranordnung und einer axialen Lageranordnung. Spezifisch ist die innere Lagerschale 15 am Tragstift 11 befestigt. Die äußere Lagerschale 16 ist am Kipphebel 10 befestigt. Das Rollenlager 17 ist zwischen der inneren Lagerschale 15 und der äußeren Lagerschale 16 auf radiale Weise positioniert, um radiale Kräfte zu verarbeiten. Die äußere Lagertragwand 18 ist aus der Bodenwand der äußeren Lagerschale 16 gebildet. Wie zu sehen ist, ist die äußere Lagerschale 16 im Querschnitt im allgemeinen U-förmig. Eine Anlaufscheibe 19 ist zwischen der äußeren Lagertragwand 18 und der Endwand 22 des Tragstifts 11 positioniert. Die Anlaufscheibe 19 verarbeitet axiale Kräfte.
Die äußere Lagerschale 16 weist einen inneren Sicherungsflansch 20 und einen äußeren Sicherungsflansch 21 zum Sichern des Rollenlagers 17 auf. Eine Endwand 22 des Tragstifts 11 ist an einem axialen Abschnitt 23 der inneren Lagerschale 15 befestigt. Ein radialer Abschnitt 24 der inneren Lagerschale 15 ist radial an einen radialen Endabschnitt 25 des Tragstifts 11 befestigt. Arm 26 und 27 der äußeren Lagerschale 16 sind am Kipphebel 10 befestigt.
Die 3 zeigt einen Versatz in dem Kipphebel der Erfindung.
4 veranschaulicht die am Kipphebel 10 befestigte äußeres Lagertragwand 18, die direkt an die Endwand 22 des Tragstifts 11 anstoßende Anlaufscheibe 19 und die innere Lagerschale 15 mit dem äußeren Sicherungsflansch 21.
5 veranschaulicht die äußere Lagertragwand 18, Teil der äußeren Lagerschale 16 und der inneren Lagerschale 15, sowohl mit dem inneren Sicherungsflansch 20 als auch dem äußeren Sicherungsflansch 21. Die Anlaufscheibe 19 stößt direkt an die Endwand 22 des Tragstifts 11 an.

1: Kipphebelbaugruppe
2: Zylinderkopf
3: Halteschraube
4: Tragblock
5: Stößelstange
6: Stößelstange-Kugelpfanne
7: Ventilschaft
8: Ventilschaftende
9
10: Kipphebel
11: Tragstift
12: Horizontales Loch
13: Wand-Kipphebel
14: Wand-Kipphebel
15: Innere Lagerschale
16: Äußere Lagerschale
17: Rollenlager
18: Äußere Lagertragwand
19: Anlaufscheibe
20: Innerer Sicherungsflansch
21: Äußerer Sicherungsflansch
22: Endwand
23: Axialer Abschnitt
24: Radialer Abschnitt
25: Radialer Endabschnitt
26: Arm
27: Arm

Claims

Kipphebelbaugruppe zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, wo die Baugruppe sockelmäßig am Zylinderkopf in einem Motor vom Stößelstangentyp befestigt ist, umfassend: – einen U-förmigen Kipphebel mit einem horizontalen Loch durch den Kipphebel; – einen in dem horizontalen Loch positionierten Tragstift; – eine radiale Lageranordnung, die zwischen dem Tragstift und dem Kipphebel in dem horizontalen Loch positioniert ist, um dem Kipphebel eine radial drehbare Bewegung zu erteilen; – eine äußere Lagerwand, die sich von jeder Seite des Kipphebels nach unten erstreckt und das horizontale Loch schließt, wobei die äußere Lagertragwand einen Hohlraum zwischen einer Endwand des Tragstifts und der äußeren Lagertragwand bildet; – und eine in jedem Hohlraum positionierte Anlaufscheibe zum Aufnehmen axialer Kräfte in der Kipphebelbaugruppe.
Lagerbaugruppe für eine Kipphebelbaugruppe mit einem Kipphebel und einem in einem Loch in dem Kipphebel befestigten Tragstift, wobei die Lagerbaugruppe folgendes umfasst: – eine äußere Lagerschale mit einem U-förmigen Querschnitt, wobei jeder Arm der U-förmigen äußeren Lagerschale an dem Kipphebel in dem Loch in dem Kipphebel befestigt werden kann, – eine innere Lagerschale, die von der äußeren Lagerschale beabstandet ist und einen L-förmigen Querschnitt aufweist, wobei beide Schenkel der L-förmigen inneren Lagerschale an dem Tragstift befestigt werden können, wobei ein radialer Schenkel der inneren Lagerschale dem Arm der äußeren Lagerschale zugewandt ist und ein axialer Schenkel der inneren Lagerschale einer Bodenwand der U-förmigen äußeren Lagerschale zugewandt ist; – ein Rollenlager, das zwischen dem radialen Schenkel der inneren Lagerschale und dem Arm der äußeren Lagerschale positioniert ist; und eine Anlaufscheibe, die zwischen dem axialen Schenkel der inneren Lagerschale und der Bodenwand der äußeren Lagerschale positioniert ist.