DE102004033973A1

DE102004033973A1 - Verbindungselement zur verliersicheren Halterung eines hebelartigen Nockenfolgers

Info

Publication number: DE102004033973A1
Application number: DE102004033973A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dipl.-Ing. Möck; Helmut Dipl.-Ing. Engelhardt (FH)
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-16
Also published as: EP1617047A1; EP1617047B1; DE502005000919D1; CN100540854C; US7146950B2; CN1737341A; US20060011162A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Verbindungselement (9) zur verliersicheren Halterung eines hebelartigen Nockenfolgers (1), der zur Betätigung eines Gaswechselventils (5) einer Brennkraftmaschine dient, an einem Abstützelement (2). Dieses weist ein sphärisches Ende (7) auf, auf dem der Nockenfolger (1) mittels einer kalottenförmigen Einformung (6) schwenkbeweglich gelagert ist. Dabei greift das Verbindungselement (9) in eine ringförmige Nut (8) unterhalb des sphärischen Endes (7) ein. Bei einem derartigen Verbindungselement (9) soll ein zentraler Abschnitt (10) an einer dem Abstützelement (2) zugewandten Unterseite (11) des Nockenfolgers (1) anliegen und mit zwei Schenkeln (12, 13) sowie einen diese verbindenden Steg (14) eine in Längsrichtung des Nockenfolgers (1) U-förmige Ausnehmung (15) bilden. Diese soll die Nut (8) gabelartig und orthogonal zur Verschwenkrichtung des Nockenfolgers (1) im wesentlichen spielfrei umgreifen, wobei von den Schenkeln (12, 13) abgewinkelte Haltekrallen (16, 17) in Querrichtung des Nockenfolgers (1) verlaufen, die dessen Seitenwände (18, 19) zangenartig übergreifen. Durch Klemmung der Haltekrallen (16, 17) mittels Ausformungen (22, 23), die auf Innenseiten (24, 25) der zugehörigen Seitenwände (18, 19) gerichtet sind, ist dann die U-förmige Ausnehmung (15) hinsichtlich ihrer Lage in Querrichtung zum Nockenfolger (1) und ihrer Form im wesentlichen fixiert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur verliersicheren Halterung eines hebelartigen Nockenfolgers, der zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine dient, an einem Abstützelement mit einem sphärischen Ende, auf dem der Nockenfolger mittels einer kalottenförmigen Einformung schwenkbeweglich gelagert ist, wobei das Verbindungselement in eine ringförmige Nut unterhalb des sphärischen Endes eingreift.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Verbindungselemente ermöglichen bekanntermaßen die Erzeugung einer Baueinheit, die beispielsweise einen Schlepphebel als Nockenfolger und ein Abstützelement beinhaltet. Mit einer solchen Baueinheit wird dann das Risiko einer potenziellen Fehlmontage beim Kunden minimiert. Diese könnte unter anderem darin bestehen, dass der Schlepphebel um 180° verdreht im Ventiltrieb montiert wird. In diesem Fall wären die Kontaktpartner Kugelkopf des Abstützelements und Kalotte des Schlepphebels sowie Ventilschaftende und entsprechende Gegenfläche am Schlepphebel vertauscht. Eine solche Fehlmontage würde zumindest zu einer Ventiltriebsfehlfunktion und im schlimmsten Fall sogar zu einem gravierenden Motorschaden führen. Weitere Anforderungen an dieses Verbindungselement bestehen darin, dass auf der einen Seite eine Trennung von Schlepphebel und Abstützelement durch Transporteinflüsse sicher ausgeschlossen ist und auf der anderen Seite das Verbindungselement keinen nachteiligen Beitrag zur Ventiltriebsreibung bei der Schwenkbewegung des Schlepphebels auf dem Abstützelement leistet.

In der DE 102 49 560 A1 ist ein Verbindungselement, welches die vorgenannten Anforderungen vorteilhaft erfüllt, vorgeschlagen. Bei diesem aus Flachmaterial bestehenden Verbindungselement wird das sphärische Ende des Abstützelements hinter eine ovale Aussparung des Verbindungselements, die sich unterhalb der kalottenförmigen Einformung des Schlepphebels befindet, geclipst. Dadurch greift das Verbindungselement zwar in die ringförmige Nut unterhalb des sphärischen Endes ein, lässt aber dennoch eine reibungsminimale Schwenkbewegung in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils zu. Voraussetzung für ein einwandfreies Einclipsen des Abstützelements hinter das Verbindungselement ist nun allerdings dessen elastische Verformung im Bereich der Aussparung. Die erforderliche Elastizität kann durch geeignete Geometrie der Aussparung sowie geeignete Eigenschaften und Stärke des Verbindungselementmaterials problemlos erreicht werden, dennoch verbleibt ein Montagespalt quer zur Betätigungsrichtung des Schlepphebels zwischen Verbindungselement und ringförmiger Nut im Abstützelement. Folglich wird der Schlepphebel auch nicht vom Verbindungselement bei einer Schwenkbewegung quer zu seiner Betätigungsrichtung vollständig behindert, wobei diese Schwenkbewegung dann bis zu 15° betragen kann. Ein solches Abkippen des Schlepphebels um seine Längsachse kann ebenfalls in der montierten Brennkraftmaschine auftreten, nämlich bei Kontaktverlust zwischen Schlepphebel und dem betätigenden Nocken. Ursachen für einen solchen Kontaktverlust können ein unerwünschtes Einsinken der zumeist verwendeten Abstützelemente mit hydraulischem Ventilspielausgleich oder ein Entfernen des Schlepphebels vom betäti genden Nocken in Folge einer Überdrehzahl der Brennkraftmaschine sein.

Diesbezüglich sind insbesondere Schlepphebel mit sehr schmaler Nockenkontaktfläche zu beachten. Diese finden Verwendung bei bauraumbeengten Mehrventilmotoren oder auch bei variablen Ventilsteuerungen, bei denen ein aus mehreren Nocken unterschiedlichen Hubes bestehendes Nockenpaket axial auf seiner Nockenwelle verschiebbar gelagert ist und von dem ein zum Betriebszustand der Brennkraftmaschine passender Nocken in Eingriff mit dem Schlepphebel gebracht wird. Der Schlepphebel ist dann hinsichtlich eines weiteren oder vollständigen Abkippens vom Abstützelement besonders gefährdet, da er sich bei erneutem Kontakt zu seinem Nocken aufgrund der schmalen Nockenkontaktfläche nicht mehr ausreichend am Nocken auszurichten vermag.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verbindungselement der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile beseitigt sind, so dass insbesondere bei Nockenfolgern mit schmaler Nockenkontaktfläche ein stabiles Ausrichten am betätigenden Nocken in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gewährleistet werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein zentraler Abschnitt des Verbindungselements an einer dem Abstützelement zugewandten Unterseite des Nockenfolgers anliegt und mit zwei Schenkeln sowie einen diese verbindenden Steg eine in Längsrichtung des Nockenfolgers U-förmige Ausnehmung bildet, die die Nut gabelartig und orthogonal zur Verschwenkrichtung des Nockenfolgers im wesentlichen spielfrei umgreift, wobei von den Schenkeln ab gewinkelte Haltekrallen in Querrichtung des Nockenfolgers verlaufen, die dessen Seitenwände zangenartig derartig übergreifen, dass durch Klemmung der Haltekrallen mittels Ausformungen, die auf Innenseiten der zugehörigen Seitenwände gerichtet sind, die U-förmige Ausnehmung hinsichtlich ihrer Lage in Querrichtung zum Nockenfolger und ihrer Form im wesentlichen fixiert ist.

Hierdurch sind die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt. Die Ausführung des Verbindungselementes gewährleistet, dass der Nockenfolger verliersicher mit dem Abstützelement verbunden und gleichzeitig dessen Verkippmöglichkeit um seine Längsrichtung minimiert ist. Letzteres wird hauptsächlich dadurch erreicht, dass das Verbindungselement die ringförmige Nut U-förmig umgreift, so dass es schuhartig auf den Nockenfolger aufgezogen werden kann, während sich das sphärische Ende des Abstützelements bereits in der kalottenförmigen Ausnehmung befindet. Somit sind eine elastische Verformung des Verbindungselements, wie sie bei einem Einclipsen des Abstützelements erfolgt, sowie der damit verbundene Montagespalt zwischen Verbindungselement und ringförmiger Nut nicht mehr erforderlich. Der geringe Elastizitätsbedart ermöglicht ferner die Verwendung eines Verbindungselements hoher Materialstärke, welches ein Verkippen des Nockenfolgers neben der Spielfreiheit zur ringförmigen Nut auch durch hohe Bauteilsteifigkeit wirksam behindert.

Die Materialstärke der Schenkel kann dennoch problemlos so beschränkt sein, dass sie geringer als die axiale Breite der Nut ist, so dass das Verbindungselement bei Schwenkbewegungen des Nockenfolgers in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils in der Nut geometrisch frei beweglich ist. Insofern nimmt das Verbindungselement vertormungsfrei an der Schwenkbewegung des Nockenfolgers teil und erzeugt darüber hinaus keine zusätzliche Reibleistung bei Betätigung des Gaswechselventils.

Das Verbindungselement soll zur Montage auf dem Nockenfolger vorzugsweise aus einem federnden Werkstoff, wie federharter Stahl bestehen. Alternativ können auch Leichtmetall oder Kunststoff, der mit Fasern oder Partikeln ver stärkt ist, verwendet werden. Besonders zu bevorzugen ist dabei die Verwendung von einem Flachmaterial.

Der hebelartige Nockenfolger ist zweckmäßigerweise ein Schlepphebel. Dieser Schlepphebel kann eine Gleitfläche oder besonderes bevorzugt auch eine drehbar gelagerte Rolle als Nockenkontaktfläche haben. Schließlich soll der Schlepphebel einen generell U-förmigen Querschnitt haben. Anstelle des U-förmigen Querschnitts kann auch lediglich ein U-ähnlicher Querschnitt bzw. ein H-Querschnitt oder ähnliches vorgesehen sein. In Kombination hierzu ist ausgeführt, dass der Schlepphebel aus Blechwerkstoff besteht. Denkbar sind an dieser Stelle natürlich auch weitere für die Funktion geeignete Werkstoffe, so auch Kunststoffe bzw. umformtechnisch erzielte Schlepphebel, wobei vom Schutzbereich dieser Erfindung auch die U-Form ohne Kombination mit dem Blechwerkstoff eingeschlossen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Verbindungselement bei betriebsbereit montiertem Zustand des Ventiltriebs,
2 eine Rückansicht des Ventiltriebs im Teilschnitt
3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselementes.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die 1 bis 3 zeigen einen Nockenfolger 1 und ein diesen schwenkbar lagerndes Abstützelement 2, das hier mit einem nicht näher dargestellten hyd raulischen Ventilspielausgleich ausgeführt ist. Der Nockenfolger 1 wird in an sich bekannter Weise über einen Nocken 3 mittels einer mit dem Nockenfolger 1 verbundenen und drehbar gelagerten Rolle 4 in Betätigungsrichtung eines Gaswechselventils 5 angetrieben. Selbstverständlich kann anstelle der Rolle 4 auch eine mit dem Nockenfolger 1 starr verbundene Gleitfläche als Nockenkontakt vorgesehen sein. Der Nockenfolger 1 ist in den dargestellten Ausführungen ein Schlepphebel, der einen U-förmigen Querschnitt besitzt und vorzugsweise aus Blechwerkstoff in einem Umformverfahren hergestellt ist.
Der Nockenfolger 1 weist eine kalottenförmige Einformung 6, mittels der er auf einem sphärischen Ende 7 des Abstützelements 2 gelagert ist, auf. Wie besonders aus 2 ersichtlich ist, befindet sich unterhalb des sphärischen Endes 7 eine ringförmige Nut 8 in die ein hier aus Flachmaterial bestehendes Verbindungselement 9 eingreift. Das Verbindungselement 9 liegt mit einem zentralen Abschnitt 10 an einer dem Abstützelement 2 zugewandten Unterseite 11 des Nockenfolgers 1 an. Der zentrale Abschnitt 10 weist zwei Schenkel 12, 13 auf, die durch einen Steg 14 miteinander verbunden sind und eine in Längsrichtung des Nockenfolgers 1 U-förmige Ausnehmung 15 bilden. Aus 2 ist ersichtlich, dass dabei die Schenkel 12, 13 die Nut 8 senkrecht zur Betätigungsrichtung des Nockenfolgers 1 spielfrei umgreifen.
Von den Schenkeln 12, 13 gehen in einer Querrichtung des Nockenfolgers 1 abgewinkelte Haltekrallen 16, 17 aus, die Seitenwände 18, 19 des Nockenfolgers 1 zangenartig übergreifen. Dabei weisen Endabschnitte 20, 21 der Haltekrallen 16, 17 Ausformungen 22, 23 auf, die auf Innenseiten 24, 25 der Seitenwände 18, 19 gerichtet sind. Die so ausgebildeten Haltekrallen 16, 17 erzeugen eine Klemmung des Verbindungselements 9 auf den Seitenwänden 18, 19 des Nockenfolgers 1. Diese Klemmung erzeugt einerseits einen in Längsrichtung des Nockenfolgers 1 wirkenden Reibschluss mit dem Verbindungselement 9, so dass auch im Betriebszustand der Brennkraftmaschine dessen Verrutschen auf dem Nockenfolger 1 wirkungsvoll verhindert wird. Andererseits wird durch die Klemmung die Lage der U-förmigen Ausnehmung 15 relativ zur kalottenförmigen Einformung 6 fixiert.
Gut erkennbar ist auch, dass für den Montagevorgang das Verbindungselement 9 leicht auf den Nockenfolger 1 aufschiebbar ist, während sich das sphärische Ende 7 des Abstützelements 2 bereits in der kalottenförmigen Einformung 6 befindet. Somit kann das Verbindungselements 9 mit hoher Materialstärke bei geringer Elastizität ausgeführt werden, um ein Verkippen des Nockenfolgers 1 neben der Spielfreiheit zur ringförmigen Nut auch durch hohe Bauteilsteifigkeit wirksam zu behindern.
Die Schenkel 12, 13 besitzen dennoch eine Materialstärke, die geringer ist als die axiale Breite der Nut 8. Somit ist das Verbindungselement 9 bei Schwenkbewegungen des Nockenfolgers 1 in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils 5 in der Nut 8 frei beweglich, so dass es sich bei Betrieb der Brennkraftmaschine weder verformt noch einen Beitrag zu deren Reibleistung beisteuert.
Als Werkstoffe für das erfindungsgemäße Verbindungselement 9 kommen natürlich beliebige Werkstoffe in Frage, solange sie den technischen und auch finanziellen Ansprüchen genügen. So sind neben federnden Stahl- und Leichtmetallwerkstoffen selbstverständlich auch Kunststoffe, die eine Partikel- oder Faserverstärkung aufweisen können, möglich. Diese haben aufgrund ihrer geringen Dichte einen vernachlässigbaren Anteil an den bewegten Massen des Ventiltriebs.

1: Nockenfolger
2: Abstützelement
3: Nocken
4: Rolle
5: Gaswechselventil
6: kalottenförmige Einformung
7: sphärisches Ende
8: Nut
9: Verbindungselement
10: zentraler Abschnitt
11: Unterseite
12: Schenkel
13: Schenkel
14: Steg
15: U-förmige Ausnehmung
16: Haltekralle
17: Haltekralle
18: Seitenwand
19: Seitenwand
20: Endabschnitt
21: Endabschnitt
22: Ausformung
23: Ausformung
24: Innenseite
25: Innenseite

Claims

Verbindungselement (9) zur verliersicheren Halterung eines hebelartigen Nockenfolgers (1 ), der zur Betätigung eines Gaswechselventils (5) einer Brennkraftmaschine dient, an einem Abstützelement (2), das ein sphärisches Ende (7) aufweist, auf dem der Nockenfolger (1) mittels einer kalottenförmigen Einformung (6) schwenkbeweglich gelagert ist, wobei das Verbindungselement (9) in eine ringförmige Nut (8) unterhalb des sphärischen Endes (7) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Abschnitt (10) des Verbindungselements (9) an einer dem Abstützelement (2) zugewandten Unterseite (11) des Nockenfolgers (1) anliegt und mit zwei zueinander beabstandeten Schenkeln (12, 13) sowie einen diese verbindenden Steg (14) eine in Längsrichtung des Nockenfolgers (1) U-förmige Ausnehmung (15) bildet, die die Nut (8) gabelartig und orthogonal zur Verschwenkrichtung des Nockenfolgers (1) im wesentlichen spielfrei umgreift, wobei von den Schenkeln (12, 13) abgewinkelte Haltekrallen (16, 17) in Querrichtung des Nockenfolgers (1) verlaufen, die dessen Seitenwände (18, 19) zangenartig derartig übergreifen, dass durch Klemmung der Haltekrallen (16, 17) mittels Ausformungen (22, 23), die auf Innenseiten (24, 25) der zugehörigen Seitenwände (18, 19) gerichtet sind, die U-förmige Ausnehmung (15) hinsichtlich ihrer Lage in Querrichtung zum Nockenfolger (1) und ihrer Form im wesentlichen fixiert ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9) auf den Nockenfolger (1) parallel zu dessen Längsrichtung aufschiebbar ist, wobei sich das sphärische Ende (7) des Abstützelements (2) beim Aufschieben des Verbindungselements (9) bereits in der kalottenförmigen Einformung (6) befindet.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12, 13) eine Materialstärke aufweisen, die geringer als die axiale Breite der Nut (8) ist, so dass das Verbindungselement (9) bei Schwenkbewegungen des Nockenfolgers (1) in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils (5) in der Nut (8) geometrisch frei beweglich ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9) aus einem federnden Werkstoff, wie federharter Stahl oder Leichtmetall oder aus einem Kunststoff, wahlweise mit Faser- oder Partikelverstärkung, besteht.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9) aus Flachmaterial besteht.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1) ein Schlepphebel ist.
Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlepphebel einen generell U-förmigen Querschnitt besitzt und spanlos aus Blechwerkstoff hergestellt ist.