DE102006051256A1

DE102006051256A1 - Ventiltriebs-Hebel für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006051256A1
Application number: DE200610051256
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Christgen (FH); Melanie Dipl.-Ing. Kormann (BA)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-08
Also published as: WO2008052874A1

Abstract

Ein Hebel für den Ventilbetrieb einer Brennkraftmaschine besteht aus zwei parallelen, einen Zwischenraum (16) einschließenden Seitenwänden (12, 13), welche durch einen Querbalken (14) miteinander verbunden sind. An der Unterseite (18) des Querbalkens (14) ist an einem ersten Ende ein kalottenförmiges Widerlager (17) als Kontaktstelle für eine Stößelstange und an einem zweiten Ende eine Anlagefläche (20) als Kontaktstelle für ein Gaswechselventil vorgesehen. Jede Seitenwand (12, 13) ist mit einem im Bereich der Quermittelebene des Hebels (11) befindlichen Lagerring (15) für die Aufnahme einer Schwenkachse versehen. Erfindungsgemäß ist der Hebel (11) aus einem Werkstoff hergestellt, der eine gegenüber Stahl geringere Dichte aufweist, wobei die Kontaktstellen des Widerlagers (17) und der Anlagefläche (20) sowie die Lagerringe (15) von Stahlteilen (19, 21, 22) gebildet sind, welche in den Hebelwerkstoff eingelegt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine als Hebel ausgebildete Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine, wie Schlepphebel, Kipphebel, Schwinghebel oder Zwischenhebel, bestehend aus zwei parallelen, einen Zwischenraum einschließenden Seitenwänden, die durch einen Querbalken miteinander verbunden sind, welcher an seiner Unterseite an einem ersten Ende ein kalottenförmiges Widerlager als Kontaktstelle für das Ende einer Stößelstange und an einem zweiten Ende eine Anlagefläche als Kontaktstelle für das Ende eines Gaswechselventils aufweist, wobei jede Seitenwand mit einem im Bereich der Quermittelebene des Hebels befindlichen Lagerring versehen ist, der für die Aufnahme einer Schwenkachse mit dem benachbarten Lagerring fluchtend angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei solchen Hebeln besteht häufig das Problem, dass sie hohe Massenträgheitsmomente aufweisen, die beispielsweise durch eine massive Bauweise, durch große bewegte Massen oder durch die Verwendung von Stahlblech als Werkstoff für die Hebel bedingt sind. Wenn bei einem Hebel die Blechdicke so gering wie möglich gewählt wird, um niedrige Massenwerte zu erhalten, besteht der Nachteil eines hohen Aufwandes beim Fertigungsprozess und eines hohen Blechverschnitts.
Aus der Druckschrift DE 40 33 688 A1 ist ein Kipphebel bekannt, der aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht, so dass sich hier gegenüber einem „Originalbauteil", womit wohl ein Stahlbauteil gemeint ist, eine Massenreduzierung ergibt. Eine Bodenplatte des Kipphebels ist mit Durchbrechungen versehen. In einer Durchbrechung stützt sich ein angespritztes Kipphebellager ab, während in zwei weiteren Durchbrechungen Gleitelemente eingesetzt und dort mit der Bodenplatte verklebt sind. Mit den Gleitelementen kommt beispielsweise ein Nocken oder ein Ventil in Berührung. Über den Werkstoff der eingesetzten Gleitelemente und des angespritzten Kipphebellagers sind dieser Druckschrift Angaben nicht zu entnehmen.
Die Druckschrift DE 199 50 990 A1 offenbart einen Kipphebel der eingangs genannten Art für einen Ventiltrieb. Dieser Hebel kann in seiner Gesamtheit aus einem Blechwerkstoff bestehen, wodurch die erforderliche Festigkeit garantiert und die Ventiltriebsreibung abgesenkt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hebel anzugeben, der reduzierte bewegte Massen aufweist und sich in einfacher, kostengünstiger Weise herstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hebel aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine gegenüber Stahl geringere Dichte aufweist, und dass die Kontaktstellen des Widerlagers und der Anlagefläche sowie die Lagerringe von Stahlteilen gebildet sind, welche in den Hebelwerkstoff eingelegt sind. Dabei kann der Werkstoff des Hebels z. B. ein Kunststoff sein. Um also die Massen an einem (bisher üblicherweise aus Stahl bestehenden) Hebel zu reduzieren, wird der Stahlwerkstoff durch einen Werkstoff geringer Dichte, z. B. Kunststoff, ersetzt. An den Kontaktstellen, dem Widerlager, der Anlagefläche und den Lagerringen, werden entsprechend geformte Stahlteile eingelegt, um an diesen Stellen die Verschleißfestigkeit sowie die erforderliche Härte zu gewährleisten. Die positiven Eigenschaften eines Hebels aus Stahl bleiben also an den Funktionsstellen erhalten. Denkbar sind zusätzliche fachwerkartige Verstärkungen des Hebels, um die Steifigkeit auf hohem Niveau zu halten.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Vergleich mit einem Hebel nach dem vorbekannten Stand der Technik im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Hebel in einem Längsschnitt gemäß Linie I-I der 2;
2 den Hebel in einem Querschnitt gemäß Linie II-II der 1;
3 einen vorbekannten Hebel in einer perspektivischen Ansicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Der in 3 dargestellte vorbekannte Hebel 1 besteht aus zwei Seitenwänden 2 und 3, welche durch einen Querbalken 4 miteinander verbunden sind. Der Querbalken 4 befindet sich in dem Zwischenraum, der von den Seitenwänden 2 und 3 begrenzt ist. Im Querschnitt bilden die Seitenwände 2, 3 mit dem Querbalken 4 ein U-ähnliches Profil. Etwa im Bereich einer Quermittelebene des Hebels 1 besitzt jede Seitenwand 2, 3 einen Lagerring 5, 6. Die Lagerringe 5, 6 dienen zur Aufnahme einer nicht dargestellten Schwenkachse, an welcher der Hebel 1 schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkachse ist auf einem ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellten Lagerbock gegenüber dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt.
Im Bereich eines ersten Endes 7 des Querbalkens 4 ist an dessen Unterseite 8 ein Widerlager für ein Ende einer Stößelstange ausgebildet. Das Widerlager ist als Kalotte geformt. Im Bereich eines zweiten Endes 9 des Querbalkens 4 ist an der Unterseite 8 eine Anlagefläche 10 für ein Ende eines Gaswechselventils ausgebildet.
Der Hebel 1 ist aus einem dünnwandigen Werkstoff hergestellt und kann beispielsweise aus Stahlblech bestehen. Vorteilhafterweise sind die Lagerringe 5, 6 einstückig mit den Seitenwänden 2, 3 ausgeführt. Das erspart einen zusätzlichen Arbeitsgang, wie Schweißen.
Der in den 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Hebel 11 ist ein Bauteil aus Kunststoff. Er weist ebenfalls zwei Seitenwände 12 und 13 auf, die durch einen Querbalken 14 miteinander verbunden sind. Jede Seitenwand 12, 13 besitzt einen Lagerring 15. Beide Lagerringe sind fluchtend zueinander angeordnet, so dass sie gemeinsam eine den Zwischenraum 16 der Seitenwände 12 und 13 durchdringende Schwenkachse aufnehmen können, um welche der Hebel 11 schwenkbar gelagert wird.
An einem Ende des Querbalkens 14 ist ein kalottenförmiges Widerlager 17 angeordnet. Dieses wird von einem die Kalottenform aufweisenden Stahlteil 19 gebildet, welches in dem Kunststoff des Hebels 11 eingebettet ist. Das Widerlager 17 ist von der Unterseite 18 des Querbalkens 14 her zugänglich. Hier kann sich eine nicht dargestellte Stößelstange mit einem Ende abstützen.
An dem anderen Ende des Querbalkens 14 befindet sich eine Anlagefläche 20. Sie ist ebenfalls von der Unterseite 18 des Querbalkens 14 her zugänglich und wird von einem nach unten ausgewölbten Stahlteil 21 gebildet, welches in dem Kunststoff des Hebels 11 eingebettet ist. Hier kann sich ein Gaswechselventil mit einem Ende abstützen.
Die beiden Lagerringe 15 sind von Stahlteilen 22 gebildet, die im Bereich einer Quermittelebene des Hebels 11 in dessen Kunststoff eingebettet sind; und zwar befindet sich ein Stahlteil 22 in der Seitenwand 12 und eines in der Seitenwand 13 des Hebels 11.

1: Hebel
2: Seitenwand
3: Seitenwand
4: Querbalken
5: Lagerring
6: Lagerring
7: Erstes Ende
8: Unterseite
9: Zweites Ende
10: Anlagefläche
11: Hebel
12: Seitenwand
13: Seitenwand
14: Querbalken
15: Lagerring
16: Zwischenraum
17: Widerlager
18: Unterseite
19: Stahlteil
20: Anlagefläche
21: Stahlteil
22: Stahlteil

Claims

Als Hebel ausgebildete Ventiltriebskomponente für eine Brennkraftmaschine, wie Schlepphebel, Kipphebel, Schwinghebel oder Zwischenhebel, bestehend aus zwei parallelen, einen Zwischenraum (16) einschließenden Seitenwänden (12, 13), die durch einen Querbalken (14) miteinander verbunden sind, welcher an seiner Unterseite (18) an einem ersten Ende ein kalottenförmiges Widerlager (17) als Kontaktstelle für das Ende einer Stößelstange und an einem zweiten Ende eine Anlagefläche (20) als Kontaktstelle für das Ende eines Gaswechselventils aufweist, wobei jede Seitenwand (12, 13) mit einem im Bereich der Quermittelebene des Hebels (11) befindlichen Lagerring (15) versehen ist, der für die Aufnahme einer Schwenkachse mit dem benachbarten Lagerring (15) fluchtend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (11) aus einem Werkstoff hergestellt ist, der eine gegenüber Stahl geringere Dichte aufweist, und dass die Kontaktstellen des Widerlagers (17) und der Anlagefläche (20) sowie die Lagerringe (15) von Stahlteilen (19, 21, 22) gebildet sind, welche in den Hebelwerkstoff eingelegt sind.
Ventiltriebskomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Hebels (11) ein Kunststoff ist, in welchem die Stahlteile (19, 21) des Widerlagers (17) und der Anlagefläche (20) sowie die Stahlteile (22) der Lagerringe (15) eingebettet sind.