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Die
Erfindung betrifft eine Kipphebelanordnung einer Brennkraftmaschine
mit einem Kippelhebel und einem Lagerzapfen, wobei der Lagerzapfen eine
als Lauffläche
ausgebildete äußere Umfangsfläche aufweist
und in eine mit einer Lagerschale ausgekleidete Zentralbohrung des
Kipphebels eingreift, so dass der Kipphebel schwenkbar auf der Lauffläche des
Lagerzapfens gelagert ist, der Lagerzapfen einen in seinem Inneren
verlaufenden ersten Ölkanal hat,
der in mindestens einer unterhalb einer Mittenlängsachse des Lagerzapfens angeordneten
Austrittsöffnung
an der Lauffläche
mündet,
und die fest mit dem Kipphebel verbundene Lagerschale eine hohlzylindrische
Form mit einer Schalenaußenfläche und einer
Schaleninnenfläche
hat.
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Bei
derzeit gängigen
derartigen Kipphebelanordnungen weist die Lagerschale, die auch
als Lagerbuchse bezeichnet wird, an ihrer Schaleninnenfläche, also
ihrer Innenseite bzw. ihrer inneren, d. h. dem Innenraum des Hohlzylinders
zugewandten Umfangsfläche,
Innennuten auf, die mit dem ersten Ölkanal des Lagerzapfens in
Verbindung stehen. Mittels dieser innen an der Lagerschale angeordneten Nuten
erfolgt sowohl die Schmierung der Lauffläche als auch die Verteilung
des Hydrauliköls
zu zweiten Ölkanälen, die
innerhalb des Kipphebels verlaufen und das Hydrauliköl zu Nebenverbrauchern
führen. Bei
letzteren handelt es sich z. B. um die Kontaktsstelle zwischen dem
im Kipphebel montierten Kugeldruckstück und der Stößelstange
und/oder um die Komponenten der bei der Brennkraftmaschine zumindest
teilweise in den Verbindungsmechanismus zwischen der Nockenwelle
und den Auslassventilen mit eingebauten Motorbremseinrichtung (=
EVB (= Exhaust Valve Break)).
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Bei
einer Spielvergrößerung und/oder
unter Last bildet sich im von der Last abgewandten Bereich der Lagerung,
d. h. im Bereich der oberen Hälfte
der Lagerschale, ein größerer Spalt
zwischen der Lagerschale und der Lauffläche des Lagerzapfens. Dieser vergrößerte Spalt
führt in
Verbindung mit den Innennuten bei den gängigen Kipphebelanordnungen
zu einem axialen Ölverlust.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Kipphebelanordnung
der eingangs bezeichneten Art anzugeben, bei der ein geringer Ölverlust
auftritt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Kipphebelanordnung entsprechend den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 angegeben. Bei der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung
ist eine untere Hälfte der
Schaleninnenfläche
mit mindestens einer in Umfangsrichtung verlaufenden und beidseitig
unterhalb der Mittenlängsachse
endenden Innennut versehen, die sich zumindest bis in einen Bereich
erstreckt, in dem die Austrittsöffnung
des ersten Ölkanals
bei einer Grundstellung des Kipphebels angeordnet ist. Weiterhin
ist die Schalenaußenfläche mit
mindestens einer in Umfangsrichtung verlaufenden, sich bis zu einer
Eintrittsöffnung
eines im Kipphebel verlaufenden zweiten Ölkanals erstreckenden Außennut versehen.
Die Lagerschale hat mindestens eine die Innennut und die Außennut miteinander
verbindende Durchgangsöffnung.
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Bei
der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung
verlaufen die Nuten in der Lagerschale nur teilweise an deren Innenseite.
Diese Innennuten enden jeweils unterhalb der Mittenlängsachse,
d. h. unterhalb einer durch die Mittellängsachse verlaufenden Horizontalebene.
Sie dienen in erster Linie zur Schmierung der Lauffläche. Daneben
sind bei der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung
zusätzlich auch
Außennuten
vorgesehen, die mit der/den Innennut/en in Verbindung stehen und
die zur Ölversorgung
der an die zweiten Ölkanäle angeschlossenen Nebenverbraucher
bestimmt sind. Diese Aufteilung ist günstig. So können die Innen- und Außennuten entsprechend
ihrer jeweiligen Funktion gezielt ausgelegt werden.
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Außerdem wirkt
sich diese Maßnahme
auch vorteilhaft bezüglich
des ansonsten unter Last auftretenden Ölverlusts aus. Da die Innennuten
bereits unterhalb der Mittenlängsachse
enden, werden die Innennuten unter Lasteinwirkung durch den dann
stärker
gegen die untere Hälfte
der Lagerschale gepressten Lagerzapfen sogar zusätzlich abgedichtet. Der sich
unter Lasteinwirkung im Bereich der oberen Hälfte der Lagerschale zwischen
derselben und dem Lagerzapfen ausbildende größere Spalt führt bei
der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung
zu keinem nennenswert erhöhten Ölverlust.
Dieser Bereich wird im Unterschied zum Stand der Technik nicht mit Öl versorgt.
Die Innennuten enden vorher, also noch in der unteren Hälfte. Die
Außennuten,
die sich insbesondere bis in diesen Bereich der oberen Hälfte der Zentralbohrung
des Kipphebels erstrecken können, um
die durchaus auch dort angeordneten Eintrittsöffnungen der zweiten Ölkanäle mit Öl zu speisen,
sind aufgrund der in diesem Bereich insbesondere undurchbrochenen
Wand der Lagerschale von dem unter Last vergrößerten Spalt getrennt. Das
gleiche vorteilhafte ölsparende
Verhalten ergibt sich, wenn sich das Lagerspiel während der
Laufzeit, z. B. aufgrund von Alterungserscheinungen, vergrößert.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung ergeben
sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
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Günstig ist
eine Variante, bei der der erste Ölkanal eine den Lagerzapfen
vollständig
durchdringende und unterhalb der Mittenlängsachse verlaufende Querbohrung
aufweist. Dadurch resultieren zwei mit der/den Innennut/en in Verbindung
stehende Austrittsöffnungen
an der Lauffläche,
so dass eine verbesserte Ölzufuhr
in die Innennut/en gegeben ist.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Variante ist es vorgesehen, dass sich die
Eintrittsöffnung
oberhalb der Mittenlängsachse
in einer Innenwand der Zentralbohrung des Kipphebels befindet, und
die Außennut
unterhalb der Mittenlängsachse
beginnt und oberhalb der Mittenlängsachse
endet, wobei sie sich mindestens bis zu der Eintrittsöffnung erstreckt.
In dieser Konstellation kommen die durch die Trennung in Innen-
und Außennut
bedingten, vorstehend genannten Vorteile besonders gut zur Geltung.
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Vorzugsweise
sind im Kipphebel außerdem mindestens
zwei zweite Ölkanäle angeordnet
und die Schalenaußenfläche ist
mit mindestens zwei Außennuten
versehen, wobei jede Außennut
nur einer der Eintrittsöffnungen
der zweiten Ölkanäle zugeordnet ist.
Damit kann die Ölversorgung
gezielt an den jeweiligen Ölbedarf
der an die zweiten Ölkanäle angeschlossenen
Nebenverbraucher angepasst werden.
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Gleiches
gilt auch für
die weitere bevorzugte Ausgestaltung, gemäß der die Außennuten
zumindest teilweise unterschiedliche Nutgeometrien, insbesondere
unterschiedliche Nuttiefen und/oder unterschiedliche Nutbreiten
haben. Auch so lässt
sich der Öldurchsatz
in jeder Außennut
gezielt entsprechend der jeweiligen Bedürfnisse einstellen.
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Günstig ist
weiterhin eine Variante, bei der die Durchgangsöffnung in der Lagerschale in
dem Bereich angeordnet ist, in dem sich die Austrittsöffnung des
ersten Ölkanals
bei einer Grundstellung des Kipphebels befindet. So ergibt sich
die beste oder zumindest eine sehr gute Ölversorgung der Nebenverbraucher.
Das Öl
kann dann direkt vom ersten Ölkanal
in die Außennut/en
gelangen, d. h. insbesondere ohne größeren Umweg innerhalb der Innennut/en.
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Weiterhin
ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Innennut und die Außennut jeweils
als Prägenut
ausgebildet sind. Eine solche dann beidseitig geprägte Lagerschale
lässt sich
gut und kostengünstig
herstellen. Bei einer üblicherweise
ohnehin mittels Prägens
und/oder Rollens hergestellten Lagerschale entsteht durch die zusätzlichen äußeren Nuten,
also durch die dann beidseitig vorgesehene Prägung, kein wesentlicher Mehraufwand.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der
Zeichnung. Es zeigt:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
einer Kipphebelanordnung einer Brennkraftmaschine mit einer Lagerschale,
die an der Innen- und an der Außenseite ölführende Nuten
aufweist, und
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2 einen
vergrößerten,
die Kipphebellagerung zeigenden Ausschnitt der Kipphebelanordnung
gemäß 1.
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Einander
entsprechende Teile sind in den 1 und 2 mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 und 2 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer Kipphebelanordnung 1 einer im Detail nicht mit dargestellten
Brennkraftmaschine gezeigt. Sie umfasst einen Kipphebel 2 mit
einer Zentralbohrung 3 sowie einen Lagerzapfen 4,
dessen äußere Umfangsfläche eine
Lager- bzw. Lauffläche 5 darstellt,
auf der der Kipphebel 2 mittels einer Lagerschale 6 drehschwenkbar
gelagert ist. Die Lagerschale 6 ist dazu in die Zentralbohrung 3 des
Kipphebels 2 eingepresst, so dass eine feste mechanische Verbindung
zwischen diesen beiden Bauteilen resultiert. Der Lagerzapfen 4 greift
mit seiner Lauffläche 5 in
die Lagerschale 6 ein, wobei die Lagerschale 6 um eine
Mittenlängsachse 7 des
Lagerzapfens 4 drehschwenkbar auf dem Lagerzapfen 4 sitzt.
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Innerhalb
des Lagerzapfens 4 verläuft
in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Mittenlängsachse 7,
außermittig
und in der unteren Hälfte
des Lagerzapfens 4 ein Öllängskanal 8,
von dem in Höhe des
Kipphebels 2 ein Ölquerkanal 9 in
Richtung der Lauffläche 5 abzweigt.
Der Ölquerkanal 9 ist
als eine Querbohrung ausgeführt,
die den Lagerzapfen 4 vollständig durchdringt und an der
Lauffläche 5 in
zwei Austrittsöffnungen 10 und 11 mündet. Der Ölquerkanal 9 verläuft wie
der Öllängskanal 8 unterhalb
der Mittenlängsachse 7,
bzw. unterhalb einer die Mittellängsachse 7 umfassenden
Horizontalebene. Auch die beiden Austrittsöffnungen 10 und 11 befinden sich
in der unteren Hälfte
des Lagerzapfens 4.
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Der
Kipphebel 2 hat zwei Hebelarme 12 und 13,
von denen einer mittels eines in diesen Hebelarm 12 eingepressten
Kugeldruckstücks 14 und
einer Stößelstange 15 mit
einer nicht näher
gezeigten Nockenwelle mechanisch verbunden ist, wohingegen der andere
Hebelarm 13 mit einer Ventilbrücke 16 in mechanischem
Kontakt steht. Mittels der Ventilbrücke 16 können zwei
ebenfalls nicht näher
gezeigte Zylinderventile der Brennkraftmaschine betätigt werden.
In jedem der Hebelarme 12 und 13 verläuft jeweils
ein Ölkanal 17 bzw. 18,
der die Ventilbrücke 16 und
die ggf. daran angeschlossenen hydraulisch betriebenen Komponenten
bzw. das Kugeldruckstück 14 als Ölnebenverbraucher
mit Öl
versorgt. Die Ölkanäle 17 und 18 haben
jeweils eine in der oberen Hälfte
der Zentralbohrung 3 des Kipphebels 2, also oberhalb
der Mittenlängsachse 7,
in einer Innenwand der Zentralbohrung 3 angeordnete Eintrittsöffnung 19 bzw. 20.
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Die
fest mit dem Kipphebel 2 verbundene Lagerschale 6 ist
als Hohlzylinder ausgeführt,
der an der Außenseite
eine Schalenaußenfläche 21,
die die äußere Umfangsfläche des
Hohlzylinders bildet, und an der Innenseite einer Schaleninnenfläche 22,
die die innere, d. h. dem Innenraum des Hohlzylinders zugewandte
Umfangsfläche
bildet, aufweist. Im montierten Zustand liegt die Schalenaußenfläche 21 der Lagerschale 6 aufgrund
der Pressverbindung direkt und eng an der Innenwand der Zentralbohrung 3 des Kipphebels 2 an.
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Die
Schaleninnenfläche 22 ist
in ihrer unteren Hälfte
mit einer beidseitig unterhalb der Mittenlängsachse 7, d. h.
wiederum unterhalb der durch die Mittellängsachse 7 verlaufenden
Horizontalebene, endenden Innennut 23 versehen. Sie verläuft in Umfangsrichtung
und erstreckt sich bei der in 1 und 2 gezeigten
Grundstellung des Kipphebels 2 an beiden Enden bis etwas über die
jeweilige Austrittsöffnung 10 bzw. 11 des Ölquerkanals 9 hinaus.
Der Ölquerkanal 9 steht
mittels seiner beiden Austrittsöffnungen 10 und 11 mit
dieser Innennut 23 in Verbindung und speist letztere zumindest
bei der Grundstellung des Kipphebels 2 beidseitig mit Öl. Bei dieser Grundstellung,
bei der die Stößelstange
am Nockengrundkreis der Nockenwelle anliegt und die über die Ventilbrücke 16 betätigbaren
Ventile geschlossen sind, grenzen beide Austrittsöffnungen 10 und 11 an die
Innennut 23 an.
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Die
Schalenaußenfläche 21 ist
mit zwei Außennuten 24 und 25 versehen,
die ebenfalls in Umfangsrichtung verlaufen. Sie beginnen jeweils
in der unteren Hälfte
der Zentralbohrung 3 und erstrecken sich in der oberen
Hälfte
der Zentralbohrung 3 bis etwas über jeweils eine der Eintrittsöffnungen 19 und 20 hinaus.
Jeder der Ölkanäle 17 und 18 steht
mittels seiner Eintrittsöffnung 19 bzw. 20 mit
einer der Außennuten 24 und 25 in
Verbindung. Jede der Außennuten 24 und 25 speist
den ihr zugeordneten Ölkanal 17 bzw. 18 mit Öl.
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Die
Innennut 23 ist mit jeder der beiden Außennuten 24 und 25 verbunden.
Hierzu ist in der Lagerschale 6 jeweils eine als Durchgangsbohrung ausgeführte Durchgangsöffnung 26 bzw. 27 vorgesehen.
Jede der Durchgangsöffnungen 26 und 27 liegt einer
der beiden Austrittsöffnungen 10 und 11 des Ölquerkanals 9 gegenüber, wenn
sich der Kipphebel 2 in der Grundstellung befindet.
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Im
Folgenden werden die Wirkungsweise und besondere Vorteile der Kipphebelanordnung 1 näher beschrieben.
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Das über den Ölquerkanal 9 zugeführte Öl wird zum
einen zur Schmierung der Lauffläche 5 und zum
anderen zur Speisung der an die Ölkanäle 17 und 18 angeschlossenen
Nebenverbraucher benötigt.
Für diese
beiden Aufgaben sind bei der Kipphebelanordnung 1 im Wesentlichen
voneinander getrennte konstruktive Mittel vorgesehen. Die Ölversorgung
der Lauffläche 5 erfolgt über die
Innennut 23. Ein dementsprechender Teilölfluss, der direkt von den
Austrittsöffnungen 10 und 11 in
die Innennut 23 führt,
ist mit 28 bezeichnet. Dagegen sind die Außennuten 24 und 25 zur Ölversorgung
der Nebenverbraucher vorgesehen. Ein hierzu gehöriger Teilölfluss, der von der Austrittsöffnung 10 bzw. 11, über die
Durchgangsöffnung 26 bzw. 27,
die Außennut 24 bzw. 25,
die Eintrittsöffnung 19 bzw. 20 in
den Ölkanal 17 bzw. 18.
führt,
ist mit 29 bzw. 30 bezeichnet. Der Öldurchsatz
für die Ölversorgung
der Nebenverbraucher lässt
sich bei jeder der Außennuten 24 und 25 gezielt
an die diesbezüglichen
Anforderungen der jeweils angeschlossenen Nebenverbraucher über die individuell
vorgebbare Nutgeometrie, z. B. die jeweilige Nuttiefe oder Nutbreite,
einstellen. Beide Außennuten 24 und 25 können also
voneinander abweichende Geometrieparameter aufweisen.
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Die
bei der Kipphebelanordnung 1 sowohl an der Innen- als auch
an der Außenseite
der Lagerschale 6 vorgesehenen Nuten 23 bis 25 und
insbesondere deren spezielle geometrische Anordnung wirken sich
günstig
auf Betriebssituationen aus, während
denen sich der Lagerzapfen 4 z. B. unter Einwirkung einer
Last in Richtung des Pfeils 31 bewegt. Dann kommt es im
Bereich der oberen Hälfte
des Lagerzapfens 4 zur Ausbildung eines Spalts 32 zwischen
der Lauffläche 5 und
der Schaleninnenfläche 22 der
Lagerschale 6. Ein derartiger Spalt kann sich im Laufe
der Betriebsdauer auch aufgrund einer Vergrößerung des Lagerspiels bilden.
Bei konventionellen Kipphebelanordnungen führt ein derartiger Spalt zu
einem Ölverlust,
der durch eine entsprechend dimensionierte Ölversorgung ausgeglichen werden muss.
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Die
Kipphebelanordnung 1 ist dagegen so konstruiert, dass ein
solcher Ölverlust
nicht oder zumindest nicht in nennenswertem Umfang auftritt. Wenn
sich der Lagerzapfen 4 in Richtung des Pfeils 31 bewegt,
kommt es an seitlichen Bereichen 33 und 34 der
Lauffläche 5,
die sich in etwa auf Höhe
der Mittenlängsachse 7,
jedenfalls aber oberhalb der beiden oberen Enden der Innennut 23,
befinden, zu einer Abdichtung der Innennut 23 gegenüber dem
sich in der oberen Hälfte
ausbildenden Spalt 32. Dadurch wird ein axialer Ölaustritt
an diesen Spalt 32 verhindert.
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Zugleich
bleibt aber sowohl die Ölversorgung
der Lauffläche 5 mittels
der dann besonders abgedichteten Innennut 23 als auch die Ölversorgung der
Nebenverbraucher mittels der Außennuten 24 und 25 unverändert gewährleistet.
Die Kipphebelanordnung 1 zeichnet sich also durch einen äußerst geringen Ölverlust
aus, insbesondere bei einer Lasteinwirkung auf den Lagerzapfen 4,
aber auch bei einer anderweitig bedingten Lagerspielvergrößerung.