DE102008052280A1

DE102008052280A1 - Hebelartiger Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008052280A1
Application number: DE102008052280A
Authority: DE
Inventors: Astrid Lang; Ralph Teichgräber
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-18
Filing date: 2008-10-18
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Vorgeschlagen ist ein hebelartiger Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils (11) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Hebelkörper (2) mit Seitenwänden (4) und einem Bodenteil (13), in dem eine Gelenkpfanne (12) zur schwenkbeweglichen Lagerung des Nockenfolgers (1) auf einem Gelenkkopf (14) eines Abstützelements (9) eingeformt ist, und ein Verbindungselement (8) aus Flachmaterial zur verliersicheren Halterung des Hebelkörpers am Abstützelement, wobei ein unterer Abschnitt (15) des Verbindungselements zwei Längsschenkel (16) aufweist, die eine Aussparung (22) für den Gelenkkopf (14) begrenzen und dazu ausgebildet sind, formschlüssig in eine Ringnut (17) des Abstützelements unterhalb des Gelenkkopfs einzugreifen, wobei die Längsschenkel in deren Eingriffsbereich vom Bodenteil beabstandet verlaufen. Dabei sollen die Längsschenkel mit erhaben ausgebildeten Längsrippen (24) versehen sein, die einer Verformung der Längsschenkel in Richtung des Bodenteils entgegenwirken.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen hebelartigen Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine. Der Nockenfolger umfasst einen länglichen Hebelkörper mit Seitenwänden und einem die Seitenwände verbindenden Bodenteil, in dem eine Gelenkpfanne zur schwenkbeweglichen Lagerung des Nockenfolgers auf einem Gelenkkopf eines Abstützelements eingeformt ist, und ein auf dem Hebelkörper montiertes Verbindungselement aus Flachmaterial zur verliersicheren Halterung des Hebelkörpers am Abstützelement. Ein an der offenen Seite der Gelenkpfanne verlaufender unterer Abschnitt des Verbindungselements weist zwei Längsschenkel auf, die eine Aussparung für den Gelenkkopf begrenzen und dazu ausgebildet sind, formschlüssig in eine Ringnut des Abstützelements unterhalb des Gelenkkopfs einzugreifen, wobei die Längsschenkel in deren Eingriffsbereich vom Bodenteil beabstandet verlaufen.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiger Nockenfolger ist aus der DE 196 17 523 C2 vorbekannt, soweit dort das Verbindungselement nicht als Drahthaltebügel, sondern als Blechhalteklammer ausgebildet ist. Die Längsschenkel des Verbindungselements weisen aufgrund ihres ebenen Querschnittprofils ein sehr geringes Widerstandsmoment auf, so dass infolge Durchbiegung der Längsschenkel in Richtung der Gelenkpfanne deren prozesssicheres Einschnappen in die Ringnut des Abstützelements unterhalb des Gelenkkopfs nicht immer sicher gewährleistet werden kann. Der insofern erschwerte Montageprozess von Nockenfolger und Abstützelement betrifft insbesondere Nockenfolger mit vergleichsweise flach ausgebildeten Gelenkpfannen, da in diesen Fällen der Übergang von der Gelenkpfanne zum Bodenteil und das obere Ende der Ringnut etwa auf gleicher Höhe liegen und die Längsschenkel, die bei hindurch geführtem Gelenkkopf axial durchgebogen und radial aufgespreizt sind, nicht oder nicht vollständig zurückfedern und in die Ringnut einschnappen können.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Nockenfolger der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass der genannte Nachteil mit einfachen Mitteln beseitigt ist. Demnach soll der Nockenfolger so gestaltet sein, dass grundsätzlich und insbesondere bei flach ausgebildeter Gelenkpfanne eine im Hinblick auf die Funktion des Verbindungselements erhöhte Prozesssicherheit bei der Montage von Nockenfolger und Abstützelement gewährleistet ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach sollen die Längsschenkel längs des Eingriffsbereichs mit erhaben ausgebildeten Längsrippen versehen sein, die einer Verformung der Längsschenkel in Richtung des Bodenteils entgegenwirken. Die Längsrippen erhöhen das einer Durchbiegung entgegenste hende Widerstandsmoment der Längsschenkel, die somit während des Hindurchführens des Gelenkkopfs vom Bodenteil beabstandet bleiben und auch bei flach ausgebildeter Gelenkpfanne sicher in die Ringnut des Abstützelements unter Bildung des vorgesehenen Formschlusses einschnappen können.
In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, die Längsrippen jeweils als im Querschnitt U-förmige und zum Bodenteil hin geschlossene Sicke auszubilden. Dabei kann es fertigungstechnisch vorteilhaft sein, wenn das Verbindungselement als spanlos hergestelltes Umformteil aus federhartem Blechwerkstoff besteht, wobei die Längsrippen eine der Blechstärke entsprechende Höhe aufweisen. Als Alternative zu metallischem Blechwerkstoff kann das Verbindungselement dennoch auch aus einem anderen Werkstoff wie beispielsweise Kunststoff bestehen.
Das sichere Einschnappen der Längsschenkel in die Ringnut des Abstützelements kann zudem dadurch begünstigt werden, dass die Längsschenkel im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet und in Längsmitte des Eingriffsbereichs am weitesten vom Bodenteil beabstandet sind.
Vorteilhafterweise bildet der Nockenfolger gemeinsam mit dem daran gehalterten Abstützelement eine in die Brennkraftmaschine montierbare Baueinheit. Mit einer solchen Baueinheit wird das Risiko einer potentiellen Fehlmontage des Nockenfolgers in die Brennkraftmaschine minimiert. Eine solche Fehlmontage könnte insbesondere darin bestehen, dass der Nockenfolger um 180° verdreht im Ventiltrieb montiert wird. Im Falle eines als endseitig abgestützter Schlepphebel ausgebildeten Nockenfolgers wären dann die Kontaktpartner Gelenkkopf des Abstützelements und Gelenkpfanne des Schlepphebels sowie Schaftende des Gaswechselventils und die zugehörige Betätigungsfläche am Schlepphebel gegenseitig vertauscht. Dies würde zumindest zu einer Ventiltriebsfehlfunktion und im schlimmsten Fall zu einem gravierenden Motorschaden führen. Das Verbindungselement hat demnach auch dafür zu sorgen, dass ein Auseinanderfallen der noch nicht in die Brennkraftmaschine montierten Baueinheit aufgrund von Transportbewegungen sicher ausgeschlossen ist.
In weiterer Konkretisierung der Erfindung weist der vorstehend erwähnte Schlepphebel in seinem Mittelabschnitt eine Nockenanlauffläche auf, die als starre Gleitfläche oder bevorzugt als Rolle ausgebildet ist. Das Verbindungselement ist mit einem oberen Abschnitt, dem unteren Abschnitt und einem diese verbindenden Zwischenabschnitt U-förmig ausgebildet, wobei der Zwischenabschnitt den gelenkseitigen ersten Endabschnitt des Hebelkörpers stirnseitig umgreift und der obere Abschnitt eine auf der geschlossenen Seite der Gelenkpfanne eingerastete Aussparung aufweist. Alternativ kann es sich bei dem Nockenfolger aber auch um einen Kipphebel handeln, der in seinem Mittelabschnitt die Gelenkpfanne und an seinem ersten Endabschnitt die Nockenanlauffläche aufweist und der mit seinem zweiten Endabschnitt das Gaswechselventil betätigt. Ein derartiger Kipphebel ist in der Regel auf einem hängend in der Brennkraftmaschine angeordneten Abstützelement gelagert.
Eine besonders formstabile Ausführung des Verbindungselements ist weiterhin dann gegeben, wenn sowohl die Aussparung in dem oberen Abschnitt als auch die Aussparung in dem unteren Abschnitt geometrisch geschlossen sind, wobei die Aussparung in dem oberen Abschnitt im wesentlichen kreisförmig und die Aussparung in dem unteren Abschnitt mit den beiden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Längsschenkeln langlochförmig ausgebildet sind.
Dabei kann der untere Abschnitt an einem oder beiden Längsenden der langlochförmigen Aussparung mit Ausformungen versehen sein, die sich in Richtung des Bodenteils erheben und als Abstandshalter zwischen den Längsschenkeln und dem Bodenteil dienen.
Sofern möglich und zweckmäßig, sollen die vorgenannten Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung auch beliebig miteinander kombinierbar sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Verbindungselement in vergrößerter perspektivischer Darstellung;
2 einen auf einem Abstützelement montierten Schlepphebel mit Verbindungselement gemäß 1 im Querschnitt;
3 den zu 2 korrespondierenden Längsschnitt und
4 einen Ausschnitt eines bekannten Schlepphebel-Ventiltriebs.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sei ausgehend von 4 erläutert, in der ein Ausschnitt eines bekannten Schlepphebel-Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine dargestellt ist. Ein als Schlepphebel ausgebildeter hebelartiger Nockenfolger 1' umfasst einen länglichen Hebelkörper 2' aus Gusswerkstoff, eine in dessen Mittelabschnitt 3 verlaufende Nockenanlauffläche, die hier als auf einem Seitenwände 4' des Hebelkörpers 2' überspannenden Bolzen 5 wälzgelagerte Rolle 6 zum Abgriff eines (nicht dargestellten) Nockens einer Nockenwelle ausgebildet ist, und ein auf einen ersten Endabschnitt 7 des Hebelkörpers 2' montiertes Verbindungselement 8' aus Flachmaterial, das den Hebelkörper 2' an einem in der Brennkraftmaschine ruhend angeordneten Abstützelement 9 mit hydraulischem Ventilspielausgleich unter Bildung einer in die Brennkraftmaschine montierbaren Baueinheit verliersicher haltert. An einem dem ersten Endabschnitt 7 gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 10 des Hebelkörpers 2' verläuft eine Kontaktfläche zur Betätigung eines Gaswechselventils 11.
Der Schlepphebel 1' ist auf dem Abstützelement 9 schwenkbeweglich gelagert und weist zu diesem Zweck eine kalottenartige Gelenkpfanne 12' auf, die in ein die Seitenwände 4' verbindendes Bodenteil 13' am ersten Endabschnitt 7 einge formt und auf einem sphärischen Gelenkkopf 14 des Abstützelements 9 gelagert ist. Ein an der offenen Seite der Gelenkpfanne 12' verlaufender unterer Abschnitt 15 des Verbindungselements 8' weist zwei Längsschenkel 16' auf, die formschlüssig in eine Ringnut 17 des Abstützelements 9 unterhalb des Gelenkkopfs 14 eingreifen und aufgrund einer sich in Richtung des Bodenteils 13 erhebenden Ausformung 18' am unteren Abschnitt 15 im Eingriffsbereich zum Gelenkkopf 14 vom Bodenteil 13' beabstandet verlaufen.
Die von diesem Stand der Technik ausgehende Erfindung ist in 1 anhand eines isoliert dargestellten und ebenfalls aus federhartem Blechwerkstoff bestehenden Verbindungselements 8 und in den 2 und 3 anhand von Schnittdarstellungen der aus Schlepphebel 1 und Abstützelement 9 bestehenden Baueinheit offenbart. Das Verbindungselement 8 ist mit einem oberen Abschnitt 19, dem unteren Abschnitt 15 und einem diese verbindenden Zwischenabschnitt 20 U-förmig ausgebildet. Der Zwischenabschnitt 20 umgreift den ersten Endabschnitt 7 des Hebelkörpers 2 stirnseitig. Der obere Abschnitt 19 weist eine kreisförmige Aussparung 21 auf, die auf der geschlossenen Seite der Gelenkpfanne 12 eingerastet ist. Die im unteren Abschnitt 15 von den Längsschenkeln 16 begrenzte Aussparung 22 für den Gelenkkopf 14 ist ebenfalls geometrisch geschlossen, mit den beiden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Längsschenkeln 16 jedoch langlochförmig ausgebildet.
Der Schlepphebel 1 weist einen als Blechumformteil vergleichsweise kostengünstig hergestellten Hebelkörper 2 auf, wobei die Gelenkpfanne 12 dahingehend flach ausgebildet ist, dass deren Übergang zum Bodenteil 13 in etwa auf der Höhe des oberen Endes der Ringnut 17 liegt. Die im Eingriffsbereich zum Gelenkkopf 14 beabstandet vom Bodenteil 13 verlaufenden Längsschenkel 16 sind im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet und – wie in 3 erkennbar – in Längsmitte des Eingriffsbereichs am weitesten vom Bodenteil 13 beabstandet. Um bei der Montage des Abstützelements 9 zu gewährleisten, dass sich die Längsschenkel 16 nicht in Richtung des Bodenteils 13 durchbiegen und an das Bodenteil 13 anlegen, sondern prozesssicher unter den hindurch geführten Gelenkkopf 14 in die Ringnut 17 einschnappen können, sind die Längsschenkel 16 längs des Eingriffs bereichs mit erhaben ausgebildeten Längsrippen 23 versehen, die deren Verformung in Richtung des Bodenteils 13 entgegenwirken.
In den 1 und 2 ist zudem deutlich erkennbar, dass die Längsrippen 23 jeweils als im Querschnitt U-förmige und zum Bodenteil 13 hin geschlossene Sicke ausgebildet sind, die eine der Blechstärke 24 entsprechende Höhe 25 aufweisen. Die Blechstärke 24 ist deutlich kleiner als die Höhe der Ringnut 17, so dass das Verbindungselement 8 in allen Schwenkstellungen des Schlepphebels 1 auf dem Abstützelement 9 frei in der Ringnut 17 beweglich ist und das Verbindungselement 8 keinen nachteiligen Beitrag zur Ventiltriebsreibung bei der Schwenkbewegung des Schlepphebels 1 leistet.
Wie den 1 und 3 entnehmbar ist, kann der untere Abschnitt 15 des Verbindungselements 8 optional über definierte Anlagepunkte am Bodenteil 13 abgestützt sein. Bei diesen Anlagepunkten handelt sich zum einen um eine Ausformung 18 entsprechend derjenigen in 4 und zum anderen um eine dazu gegenüberliegende Ausformung 26, die sich beide in Richtung des Bodenteils 13 erheben und als Abstandshalter zwischen den Längsschenkeln 16 und dem Bodenteil 13 dienen.

1: Nockenfolger/Schlepphebel
2: Hebelkörper
3: Mittelabschnitt des Hebelkörpers
4: Seitenwand
5: Bolzen
6: Rolle/Nockenanlauffläche
7: erster Endabschnitt des Hebelkörpers
8: Verbindungselement
9: Abstützelement
10: zweiter Endabschnitt des Hebelkörpers
11: Gaswechselventil
12: Gelenkpfanne
13: Bodenteil
14: Gelenkkopf
15: unterer Abschnitt des Verbindungselements
16: Längsschenkel
17: Ringnut
18: Ausformung
19: oberer Abschnitt des Verbindungselements
20: Zwischenabschnitt des Verbindungselements
21: Aussparung im oberen Abschnitt
22: Aussparung im unteren Abschnitt
23: Längsrippe
24: Blechstärke des Verbindungselements
25: Höhe der Längsrippe
26: Ausformung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19617523 C2 [0002]

Claims

Hebelartiger Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils (11) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen länglichen Hebelkörper (2) mit Seitenwänden (4) und einem die Seitenwände (4) verbindenden Bodenteil (13), in dem eine Gelenkpfanne (12) zur schwenkbeweglichen Lagerung des Nockenfolgers (1) auf einem Gelenkkopf (14) eines Abstützelements (9) eingeformt ist, und ein auf dem Hebelkörper (2) montiertes Verbindungselement (8) aus Flachmaterial zur verliersicheren Halterung des Hebelkörpers (2) am Abstützelement (9), wobei ein an der offenen Seite der Gelenkpfanne (12) verlaufender unterer Abschnitt (15) des Verbindungselements (8) zwei Längsschenkel (16) aufweist, die eine Aussparung (22) für den Gelenkkopf (14) begrenzen und dazu ausgebildet sind, formschlüssig in eine Ringnut (17) des Abstützelements (9) unterhalb des Gelenkkopfs (14) einzugreifen, wobei die Längsschenkel (16) in deren Eingriffsbereich vom Bodenteil (13) beabstandet verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschenkel (16) längs des Eingriffsbereichs mit erhaben ausgebildeten Längsrippen (23) versehen sind, die einer Verformung der Längsschenkel (16) in Richtung des Bodenteils (13) entgegenwirken.
Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrippen (23) jeweils als im Querschnitt U-förmige und zum Bodenteil (13) hin geschlossene Sicke ausgebildet sind.
Nockenfolger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) als spanlos hergestelltes Umformteil aus federhartem Blechwerkstoff besteht, wobei die Längsrippen (23) eine der Blechstärke (24) entsprechende Höhe (25) aufweisen.
Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschenkel (16) im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet und in Längsmitte des Eingriffsbereichs am weitesten vom Bodenteil (13) beabstandet sind.
Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1) gemeinsam mit dem daran gehalterten Abstützelement (9) eine in die Brennkraftmaschine montierbare Baueinheit bildet.
Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1) als Schlepphebel ausgebildet ist, dessen Hebelkörper (2) an seinem ersten Endabschnitt (7) auf dem Abstützelement (9) gelagert ist, mit seinem zweiten Endabschnitt (10) das Gaswechselventil (11) betätigt und in seinem Mittelabschnitt (3) eine vorzugsweise als Rolle (6) ausgebildete Nockenanlauffläche aufweist, wobei das Verbindungselement (8) mit einem oberen Abschnitt (19), dem unteren Abschnitt (15) und einem diese verbindenden Zwischenabschnitt (20) U-förmig ausgebildet ist, der Zwischenabschnitt (20) den ersten Endabschnitt (7) des Hebelkörpers (2) stirnseitig umgreift und der obere Abschnitt (19) eine auf der geschlossenen Seite der Gelenkpfanne (12) eingerastete Aussparung (21) aufweist.
Nockenfolger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Aussparung (21) in dem oberen Abschnitt (19) als auch die Aussparung (22) in dem unteren Abschnitt (15) geometrisch geschlossen sind, wobei die Aussparung (21) in dem oberen Abschnitt (19) im wesentlichen kreisförmig und die Aussparung (22) in dem unteren Abschnitt (15) mit den beiden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Längsschenkeln (16) langlochförmig ausgebildet sind.
Nockenfolger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Abschnitt (15) an einem oder beiden Längsenden der langlochförmigen Aussparung (22) mit Ausformungen (18, 26) versehen ist, die sich in Richtung des Bodenteils (13) erheben und als Abstandshalter zwischen den Längsschenkeln (16) und dem Bodenteil (13) dienen.