DE102008052281B4

DE102008052281B4 - Hebelartiger Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008052281B4
Application number: DE102008052281.3A
Authority: DE
Inventors: Astrid Lang; Ralph Teichgräber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-18
Filing date: 2008-10-18
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2028-10-19
Also published as: DE102008052281A1

Abstract

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 im Bereich ihrer einander zugewandten Schenkelinnenseiten (17) vom Bodenteil (13) beabstandet verlaufen und wobei die Schenkelinnenseiten eine Aussparung (23) für den Gelenkkopf (14) begrenzen und dazu ausgebildet sind, formschlüssig in eine Ringnut (19) des Abstützelements (9) unterhalb des Gelenkkopfs (14) einzugreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschenkel (16) längs des Eingriffsbereichs der Schenkelinnenseiten (17) mit sich in Richtung des Bodenteils (13) erhebenden Längsrippen (24) versehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen hebelartigen Nockenfolger zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, umfassend: 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, wobei ein an der offenen Seite der Gelenkpfanne verlaufender unterer Abschnitt des Verbindungselements zwei Längsschenkel aufweist, die im Bereich ihrer einander zugewandten Schenkelinnenseiten vom Bodenteil beabstandet verlaufen und wobei die Schenkelinnenseiten eine Aussparung für den Gelenkkopf begrenzen und dazu ausgebildet sind, formschlüssig in eine Ringnut des Abstützelements unterhalb des Gelenkkopfs einzugreifen.
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 ein prozesssicheres Einschnappen der Schenkelinnenseiten 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 Schenkelinnenseiten der Längsschenkel, die bei hindurch geführtem Gelenkkopf axial durchgebogen und radial aufgespreizt sind, nicht oder nicht vollständig zurückfedern und in die Ringnut einschnappen können.
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.
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 sind die Längsschenkel längs des Eingriffsbereichs der Schenkelinnenseiten mit sich in Richtung des Bodenteils erhebenden Längsrippen versehen.
Die Längsrippen erhöhen nicht nur das einer Durchbiegung entgegenstehende Widerstandsmoment der Längsschenkel, sondern dienen insbesondere in den Fällen, in denen die Längsschenkel nicht bereits von vornherein am Bodenteil anliegen, als deren Durchbiegung begrenzender Anschlag zum Bodenteil. Es ist leicht nachvollziehbar, dass die auf diese Weise vom Bodenteil definiert beabstandet gehaltenen Schenkelinnenseiten 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 eine im Querschnitt U-förmige 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.
Außerdem sollen die Oberkanten der Längsrippen eine parallel zur Unterseite des Bodenteils verlaufende Ebene aufspannen. Hierdurch ergibt sich eine größtmögliche Auflagefläche der Längsrippen am Bodenteil, so dass die Oberflächenbeanspruchungen von Bodenteil und Verbindungselement auch bei höheren Anlagekräften auf ein mechanisch erträgliches Maß beschränkt werden.
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 Rolle ausgebildet ist, jedoch auch eine starre Gleitfläche sein kann. 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 dessen zweiter Endabschnitt gaswechselventilseitig liegt. Ein derartiger Kipphebel ist in der Regel für eine Lagerung auf einem hängend in der Brennkraftmaschine angeordneten Abstützelement vorgesehen.
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. Diese Ausformungen dienen als weitere Abstandshalter zwischen den Schenkelinnenseiten und dem Bodenteil.
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.

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 eingeformt 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, deren Schenkelinnenseiten 17' aufgrund einer sich in Richtung des Bodenteils 13' erhebenden Ausformung 18' am unteren Abschnitt 15 im Bereich des Gelenkkopfs 14 vom Bodenteil 13' beabstandet verlaufen und formschlüssig in eine Ringnut 19 des Abstützelements 9 unterhalb des Gelenkkopfs 14 eingreifen.
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 20, dem unteren Abschnitt 15 und einem diese verbindenden Zwischenabschnitt 21 U-förmig ausgebildet. Der Zwischenabschnitt 21 umgreift den ersten Endabschnitt 7 des Hebelkörpers 2 stirnseitig. Der obere Abschnitt 20 weist eine kreisförmige Aussparung 22 auf, die auf der geschlossenen Seite der Gelenkpfanne 12 eingerastet ist. Die im unteren Abschnitt 15 von den Schenkelinnenseiten 17 begrenzte Aussparung 23 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 19 liegt. Um bei der Montage des Abstützelements 9 dennoch zu gewährleisten, dass die Schenkelinnenseiten 17 prozesssicher unter den hindurch geführten Gelenkkopf 14 in die Ringnut 19 einschnappen können, sind die Längsschenkel 16 längs des Eingriffsbereichs der Schenkelinnenseiten 17 mit erhaben ausgebildeten Längsrippen 24 versehen, die am Bodenteil 13 anliegen und als Abstandshalter zwischen den Schenkelinnenseiten 17 und dem Bodenteil 13 dienen.
In den 1 und 2 ist zudem deutlich erkennbar, dass die Längsrippen 24 jeweils als im Querschnitt U-förmige und zum Bodenteil 13 hin geschlossene Sicke ausgebildet sind, die eine der Blechstärke 25 entsprechende Höhe 26 aufweisen. Die Blechstärke 25 ist deutlich kleiner als die Höhe der Ringnut 19, so dass das Verbindungselement 8 in allen Schwenkstellungen des Schlepphebels 1 auf dem Abstützelement 9 frei in der Ringnut 19 beweglich ist und das Verbindungselement 8 keinen nachteiligen Beitrag zur Ventiltriebsreibung bei der Schwenkbewegung des Schlepphebels 1 leistet. Es ist außerdem erkennbar, dass Oberkanten der Längsrippen 24 gerade und parallel zueinander sind und somit eine parallel zum Bodenteil 13 verlaufende Ebene aufspannen, so dass die Längsschenkel 16 über eine vergleichsweise große Länge flächig am Bodenteil 13 abgestützt sind.
Wie den 1 und 3 entnehmbar ist, kann der untere Abschnitt 15 des Verbindungselements 8 optional über weitere 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 27, die sich beide in Richtung des Bodenteils 13 erheben und als weitere Abstandshalter zwischen den Schenkelinnenseiten 17 und dem Bodenteil 13 dienen.
Bezugszeichenliste

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

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 im Bereich ihrer einander zugewandten Schenkelinnenseiten (17) vom Bodenteil (13) beabstandet verlaufen und wobei die Schenkelinnenseiten eine Aussparung (23) für den Gelenkkopf (14) begrenzen und dazu ausgebildet sind, formschlüssig in eine Ringnut (19) des Abstützelements (9) unterhalb des Gelenkkopfs (14) einzugreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschenkel (16) längs des Eingriffsbereichs der Schenkelinnenseiten (17) mit sich in Richtung des Bodenteils (13) erhebenden Längsrippen (24) versehen sind.
Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrippen (24) jeweils als eine im Querschnitt U-förmige 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 (24) eine der Blechstärke (25) entsprechende Höhe (26) aufweisen.
Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Oberkanten der Längsrippen (24) eine parallel zur Unterseite des Bodenteils (13) verlaufende Ebene aufspannen.
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) einen abstützelementseitigen, ersten Endabschnitt (7), einen gaswechselventilseitigen, zweiten Endabschnitt (10) und einen Mittelabschnitt (3) mit einer als Rolle (6) ausgebildete Nockenanlauffläche aufweist, wobei das Verbindungselement (8) mit einem oberen Abschnitt (20), dem unteren Abschnitt (15) und einem diese verbindenden Zwischenabschnitt (21) U-förmig ausgebildet ist, der Zwischenabschnitt (21) den ersten Endabschnitt (7) des Hebelkörpers (2) stirnseitig umgreift und der obere Abschnitt (20) eine auf der geschlossenen Seite der Gelenkpfanne (12) eingerastete Aussparung (22) aufweist.
Nockenfolger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Aussparung (22) in dem oberen Abschnitt (20) als auch die Aussparung (23) in dem unteren Abschnitt (15) geometrisch geschlossen sind, wobei die Aussparung (22) in dem oberen Abschnitt (20) im Wesentlichen kreisförmig und die Aussparung (23) 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 (23) mit Ausformungen (18, 27) versehen ist, die sich in Richtung des Bodenteils (13) erheben.