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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Blechkipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 5 und 8 näher definierten Art.
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Blechkipphebel sind als kostengünstige Nockenfolger zur Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen bereits bekannt. Beispielsweise befasst sich die
DE 10 2007 012 797 A1 mit der Gestaltung eines solchen Blechkipphebels. Dieser weist zwei Seitenteile auf, die durch einen Querbalken verbunden sind, so dass ein U- oder H-förmiges Querprofil entsteht. Bei Blechkipphebeln besteht das Problem der Steifigkeit. Außerdem müssen Kipphebel in beengten Einbauverhältnissen gewichtssparend, insbesondere in Zweirädern einsetzbar und zudem einfach montierbar und kostengünstig herstellbar sein.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Blechkipphebel der vorgenannten Art zu schaffen, bei dem die aufgeführten Nachteile beseitigt sind. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale der Ansprüche 5 oder 8 gelöst.
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Es wird vorgeschlagen zur Optimierung des Blechkipphebels hinsichtlich Steifigkeit, Bauraumbedarf und Gewicht die Seitenwandhöhe an einem ersten Lastabschnitt im Bereich der Durchgangsöffnungen in einem vorbestimmten Verhältnis zur Hebelbreite auszuführen. Dabei liegt das Verhältnis der Seitenwandhöhe zur Hebelbreite vorzugsweise in einem Bereich von 0,75 bis 1,25, so dass die Seitenwandhöhe etwa Dreiviertel bis zu Eineinviertel der Hebelbreite beträgt. Auf diese Weise können funktionsbeeinträchtigende Versteifungsmittel wie z. B. Versteifungslaschen oder -streben, insbesondere im Lagerbereich an den Durchgangsöffnungen und am Quersteg vermieden und kann so der Blechkipphebel mit der erforderlichen Steifigkeit gewichts- und bauraumsparend und kostengünstig herstellbar ausgeführt werden.
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In einer weiter optimierten Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Seitenwandhöhe angepasst an die Lastverteilung am Blechkipphebel ausgehend von den Durchgangsöffnungen bei konstanter Hebelbreite zu einem zwischen diesen und einem ventilseitigen Abtriebsbereich gelegenen zweiten Lastabschnitt hin linear ab, wobei am zweiten Lastabschnitt das Verhältnis der Seitenwandhöhe zur Hebelbreite in einem Bereich von 0,66 bis 1,0 liegt, so dass die Seitenwandhöhe etwa zwei Drittel bis eine Hebelbreite beträgt.
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Am Abtriebsbereich kann die Seitenwandhöhe deutlich geringer als die Hebelbreite ausgeführt sein, wobei das Verhältnis der Seitenwandhöhe zur Hebelbreite in einem Bereich von 0,33 bis 0,66 liegt, so dass die Seitenwandhöhe etwa ein bis zwei Drittel der Hebelbreite beträgt.
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Durch eine zwischen dem Lagerbereich an den Durchgangsöffnungen und dem ventilseitigen Abtriebsbereich am Quersteg ausgebildete sickenartige Vertiefung kann die Versteifung des Blechkipphebels weiter erhöht werden, ohne dessen Lagerung zu beeinträchtigen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist am Abtriebsbereich des Blechkipphebels zur Ventilbetätigung am Quersteg eine Gewindeaufnahme für eine Einstellschraube zur Einstellung des Ventilspiels eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine vorgesehen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwände im Bereich der Gewindeaufnahme gegenüberliegend jeweils eine Ausbuchtung zur Aufnahme eines Montagewerkzeugs zum Anziehen einer Kontermutter zur Fixierung der in die Gewindeaufnahme eingeschraubten Einstellschraube ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Montage der Kontermutter und die Einstellung des Ventilspiels vereinfacht und zugleich die Hebelbreite am Abtriebsbereich bauraum- und gewichtssparend verringert.
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Hierbei können die Gewindeaufnahme durch Tiefziehen und Stanzen und das Gewinde an der Gewindeaufnahme durch Furchen in einem Folgewerkzeug besonders einfach spanlos hergestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken sind am Ober- und Unterzug der Seitenwände jeweils paarweise gegenüberliegende Angriffsflächen zur Fixierung in einer Werkstückaufnahme zur spanenden Bearbeitung ausgebildet, wobei jeweils die Angriffsflächen am Oberzug der Seitenwände und die Angriffsflächen am Unterzug der Seitenwände in einer Ebene liegen. An den Angriffsflächen kann der vorgeformte Blechkipphebel mit großer Genauigkeit in die Werkstückaufnahme fest eingespannt werden, so dass eine weitere spanende Bearbeitung mit hoher Genauigkeit möglich ist. Die Angriffsflächen dienen dabei zugleich als Referenzpunkte bei der spanenden Bearbeitung.
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Vorzugsweise sind die Angriffsflächen im Übergang zwischen den Durchgangsöffnungen und einem nockenwellenseitigen Antriebsbereich an den Seitenwänden angeordnet. Auf diese Weise können die Angriffsflächen in größtmöglicher Nähe zur Bearbeitungsstelle, insbesondere im Bereich der Durchgangsöffnungen angeordnet werden, wodurch die an der Werkstückaufnahme während der Bearbeitung wirkenden Kräfte möglichst gering gehalten werden.
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Die Angriffsflächen können spanlos hergestellt, insbesondere angeprägt oder ausgestanzt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Blechkipphebels,
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2 einen Längsschnitt des Blechkipphebels,
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3 einen Schnitt entlang der Hebelbreite,
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4 eine Ansicht am Oberzug des Blechkipphebels,
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5 eine Ansicht am Unterzug des Blechkipphebels.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der erfindungsgemäße Blechkipphebel für einen nicht weiter dargestellten Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß 1 weist zwei Seitenwände und einen diese verbindenden Quersteg auf. Seitenwände und Quersteg bilden ein U-förmiges Querschnittsprofil. Ein nockenwellenseitiger An- und ein ventilseitiger Abtriebsbereich sind jeweils an einem Endbereich des Blechkipphebels ausgebildet. Am Antriebsbereich ist eine Nockenrolle angeordnet, auf die eine Nockenwelle wirkt. Denkbar ist auch, dass der Blechkipphebel am Antriebsbereich über eine zwischenliegende Stößelstange antreibbar ist. Der Abtriebsbereich wirkt auf zumindest ein nicht dargestelltes Gaswechselventil der Brennkraftmaschine ein. Hierbei ist am Abtriebsbereich am Quersteg eine Gewindeaufnahme 1 für eine Einstellschraube zum Einstellen des Ventilspiels vorgesehen.
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Zwischen Antriebsbereich und Abtriebsereich sind zur Aufnahme einer nicht dargestellten Achse des Blechkipphebels an den Seitenwänden fluchtend angeordnete Durchgangsöffnungen 2, 3 als Durchgangsbohrungen ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 2, 3 bilden zusammen mit dem Quersteg einen sich über die gesamte Hebelbreite durchgehend ersteckenden Lagerbereich 4 zur schwenkbeweglichen Lagerung des Blechkipphebels an der Achse.
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Zur Anpassung an die Lastverteilung aus den am An- und Abtriebsbereich auf den Blechkipphebel wirkenden Kräften ist dieser hinsichtlich Steifigkeit, Bauraumbeanspruchung und Gewicht sowie Herstellung optimiert ausgebildet. Hierzu ist die Seitenwandhöhe H bezogen auf die Hebelbreite B in einem vorbestimmten Verhältnis ausgeführt. Dabei wird die Hebelbreite B durch die Breite des Querstegs und durch die Wandstärke der Seitenwände gebildet, die die gleiche Seitenwandhöhe H aufweisen. Durch das vorbestimmte Verhältnis als Quotient aus der Seitenwandhöhe H und der Hebelbreite B wird insbesondere ein Flächenträgheitsmoment erreicht, das eine Steifigkeit des Blechkipphebels gewährleistet, so dass funktionsbeeinträchtigende Versteifungsmittel am Lagerbereich 4 und an den Seitenwänden vermieden werden. An einem hochbelasteten ersten Lastabschnitt I des Blechkipphebels in Höhe der Durchgangsöffnungen 2, 3 am Lagerbereich 4 sind Seitenwandhöhe H und Hebelbreite B derart ausgeführt, dass ihr Verhältnis in einem Bereich von 0,75 bis 1,25 liegt. Ausgehend vom ersten Abschnitt I nimmt die Seitenwandhöhe H angepasst an die Lastverteilung am Blechkipphebel bei konstanter Hebelbreite B zu einem zwischen diesen und dem ventilseitigen Abtriebsbereich gelegenen zweiten Lastabschnitt II hin in axialer Richtung linear ab. Hierbei liegt am zweiten Lastabschnitt II das Verhältnis aus der Seitenwandhöhe H zur Hebelbreite B in einem Bereich von 0,66 bis 1,0. Ausgehend vom zweiten Lastabschnitt II nimmt die Seitenwandhöhe H und zugleich die Hebelbreite B bauraum- und gewichtssparend zum ventilseitigen Abtriebsbereich des Blechkipphebels hin bis zu einem dritten Lastabschnitt III an der Gewindeaufnahme 1 weiter ab. Am dritten Lastabschnitt III liegt das Verhältnis aus der Seitenwandhöhe H zur Hebelbreite B in einem Bereich von 0,33 bis 0,66.
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Der Blechkipphebel ist einteilig gestaltet und kann durch Umformen insbesondere Tiefziehen hergestellt werden. Die Gewindeaufnahme 1 für die Ventilspiel-Einstellschraube kann im Folgewerkzeug durch Ziehen bzw. Biegen, Lochen, Napfen und Gewindefurchen hergestellt werden. Während des Tiefziehens oder nach dem Tiefziehen können die Aussparungen an den Seitenwänden für die Durchgangsöffnungen 2, 3 zur Aufnahme der Kipphebelachse und zur Aufnahme der Nockenrollenachse sowie die Aussparung am Quersteg für die Gewindeaufnahme 1 vorgestanzt werden. Das Vorstanzen erleichtert die nachfolgende spanende Bearbeitung, bei der die Aussparungen für die Durchgangsöffnungen 2, 3 sowie die zur Aufnahme der Nockenrollenachse und der schalenförmige Lagerbereich 4 auf das Fertigmaß gebracht werden. An der Aussparung zur Aufnahme der Nockenrollenachse wird der Stanzgrat durch Fräsen entfernt. Der Blechkipphebelkörper wird anschließend einsatzgehärtet und mittels Gleitschleifen entgratet. Nockenrolle und Nockenrollenachse werden dann an den Aufnahmen an den Seitenwänden verstemmt.
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Zur spanenden Bearbeitung ist der Blechkipphebel in einer Werkstückaufnahme fixierbar. Hierzu sind an den Seitenwänden im Übergang zwischen den Durchgangsöffnungen 2, 3 und dem Antriebsbereich zur Aufnahme der Nockenrolle am Ober- und Unterzug jeweils paarweise einander gegenüberliegende plane Angriffsflächen 5, 6 ausgebildet. Diese sind parallel zueinander angeordnet und senkrecht zu den Seitenflächen der Seitenwände ausgerichtet. Hierbei liegen jeweils die Angriffsflächen 5 am Oberzug der Seitenwände und die Angriffsflächen 6 am Unterzug der Seitenwände in einer Ebene. Die Angriffsflächen 5 am Oberzug werden an ihren den Durchgangsöffnungen 2, 3 zugewandten Enden jeweils durch eine schräg zur Längsachse des Blechkipphebels ausgerichtete Fase 7 begrenzt, die die Zugänglichkeit an den Angriffsflächen 5 für die Werkstückaufnahme erleichtern soll.
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Der Längsschnitt durch den Quersteg gemäß 2 zeigt den Blechkipphebel an der Innenseite einer Seitenwand. Der erste Lastbereich I des Blechkipphebels verläuft durch die Bohrungsachse der Durchgangsöffnungen 2, 3. Die Bohrungsachse bildet zugleich das Schwenkzentrum des Blechkipphebels. Eine durch das Schwenkzentrum verlaufende Längsachse 8 des Blechkipphebels, fluchtet am Abtriebsbereich mit dem ventilseitigen Ende der Gewindeaufnahme 1 für die Ventilspiel-Einstellschraube am Quersteg. Auf Höhe der zentralen Achse der Gewindeaufnahme 1 verläuft der dritte Lastabschnitt III. Der zweite Lastabschnitt II ist axial zwischen den Lastabschnitt en I und II gelegen. Der Verlauf der Seitenwandhöhe H entlang der Längsachse 8 zwischen den Lastabschnitten I, II und III ist durch eine Strich-Punkt-Linie schematisch angedeutet. Dort erkennt man den ausgehend von den Durchgangsöffnungen 2, 3 annähernd linear abnehmenden Verlauf der Seitenwandhöhe H zum Abtriebsbereich hin.
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Die Angriffsflächen 5, 6 für die Werkstückaufnahme liegen sich jeweils an den Seitenwänden am Oberzug und Unterzug gegenüber. Hierbei sind die Angriffsflächen 5, 6 axial außerhalb der Durchgangsöffnungen 2, 3 im Übergang zwischen diesen und dem Antriebsbereich möglichst nahe an den Durchgangsöffnungen 2, 3 und dem Lagerbereich 4 angeordnet. Dadurch kann zur genauen spanenden Bearbeitung die Einspannung in größtmöglicher Nähe zur Bearbeitungsstelle erfolgen. Auf diese Weise werden die an der Werkstückaufnahme während der Bearbeitung wirkenden Kräfte möglichst gering gehalten.
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Zwischen dem Lagerbereich 4 und dem ventilseitigen Abtriebsbereich ist am zweiten Lastabschnitt II eine sickenförmige Vertiefung 9 an der Außenseite des Querstegs vorgesehen, die die Steifigkeit des Blechkipphebels erhöht, ohne die Lagerung des Blechkipphebels zu beeinträchtigen. Die Vertiefung 9 kann durch Prägen hergestellt werden.
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3 zeigt die Vertiefung 9 in einem Schnitt entlang der Hebelbreite B, die bezogen auf die Hebelbreite mittig angeordnet und zu dieser symmetrisch beidseitig bogenförmig ausgebildet ist.
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In 4 ist eine Ansicht am Oberzug des Blechkipphebels dargestellt. An einem zwischen Antriebs- und Abtriebsbereich gelegenen Mittelteil des Blechkipphebels, zu dem die Lastabschnitte I und II gehören, ist der Blechkipphebel mit in Längsrichtung gleichbleibender Hebelbreite B ausgeführt. Ausgehend vom zweiten Lastabschnitt II ist der Blechkipphebel an den Seitenwänden zum Abtriebsbereich hin leicht gekröpft ausgebildet. Hierbei verringert sich die Hebelbreite B kontinuierlich bis zum dritten Lastabschnitt III, der durch die Zentralachse der Gewindeaufnahme 1 verläuft. Darüber hinaus ist die Hebelbreite B bis zum Hebelende konstant.
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Am Abtriebsbereich sind im Bereich der Gewindeaufnahme 1 an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwände einander gegenüberliegende Ausbuchtungen 10 vorgesehen. Diese erstrecken sich bis zum Hebelende und dienen der Aufnahme eines Montagewerkzeugs zum Anziehen einer Kontermutter zur Fixierung der in die Gewindeaufnahme eingeschraubten Einstellschraube. Die Auflage der Kontermutter an der Innenseite des Querstegs ist durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet. Die Ausbuchtungen 10 und die Auflage können Umformen, insbesondere durch Prägen hergestellt werden. An den Ausbuchtungen 10 ist die Wandstärke der Seitenwände reduziert. Auf diese Weise kann die Hebelbreite B am Abtriebsbereich gegenüber dem Mittelteil (Lastabschnitte I und II) verringert werden.
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Alternativ ist es möglich, statt der Kontermutter ein selbsthemmendes Gewinde zur Fixierung der Einstellschraube in der Gewindeaufnahme vorzusehen.
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Die Vertiefung 9 im Bereich des zweiten Lastabschnitts II bildet an der Innenseite des Querstegs eine längliche symmetrische Form mit parallelen Längsseiten, die durch Halbkreise abgeschlossen werden, deren Durchmesser der Breite der Vertiefung 9 entsprechen.
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Am Übergang zum Antriebsbereich sind am Oberzug der Seitenwände die Angriffsflächen 5 zur Werkstückaufnahme angeordnet. Die Seitenwände sind am Übergang zum Antriebsbereich zur Aufnahme der Nockenrolle unterschiedlich stark gekröpft ausgeführt.
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5 zeigt den Blechkipphebel in einer Ansicht am Unterzug mit den Angriffsflächen 6 zur Werkstückaufnahme an den Seitenwänden, die mit den Angriffsflächen 5 am Oberzug der Seitenwände korrespondieren.
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Der gekröpfte Seitenwandverlauf am antriebsseitigen Endbereich und am abtriebsseitigen Endbereich (Lastabschnitt III) bewirkt eine parallel versetzte Anordnung der Endbereiche und des Mittelteils (Lagerbereich 4, Lastabschnitte I und II) zueinander. Zur Verdeutlichung dieser Anordnung sind die Mittelachsen 11, 12, 13 der Endbereiche und des Mittelteils durch gestrichelte Linien angedeutet. Eine solche Anordnung erlaubt eine besonders gute Anpassung des Kipphebelkörpers an beengte Einbauverhältnisse.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gewindeaufnahme
- 2
- Durchgangsöffnung
- 3
- Durchgangsöffnung
- 4
- Lagerbereich
- 5
- Angriffsfläche
- 6
- Angriffsfläche
- 7
- Fase
- 8
- Längsachse
- 9
- Vertiefung
- 10
- Ausbuchtung
- 11
- Mittelachse
- 12
- Mittelachse
- 13
- Mittelachse
- H
- Seitenwandhöhe
- B
- Hebelbreite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007012797 A1 [0002]
