DE102012210918A1

DE102012210918A1 - Blechkipphebel

Info

Publication number: DE102012210918A1
Application number: DE201210210918
Authority: DE
Inventors: Andreas Grötsch; Claudia Zielinski
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Blechkipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem nockenwellenseitigen Antriebsbereich und einem ventilseitigen Abtriebsbereich zur gleichzeitigen Betätigung mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine und einem zwischen Antriebs- und Abtriebsbereich angeordneten Lagerbereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsbereich mehrere separate abtriebsseitige Hebelteile (1, 2, 8, 9) jeweils zur Betätigung eines Gaswechselventils aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Blechkipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
Aus einer von der Anmelderin bereits unter dem Aktenzeichen 10 2012 206 178.9 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichten aber noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung ist ein Kipphebel mit einem im wesentlichen U-förmig ausgebildeten Umformteil aus Blech bekannt. Dieses wird von einer Kipphebelachse durchdrungen und von dieser einstückig in zwei sich jeweils radial zur Kipphebelachse erstreckende Bereiche unterteilt, wobei ein erster Bereich einen ersten und zweiten Ventilport und ein zweiter Bereich eine Nockenrolle aufweist. Die einstückige Ausgestaltung führt zu einem relativ großen Bauteil mit aufwendiger Handhabung während der Herstellung und Montage und ist unflexibel im Aufbau. Zudem erfordert diese Ausführungsform eine relativ große Blechstärke, um die notwendige Steifigkeit des Kipphebels gewährleisten zu können. Die große Blechstärke bedingt wiederum eine aufwendige Herstellung.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Blechkipphebel der vorgenannten Art hinsichtlich seines Aufbaues zu vereinfachen und die aufgeführten Nachteile zu beseitigen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Pantentanspruchs 1 gelöst.
Es wird vorgeschlagen, den Abtriebsbereich mit mehreren separaten abtriebsseitigen Hebelteilen jeweils zur Betätigung eines Gaswechselventils auszubilden. Der mehrteilige Aufbau erlaubt eine einfache Anpassung an individuelle Einbauverhältnisse. Außerdem kann die erforderliche Steifigkeit des Blechkipphebels bei reduzierter Blechstärke und Masse erreicht und die Herstellung vereinfacht werden. Zudem vereinfacht der aus einzelnen Hebelteilen aufgebaute Blechkipphebel die Handhabung.
Am Antriebsbereich kann ein separates antriebsseitiges Hebelteil zur Aufnahme einer Nockenrolle vorgesehen sein. Hierdurch wird ein besonders einfacher Aufbau des Blechkipphebels erreicht, der besonders gut an die Einbauverhältnisse anpassbar und einfach herstellbar ist.
Alternativ ist am Antriebsbereich ein antriebsseitiges Hebelteil vorgesehen, dass einteilig mit einem abtriebsseitigen Hebelteil ausgeführt ist. Dadurch kann die Gesamtlänge des Lagerbereichs des Blechkipphebels reduziert werden. Dies wiederum ermöglicht einen reduzierten Lagerabstand an der antreibenden Nockenwelle. Ein zusätzlicher Gewichtsvorteil wirkt sich reibungsmindernd aus. Außerdem wird der Montageaufwand durch die reduzierte Anzahl der Hebelteile verringert.
Eine baugleiche Ausführung der abtriebsseitigen Hebelteile vereinfacht die Herstellung und Montage des Blechkipphebels.
Bevorzugt wird der Lagerbereich durch eine Hohlwelle gebildet, mit der die separaten Hebelteile dreh- und axialfest verbunden sind.
Dabei können die Hebelteile jeweils senkrecht zur Hohlwelle angeordnet sein, wodurch eine gabelförmige Anordnung der Hebelteile mit möglichst kurzen Hebellängen erreicht wird.
Vorzugsweise sind die abtriebsseitigen Hebelteile zur Anpassung an die Einbauverhältnisse an einem Abschnitt gekröpft ausgeführt. Durch die Stärke der Kröpfung ist der Blechkipphebel flexibel an die abtriebs- und antriebsseitigen Einbauverhältnisse anpassbar.
Ein besonders einfach aufgebauter Blechkipphebel mit großer Steifigkeit wird erreicht, wenn die Hebelteile jeweils zwei Seitenwände aufweisen, die zumindest abschnittsweise durch einen Quersteg miteinander verbunden sind. Vorzugsweise werden dabei die Hebelteile mit einem U-förmigen oder T-förmigen Querschnittsprofil ausgeführt, das insbesondere einen symmetrischen Aufbau entlang der Hebelteillängsachse mit hoher Steifigkeit bei geringer Masse und kostengünstiger Herstellung erlaubt.
Hierbei kann die Hohlwelle an Durchgangsöffnungen der Seitenwände der Hebelteile hindurchgeführt und mit diesen formschlüssig drehfest verbunden werden.
Ergänzend oder alternativ kann die Hohlwelle durch eine umlaufende Schweißnaht an den Aufnahmeöffnungen mit den Seitenwänden der Hebelteile stoffschlüssig verbunden werden. Auf einfache Weise werden so eine hohe Kraftübertragung und ein exakter Sitz der Hebelteile gewährleistet. Denkbar ist auch, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Hohlwelle und Seitenwand durch mehrere abschnittsweise im Bereich der Durchgangsöffnungen angebrachte Schweißnähte oder Schweißpunkte zu realisieren. Alternativ oder ergänzend können auch axiale Sicherungselemente, wie z.B. Sicherungsringe, angeordnet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Blechkipphebels in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Ansicht eines abtriebsseitigen Hebelteils des Blechkipphebels aus 1,
3 eine Schnittansicht des abtriebsseitigen Hebelteils aus 2,
4 eine Ansicht eines antriebsseitigen Hebelteils des Blechkipphebels aus 1,
5 eine Schnittansicht eines antriebsseitigen Hebelteils aus 4,
6 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Blechkipphebels in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
7 eine Ansicht eines abtriebsseitigen Hebelteils des Blechkipphebels aus 6,
8 eine Schnittansicht des abtriebsseitigen Hebelteils aus 6,
9 bis 11 jeweils einen Ausschnitt mit einer schematische Darstellung einer Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer Hohlwelle an den Hebelteilen in unterschiedlichen Ausführungen,
12 bis 14 jeweils einen Schnitt und eine Längsansicht der Hohlwelle in unterschiedlichen Ausführungen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen erfindungsgemäßen mehrteiligen Blechkipphebel eines nicht weiter dargestellten Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine in einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Blechkipphebel weist zwei separate abtriebsseitige Hebelteile 1, 2 zur gleichzeitigen Betätigung jeweils eines nicht dargestellten Gaswechselventils der Brennkraftmaschine auf. An einem separaten antriebsseitigen Hebelteil 3 zur Aufnahme einer Nockenrolle ist der Blechkipphebel über eine nicht dargestellte Nockenwelle antreibbar. Die Hebelteile 1, 2, 3 sind jeweils als ein separates Bauteil gabelförmig mit einer den Lagerbereich des Blechkipphebels bildenden Hohlwelle 4 dreh- und axialfest verbunden. Der Blechkipphebel bildet so eine vierteilige Baugruppe. Die Hohlwelle 4 dient zur Aufnahme und Ausrichtung der Hebelteile 1, 2, 3 und der Positionierung und Lagerung der Baugruppe im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. An jeder Durchgangsöffnung 6 ist eine umlaufende Schweißnaht 7 vorgesehen, die die Seitenwand am Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 6 mit der Hohlwelle 4 am Außendurchmesser stoffschlüssig verbindet. Die Hebelteile 1, 2, 3 sind an der Hohlwelle 4 antriebs- bzw. abtriebsseitig senkrecht zur dieser angeordnet. Bevorzugt ist zur Lagerung der Hohlwelle 4 eine Gleitlagerung vorgesehen. Alternativ ist auch eine Wälzlagerung möglich. An der Hohlwelle 4 wird eine an der Nockenrolle des antriebsseitigen Hebelteils 3 abgegriffenen Nockenhubbewegung auf die abtriebsseitigen Hebelteile 1, 2 übertragen, die zur Hubbetätigung jeweils mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung stehen.
Die Hebelteile 1, 2, 3 sind jeweils aus einem Blechzuschnitt als Stanz-Biegeteile hergestellt. Die bevorzugte Blechstärke beträgt ca. 3 mm. Die abtriebsseitigen Hebelteile 1, 2 sind baugleich ausgeführt. Sie können aber auch nach Anforderung der Endanwendung unterschiedliche Geometrien besitzen. Der Kontakt und die Ansteuerung der Gaswechselventile erfolgt über die abtriebsseitigen Hebelteile 1, 2. Zum mechanischen Ventilspielausgleich ist eine nicht dargestellte Ventilspiel-Einstellschraube mit einer Ventilkontaktfläche und einer Kontermutter vorgesehen. Hierzu ist an den ventilseitigen Endbereichen der abtriebsseitigen Hebelteile 1, 2 jeweils ein Gewindedurchbruch 5 zur Aufnahme der Ventilspiel-Einstellschraube ausgeführt. Das antriebsseitige Hebelteil 3 nimmt am nockenwellenseitigen Endbereich eine Nockenrolle auf, die über eine Nockenrollenachse drehbar abgestützt ist.
2 bis 5 zeigen die Hebelteile 1, 2, 3 jeweils in einer Draufsicht bzw. in einem Längsschnitt entlang der Linie A-A bzw. entlang der Linie B-B. Die Hebelteile sind jeweils mit zwei Seitenwänden ausgebildet, die durch einen Quersteg einteilig miteinander verbunden sind. Seitenwände und Quersteg bilden dabei ein U-förmiges Querschnittsprofil. An dem der Hohlwelle 4 zugewandten Endbereich sind jeweils an den Seitenwänden fluchtende Durchgangsöffnungen 6 vorgesehen, an denen die Hohlwelle 4 hindurchgeführt ist. An den Durchgangsöffnungen 6 ist die Hohlwelle 4 an einer Formschlussverbindung, die weiter unten beschrieben ist, mit den Seitenwänden der Hebelteile 1, 2, 3 drehfest verbunden. 2 und 4 zeigen jeweils eine Draufsicht der Hebelteile 1, 2, 3. Der Verlauf der Seitenwände in Hebelteillängsrichtung und die Durchgangsöffnungen 6 an den Seitenwänden quer zu diesen sind durch gestrichelte Linien angedeutet.
Das abtriebsseitige Hebelteil 1, 2 (2 und 3) weist an seinem von den Durchgangsöffnungen 6 abgewandeten ventilseitigen Endbereich einen zentral zwischen den Seitenwänden ausgebildeten Gewindedurchbruch 5 zur Aufnahme der Ventilspiel-Einstellschraube am Quersteg auf. Die Anlagefläche für die Kontermutter am Quersteg im Bereich des Gewindedurchbruchs 5, die durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, und der benötigte Freiraum an den Seitenwänden für das Montagewerkzeug der Kontermutter werden umformtechnisch, insbesondere durch Prägen hergestellt. Die Kontermutter kann ggf. durch ein selbsthemmendes Gewinde ersetzt werden.
Das antriebsseitige Hebelteil 3 (4 und 5) weist an seinem von den Durchgangsöffnungen 6 abgewandeten nockenrollenseitigen Endbereich an den Seitenwänden Durchbrüche zur Aufnahme der Nockenrollenachse auf, an denen diese verstemmt ist. Dieser Bereich ist vom Quersteg ausgenommen, um zwischen den Seitenwänden die auf der Nockenrollenachse angeordnete Nockenrolle aufnehmen zu können.
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Blechkipphebels. Dieser weist zwei baugleiche abtriebsseitige Hebelteile 8, 9 jeweils zur Betätigung eines Gaswechselventils auf. Dabei ist ein abtriebsseitiges Hebelteil 8 an seinem der Hohlwelle 4 zugewandte Endbereich um ein antriebsseitiges Hebelteil 10 zur Aufnahme einer Nockenrolle einteilig verlängert ausgeführt. Der Blechkipphebel bildet so eine dreiteilige Baugruppe.
Dabei sind die abtriebsseitigen Hebelteile 8, 9 an ihren der Hohlwelle 4 zugewandten Endbereichen in Achsrichtung der Hohlwelle 4 jeweils an einem Seitenabschnitt 11 zur Reduzierung der Hebelbreite gekröpft ausgeführt, wodurch die Hebelmasse verringert wird. Zugleich sind an den abtriebsseitigen Hebelteile 8, 9 zwischen den Durchgangsöffnungen 6 und den ventilseitigen Endbereichen in Achsrichtung gekröpfte Abschnitte 12 ausgebildet, wobei die ventilseitigen Endbereichen gegenüber den hohlwellenseitigen Endbereichen parallel versetzt angeordnet sind. Durch den axialen Versatz der Endbereiche zueinander wird eine Anpassung des Blechkipphebels an die nockenwellenseitigen und ventilseitigen Einbauverhältnisse ermöglicht. Hierbei kann die Stärke der Kröpfung an die jeweilige Endanwendung angepasst werden.
7 zeigt ein abtriebsseitiges Hebelteil 8, 9 in einer Draufsicht, während in 8 ein Längsschnitt des abtriebsseitigen Hebelteils entlang der Linie B-B dargestellt ist. Der Verlauf der Seitenwände und des Querstegs in Hebelteillängsrichtung mit U-förmigen Querschnittsprofil und der Verlauf der fluchtenden Durchgangsöffnungen 6 an den Seitenwänden zur Aufnahme der Hohlwelle 4 sind wieder durch gestrichelte Linien angedeutet. Durch die Kröpfung am Abschnitt 12 weist das abtriebsseitige Hebelteil 8, 9 am die Durchgangsöffnungen 6 aufweisenden hohlwellenseitigen Endbereich und am den Gewindedurchbruch 5 aufweisenden ventilseitigen Endbereich in Achsrichtung der Hohlwelle 4 zueinander versetzte Mittelachsen auf.
9 bis 11 zeigen jeweils einen Ausschnitt einer Seitenwand eines Hebelteils mit der Durchgangsöffnung 6 in einer Ausführung zur drehfesten Formschlussverbindung mit der Hohlwelle 4. Hierzu ist in den 12 bis 14 in einem Querschnitt und in einer Längsansicht der Hohlwelle 4 jeweils eine mit den 9 bis 11 korrespondierende Ausgestaltung der Hohlwelle 4 zur Formschlussverbindung mit den Durchgangsöffnungen 6 dargestellt. In der Längsansicht der Hohlwelle 4 sind die verdeckten Körperkanten durch gestrichelte Linien angedeutet. 9 zeigt eine Abflachung 13 am Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 6, die mit einer in 12 dargestellten Abflachung 14 am Außendurchmesser der Hohlwelle 4 korrespondiert. In 10 korrespondiert ein vierkantiger Vorsprung 15 am Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 6 mit einer Nut 16 am Außendurchmesser der Hohlwelle 4, die in 13 dargestellt ist. Eine Ausnehmung 17 am Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 6 in 11 korrespondiert mit einem in 14 dargestellten vierkantigen Vorsprung 18 am Außendurchmesser der Hohlwelle 4. Denkbar ist auch, jeweils zwischen den Durchgangsöffnungen 6 und der Hohlwelle 4 mehrere solcher Formschlussverbindungen, insbesondere auch eine Kombination aus diesen, vorzusehen.
An den Blechzuschnitten für die Hebelteile werden während und nach dem Biegen bzw. Tiefziehen die Durchgangsöffnungen 6 an den Seitenwänden der Hebelteile zur Aufnahme der Hohlwelle 4 und die Durchbrüche zur Aufnahme der Nockenrollenachse am antriebsseitigen Hebelteil vorgestanzt. An den abtriebsseitigen Hebelteilen erfolgt die Herstellung des Gewindedurchbruchs 5 spanlos mittels Napfen, Lochen und Gewindefurchen. Der Gewindedurchbruch 5 wird dabei entsprechend dem zugeordneten Gaswechselventil ausgerichtet. Die Durchgangsöffnungen 6 an den Seitenwänden der Hebelteile zur Aufnahme der Hohlwelle 4 und die Durchbrüche zur Aufnahme der Nockenrollenachse am antriebsseitigen Hebelteil werden spanend auf Fertigmaß gebracht.
Zur Fixierung und zum Spannen des Blechkipphebels zur spanenden Bearbeitung in der Werkstückaufnahme einer Fräsmaschine, werden beim Umformen Spannflächen an die Hebelteile angeprägt oder ausgestanzt.
Bezugszeichenliste

1: Hebelteil
2: Hebelteil
3: Hebelteil
4: Hohlwelle
5: Gewindedurchbruch
6: Durchgangsöffnung
7: Schweißnaht
8: Hebelteil
9: Hebelteil
10: Hebelteil
11: Seitenabschnitt
12: Abschnitt
13: Abflachung
14: Abflachung
15: Vorsprung
16: Nut
17: Ausnehmung
18: Vorsprung

Claims

Blechkipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem nockenwellenseitigen Antriebsbereich und einem ventilseitigen Abtriebsbereich zur gleichzeitigen Betätigung mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine und einem zwischen Antriebs- und Abtriebsbereich angeordneten Lagerbereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsbereich mehrere separate abtriebsseitige Hebelteile (1, 2, 8, 9) jeweils zur Betätigung eines Gaswechselventils aufweist.
Blechkipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsbereich ein separates antriebsseitiges Hebelteil (3) zur Aufnahme einer Nockenrolle aufweist.
Blechkipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsbereich ein antriebsseitiges Hebelteil (10) zur Aufnahme einer Nockenrolle aufweist, das mit einem abtriebsseitigen Hebelteil (8) einteilig ausgeführt ist.
Blechkipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abtriebsseitigen Hebelteile (1, 2, 8, 9) jeweils baugleich ausgeführt sind.
Blechkipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbereich eine Hohlwelle (4) aufweist, mit der die separaten Hebelteile (1, 2, 3, 8, 9) dreh- und axialfest verbunden sind.
Blechkipphebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelteile (1, 2, 3) jeweils senkrecht zur Hohlwelle (4) angeordnet sind.
Blechkipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abtriebsseitigen Hebelteile (8, 9) jeweils zur Anpassung an die Einbauverhältnisse an einem Abschnitt (12) gekröpft ausgeführt sind.
Blechkipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelteile (1, 2, 3, 8, 9) jeweils zwei Seitenwände aufweisen, die zumindest abschnittsweise durch einen Quersteg miteinander festverbunden sind.
Blechkipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (4) an Durchgangsöffnungen (6) an den Seitenwänden der Hebelteile (1, 2, 3, 8, 9) hindurchgeführt ist und mit diesen formschlüssig drehfest verbunden ist.
Blechkipphebel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (4) an den Durchgangsöffnungen (6) durch eine umlaufende Schweißnaht (7) mit den Seitenwänden der Hebelteile (1, 2, 3, 8, 9) stoffschlüssig verbunden ist.