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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zur Montage einer Kipphebelanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 9 näher definierten Art.
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Beispielsweise befassen sich
DE 10 2013 218 644 und
DE 10 2012 213 662 mit der Gestaltung von Kipphebeln für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine.
DE 10 2013 218 644 beschreibt einen sogenannten wandgelagerten Kipphebel, der über Aufnahmeöffnungen an seinen Seitenwandabschnitten direkt auf einer Kipphebelachse schwenkgelagert ist. Hierbei begrenzt die Wandstärke der Seitenwandabschnitte die Größe der Kontaktfläche, so dass diese Ausgestaltung eine ausreichend große Wandstärke voraussetzt, die aber das Gesamtgewicht, die Trägheit und den axialen Bauraumbedarf des Kipphebels erhöht. In
DE 10 2012 213 662 sind zur schwenkbeweglichen Lagerung des Kipphebels auf einer Kipphebelachse Bohrungen vorgesehen, in denen eine Hülse verschweißt ist, über die der Kipphebel auf der Kipphebelachse befestigbar ist. Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausführung der große Herstellungs- und Kostenaufwand aus.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kipphebelanordnung und ein Verfahren der vorgenannten Art zu schaffen, die einfach und kostengünstig die Lagerung eines Kipphebels auf einer Kipphebelachse ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Kipphebel vorgeschlagen, wobei zur schwenkbeweglichen Lagerung des Kipphebels auf einer Kipphebelachse in einem mittleren Bereich zwischen zwei Hebelendbereichen an gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten des Kipphebels fluchtende Aufnahmeöffnungen vorgesehen sind und in jeder Aufnahmeöffnung eine Hülse kraftschlüssig verbunden angeordnet ist. Die Hülsen ragen dabei aus den Aufnahmeöffnungen an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte heraus und sind zur Fixierung mit ihren Enden axial formschlüssig an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte angelegt. Auf diese Weise sind die Hülsen kraftschlüssig und zugleich in axialer Richtung formschlüssig in den Aufnahmeöffnungen des Kipphebels einfach fixierbar. Ein aufwendiges Verschweißen der Hülsen wird so vermieden. Dabei ermöglichen die Hülsen große Kontaktflächen zur Lagerung des Kipphebels auf der Kipphebelachse, wodurch die Flächenpressungen an den Kontaktstellen reduziert werden.
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Eine bevorzugte besonders einfach herstellbare Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest eine der Hülsen zur Anlage an der Außenseite des jeweiligen Seitenwandabschnitts des Kipphebels mit ihrem Ende kragenförmig nach radial außen umgebogen einen Bund mit einer ringförmigen axialen Anlagefläche bildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine der Hülsen zur Anlage an der Außenseite des jeweiligen Seitenwandabschnitts des Kipphebels mit ihrem Ende um 180° nach außen umgestülpt ist und am Ende stirnseitig eine ringförmige axiale Anlagefläche bildet. Dadurch ist der axiale Überstand der Hülse an der Außenseite der Aufnahmeöffnung durch die Länge des umgestülpten Endes variabel einstellbar. Hierbei kann der Überstand größer als die Wandstärke der Hülse sein. Der Überstand der Hülse und damit die Einbaubreite der Kipphebelanordnung sind so variabel an die Einbauverhältnisse der Brennkraftmaschine anpassbar.
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Die Hülsen sind vorzugsweise in Blech durch Tiefziehen hergestellt. Die Wandstärke der Hülsen liegt bevorzugt in einem Bereich von 1 mm bis 2 mm.
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Die erfindungsgemäße Kipphebelanordnung ist umformtechnisch in Blech besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Sie ist besonders vorteilhaft für SOHC(Single Overhead Camshaft)-Einzylinder-Motoren mit zwei Ventilen im Motorradbereich einsetzbar.
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Durch die erfindungsgemäße Kipphebelanordnung ist es möglich, einen kostengünstig aus dünnwandigem Blech mit besonders geringem Gewicht in Leichtbauweise hergestellten Kipphebel auf einfache Weise auf einer Kipphebelachse zu lagern. Der Kipphebel ist hierbei vorzugsweise durch Stanzen und Biegen hergestellt. Dabei können zumindest die Seitenwandabschnitte des Kipphebels mit einer Wandstärke ausgeführt sein, die kleiner ist als 3 mm.
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Bevorzugt weisen die Hülsen eine axiale Länge auf, die kleiner ist als die Hälfte des Abstands der Seitenwandabschnitte des Kipphebels in Hebelquerrichtung.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Montage einer Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, zur schwenkbeweglichen Lagerung eines Kipphebels auf einer Kipphebelachse an gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten in fluchtende Aufnahmeöffnungen des Kipphebels jeweils eine Hülse an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte einzupressen, bis die Hülsen an ihren herausragenden Enden an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte axial formschlüssig anliegen. Vorzugsweise bilden die Hülsen dabei an ihren herausragenden Enden jeweils einen axialen Anschlag, der die Einpressposition der Hülsen in montiertem Zustand vorgibt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Montage einer vorangehend beschriebenen Kipphebelanordnung verwendet.
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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 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine Schnittdarstellung der Kipphebelanordnung,
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3 eine Seitenansicht der Kipphebelanordnung,
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4 eine Vorderansicht der Kipphebelanordnung,
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5 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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6 eine Draufsicht der Kipphebelanordnung aus 5,
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7 eine Einzeldarstellung einer erfindungsgemäßen Hülse der Kipphebelanordnung aus 5.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Kipphebel dargestellt. Zur schwenkbeweglichen Lagerung des Kipphebels auf einer Kipphebelachse sind in einem mittleren Bereich zwischen zwei Hebelendbereichen an gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten 1, 2 des Kipphebels in fluchtenden Aufnahmeöffnungen 3, 4 zwei Hülsen kraftschlüssig verbunden angeordnet (1 und 2). 2 zeigt die Kipphebelanordnung an einen Querschnitt durch die Mitte der Hülsen. Die Hülsen sind baugleich hohlzylindrisch, jeweils etwa als ein gerades Rohrstück, ausgebildet. Sie ragen mit ihren axial äußeren Enden 5, 6 an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 aus den Aufnahmeöffnungen 3, 4 heraus und sind axial formschlüssig an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 angelegt. Die Hülsen sind in die Aufnahmeöffnungen 3, 4 eingepresst und in Hebelquerrichtung fluchtend zueinander angeordnet. In die Hülsen kann die Kipphebelachse schwenkbeweglich aufgenommen werden. Der Kipphebel ist so an den Aufnahmeöffnungen 3, 4 über die Hülsen auf der Kipphebelachse schwenkbeweglich lagerbar. Dabei stehen Hülsen und Kipphebelachse in unmittelbarem Gleitkontakt. Durch die Hülsen werden die Kontaktflächen zur Lagerung auf der Kipphebelachse vergrößert und die Flächenpressungen reduziert.
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Zur Fixierung an den Aufnahmeöffnungen 3,4 sind die Hülsen mit ihren herausragenden Enden 5, 6 kragenförmig nach radial außen umgebogen und bilden jeweils einen ringförmigen Bund, der an seiner dem jeweiligen Seitenwandabschnitt 1, 2 des Kipphebels zugewandten axialen Seite eine ringförmige axiale Anlagefläche 7, 8 aufweist. Die Hülsen sind mit den Anlageflächen 7, 8 an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 des Kipphebels axial formschlüssig angelegt und auf diese Weise in axial innere Richtung am Kipphebel fixiert. Dabei ragen die Hülsen am Bund mit einem axialen Überstand d aus den Aufnahmeöffnungen 3, 4 heraus. Der Überstand d entspricht hier der Wandstärke S1 der Hülse. Die Wandstärke S1 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 mm bis 2 mm. Der Bund bildet an seiner von der Anlagefläche 7, 8 axial abgewandten axial äußeren Seite zugleich eine ringförmige Anlagefläche zur Anlage an einem in der Einbaulage benachbart gelegenen Bauteil, insbesondere einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Ein Herauswandern der Hülsen aus den Aufnahmeöffnungen 3, 4 kann so in der Einbaulage verhindert werden.
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Die Hülsen ragen an ihren axial inneren Enden an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 aus den Aufnahmeöffnungen 3, 4 des Kipphebels heraus. Dabei ist der axiale Überstand der Hülsen an den Innenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 größer als der Überstand d der axial äußeren Enden 5, 6 der Hülsen an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2. Die Hülsen weisen jeweils eine axiale Länge L auf, die kleiner ist als die Hälfte des Abstands D der einander zugewandten Innenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 des Kipphebels. Dadurch sind die Hülsen an ihren inneren Enden in Hebelquerrichtung beabstandet zueinander angeordnet.
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Der Kipphebel weist an einem nockenseitigen Hebelendbereich eine auf einem Bolzen wälzgelagerte Nockenrolle 9 zum Abgriff einer Nockenhubbewegung von einer nicht dargestellten Nockenwelle auf (1 und 3). An einem ventilseitigen Hebelendbereich ist durch Übertragung der Nockenhubbewegung an einem Ventilkontaktabschnitt 10 zumindest ein Gaswechselventil der Brennkraftmaschine betätigbar. Der Ventilkontaktabschnitt 10 ist mit einem Gewinde für eine nicht dargestellte Ventilspieleinstellschraubeausgeführt. In dem mittleren Bereich zwischen nockenseitigem und ventilseitigem Hebelendbereich sind die Aufnahmeöffnungen 3, 4 an parallelen Seitenwandabschnitten 1, 2 angeordnet, die an der Oberseite des Kipphebels durch einen Quersteg 11 miteinander verbunden sind. Quersteg 11 und Seitenwandabschnitte 1, 2 bilden ein U-förmiges Querschnittsprofil (2), wobei die von der Oberseite abgewandte Unterseite des Kipphebels an der offenen U-Seite des Querschnittprofils dem nicht dargestellten zu betätigenden Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zugewandt ist. 1 zeigt eine Ansicht an der Unterseite des Kipphebels. Der Kipphebel ist leicht gekröpft ausgeführt. In einem Übergangsbereich zum ventilseitigen Hebelendbereich verläuft der Kipphebel mit parallelen Seitenwandabschnitten 1, 2 in Hebelquerrichtung leicht gebogen. Am nockenseitigen Hebelendbereich ist ein Seitenwandabschnitt 2 nach innen eingezogen und dadurch der Abstand der Seitenwandabschnitte 1, 2 zueinander geringer als im übrigen Verlauf.
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4 zeigt eine Vorderansicht am ventilseitigen Hebelendbereich der Kipphebelanordnung. Seitenwandabschnitte 1, 2 und Quersteg 11 bilden ein U-förmiges Querschnittsprofil. Der Kipphebel ist an der offenen U-Seite seines Querschnittsprofils dem zu betätigenden nicht dargestellten Gaswechselventil der Brennkraftmaschine zugewandt. Die Aufnahmeöffnungen 3, 4 mit den Hülsen sind in einem in Hebellängsrichtung mittleren Bereich des Kipphebels zwischen Ventilkontaktabschnitt 10 am ventilseitigen Hebelendbereich und Nockenrolle 9 am nockenseitigen Hebelendbereich angeordnet. Im mittleren Bereich weist die Kipphebelanordnung an den zueinander parallel angeordneten Seitenwandabschnitten 1, 2 die größte vertikale Höhe auf. Der axiale Überstand d der axial äußeren Enden 5, 6 der Hülsen an den voneinander abgewandten Außenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 bestimmt die Einbaubreite der Kipphebelanordnung in Hebelquerrichtung. Die Hülsen sind in den Aufnahmeöffnungen 3, 4 in Hebelquerrichtung fluchtend zueinander zur Aufnahme der nicht dargestellten Kipphebelachse angeordnet und an ihren axial inneren Enden an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 mit axialem Überstand ausgebildet.
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In dem in 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung sind in den Aufnahmeöffnungen 3, 4 an den Seitenwandabschnitten 1, 2 des Kipphebels unterschiedlich ausgeführte Hülsen vorgesehen. Eine erste Hülse ist entsprechend dem in 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Sie bildet an ihrem an der Außenseite eines ersten Seitenwandabschnitts 1 aus einer ersten Aufnahmeöffnung 3 herausragenden Ende 5 einen nach außen ringförmig umgebogenen radialen Bund mit einer Anlagefläche 7, die axial formschlüssig an der Außenseite des Seitenwandabschnitts 1 des Kipphebels angelegt ist. Die Hülse weist am Bund einen axialen Überstand d an der Außenseite des Seitenwandabschnitts 1 auf.
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Die zweite Hülse ist dagegen mit ihrem an der Außenseite des zweiten Seitenwandabschnitts 2 aus der zweiten Aufnahmeöffnung 4 herausragenden Ende 6 an einer ringförmigen Biegekante 13 um 180° zur Hülsenlängsachse 14 nach außen umgestülpt. Dabei ist ein aus der ersten Aufnahmeöffnung 3 herausragender Abschnitt der Hülse am Außendurchmesser von ihrem umgestülpten Ende 6 geringfügig radial beabstandet koaxial umschlossen. Das umgestülpte Ende 6 bildet stirnseitig an der freien Materialstärkeseite der Hülse eine ringförmige axiale Anlagefläche 12, an der die Hülse an der Außenseite des Seitenwandabschnitts 2 des Kipphebels axial formschlüssig angelegt ist. Die radiale Breite der Anlagefläche 12 entspricht der Wandstärke S1 der Hülse. Am umgestülpten Ende 6 entsteht so an der zweiten Hülse ein um 180° umgebogener ringförmiger Bord zur axialen Anlage am Kipphebel.
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Dabei ragt die zweite Hülse an der Außenseite der Aufnahmeöffnung 4 mit einem axialen Überstand d1 heraus, der größer ist als die Wandstärke S1 der Hülse. Der Überstand d1 ist durch die Länge des umgestülpten Endes 6 variabel an die Einbaulage an der Brennkraftmaschine anpassbar, während der axiale Überstand d der ersten Hülse an der ersten Aufnahmeöffnung durch ihre Wandstärke S1 festgelegt ist. Auf diese Weise kann die die Einbaubreite der Kipphebelanordnung variabel eingestellt werden. Hierbei ist durch den axialen Überstand d1 am umgestülpten Ende 6 der zweiten Hülse der Abstand zwischen Kipphebel und einem in der Einbaulage der Kipphebelanordnung benachbarten Bauteil, beispielsweise einem Träger, zur axialen Fixierung überbrückbar.
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In 7 ist in einer Einzelansicht die zweite Hülse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Kipphebelanordnung aus den 5 und 6 dargestellt. Das umgestülpte Ende 6 der zweiten Hülse ist an der Biegekante 13 um 180° zur Hülsenlängsachse 14 am Außendurchmesser der Hülse röhrenförmig umgestülpt. Die zweite Hülse ist auf diese Weise als Stülphülse mit einer Stulpe am umgestülpten Ende 6 ausgeführt. Die Stülphülse ist besonders einfach durch Tiefziehen herstellbar. Das umgestülpte Ende 6 weist stirnseitig an der freien Materialstärkeseite der Hülse die ringförmige Anlagefläche 12 auf, die in axialer Richtung dem anderen Ende der Hülse zugewandt ausgerichtet ist. Im Bereich der Biegekante 13 bildet das umgestülpte Ende 6 eine von der Anlagefläche 12 abgewandte ringförmige axiale Anlagefläche zur Anlage an einem in der Einbaulage benachbarten Bauteil.
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Zur Montage der Kipphebelanordnung werden die Hülsen an ihren von den umgebogenen bzw. umgestülpten Enden 5, 6 abgewandten Enden an der Außenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 des Kipphebels in die Aufnahmeöffnungen 3, 4 mit im Durchmesser geringfügigem Übermaß eingepresst. Dabei werden die Hülsen soweit eingepresst, bis sie an den umgebogenen bzw. umgestülpten Enden 5, 6 gebildeten Anlageflächen 7, 8, 12 axial formschlüssig an den Außenseiten der Seitenwandabschnitte 1, 2 des Kipphebels anliegen (2 und 5). Auf diese Weise bilden die umgebogenen Enden 5, 6 jeweils am Bund mit der Anlagefläche 7, 8 bzw. das umgestülpte Ende 6 mit der Anlagefläche 12 jeweils einen Endanschlag, der die Einpressposition der Hülse vorgibt. Durch das Einpressen der Hülsen wird ein Pressverband zwischen diesen und den Seitenwandabschnitten 1, 2 des Kipphebels in den Aufnahmeöffnungen 3, 4 erreicht. Um das Fluchten der Hülsen beim Einpressen zu gewährleisten, kann ein Montagewerkzeug zu ihrer Ausrichtung, beispielsweise ein Dorn, eingesetzt werden.
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Zur Herstellung des Kipphebels werden in einen Blechgrundkörper die Aufnahmeöffnungen 3, 4 durch Stanzen eingebracht. Dabei ist der Durchmesser der Aufnahmeöffnungen 3, 4 geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Hülsen, um eine Presspassung zwischen diesen und den Aufnahmeöffnungen 3, 4 während der Montage zu erreichen. Der Blechgrundkörper wird durch Tiefziehen in die gewünschte Form des Kipphebels gebracht. Der Kipphebel ist vorzugsweise dünnwandig ausgeführt und weist eine Wandstärke S2 auf, die kleiner ist als 3 mm (2 und 5). Die Hülsen werden vorzugsweise in Blech durch Tiefziehen hergestellt. Optional können die Hülsen am Innendurchmesser nach dem gemeinsamen Einsatzhärten mit dem Kipphebel spanend nachbearbeitet werden. Dazu müssen die Hülsen am Innendurchmesser ein Übermaß aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seitenwandabschnitt
- 2
- Seitenwandabschnitt
- 3
- Aufnahmeöffnung
- 4
- Aufnahmeöffnung
- 5
- Ende
- 6
- Ende
- 7
- Anlagefläche
- 8
- Anlagefläche
- 9
- Nockenrolle
- 10
- Ventilkontaktabschnitt
- 11
- Quersteg
- 12
- Anlagefläche
- 13
- Biegekante
- 14
- Hülsenlängsachse
- d
- Überstand
- S1
- Wandstärke
- L
- Länge
- D
- Abstand
- d1
- Überstand
- S2
- Wandstärke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013218644 [0002]
- DE 102012213662 [0002, 0002]
- DE 2013218644 [0002]
