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Die Erfindung betrifft einen Kipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definierten Art und eine Kipphebelanordnung mit zumindest einem solchen Kipphebel.
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Aus
DE 38 41 710 C2 ist eine Motorrad-Brennkraftmaschine mit einer Steuerwelle bekannt, die über Kipphebel Einlass- und Auslassventile steuert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kipphebel und eine Kipphebelanordnung der vorgenannten Art vorzuschlagen, welche auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine Reduzierung von Reibungsverlusten und eine Verbesserung des Betriebsverhaltens ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Weitere vorteilhafte und beanspruchte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Demnach wird ein Kipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei der Kipphebel einen Nabenabschnitt zur Anordnung auf einer Kipphebelachse aufweist. Um bei einer Schwenkbewegung an beiden axialen Seiten des Kipphebels die Reibungsverluste zu reduzieren, sind zur axialen Abstützung an den axialen Seiten am Nabenabschnitt Axialwälzlagerungen und zur Vorspannung derselben Federmittel koaxial angeordnet. Auf diese Weise wird eine einfache und kompakte reibungsarme beidseitige axiale Abstützung des Kipphebels ermöglicht. Das Reibungsmoment und die Belastung der Brennkraftmaschine werden reduziert und die Effizienz des Gesamtsystems erhöht. Zugleich wird das Ansprechverhalten des Kipphebels auf die antreibende Nockenhubbewegung und damit die Dynamik im Betrieb verbessert. Zudem kann die Axialwälzlagerung als tragendes Element wirken.
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Eine besonders einfache und kompakte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, dass an den axialen Seiten am Nabenabschnitt erste Laufflächen vorgesehen sind, an denen die Wälzkörper der Axialwälzlagerungen geführt sind.
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Zur axialen Vorspannung der Axialwälzlagerungen ist es vorteilhaft, wenn die Federmittel jeweils an einer ersten Abstützscheibe abgestützt sind, die an ihrer federabgewandten Seite eine zweite Lauffläche bildet, an der die Wälzkörper der jeweiligen Axialwälzlagerung geführt sind. Dadurch wird eine besonders kompakte Ausführung ermöglicht.
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Vorzugsweise sind die Federmittel jeweils mit einem zweiten Ende an einer zweiten Abstützscheibe abgestützt, wodurch die Abstützung der Federmittel an einem weiteren insbesondere ortsfesten Bauteil der Brennkraftmaschine vereinfacht wird.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die Federmittel als Tellerfedern ausgeführt sind, die mit relativ großer Federkraft bei kleinen Federweg und platzsparend ausführbar sind sowie eine hohe Ermüdungslebensdauer aufweisen. Vorzugsweise sind dabei die Tellerfedern in einer weiter vereinfachten und besonders kompakten Ausgestaltung als sogenannte Belleville-Federscheiben ausgeführt.
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In einer weiteren besonders bevorzugten besonders bauraum- und gewichtssparenden Ausführung der Erfindung sind die Axialwälzlagerungen als Axialnadellager ausgeführt.
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Bevorzugt weisen dabei die Axialwälzlagerungen jeweils vier Nadelrollen auf, die in einem scheibenförmigen Wälzkörperkäfig in einem Winkel von 90° zueinander über den Umfang verteilt angeordnet und geführt sind.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Kipphebelanordnung mit zumindest einem vorbeschriebenen Kipphebel gelöst. Dadurch werden die bereits oben beschriebenen Vorteile erreicht.
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Vorzugsweise ist dabei der Kipphebel mit dem Nabenabschnitt und an beiden axialen Seiten desselben jeweils mit den Axialwälzlagerungen und mit letztere jeweils axial vorspannenden Federmitteln koaxial hintereinander auf der Kipphebelachse angeordnet und mit den Federmitteln jeweils an einem ortsfesten Bauteil, vorzugsweise am Zylinderkopf oder einem ortsfesten Gehäuse der Brennkraftmaschine axial vorgespannt abgestützt. Der Kipphebel kann so direkt auf der Kipphebelachse angebracht und auf einfache und kompakte Weise an beiden axialen Seiten an der Brennkraftmaschine gegengelagert werden. Verluste bei einer Schwenkbewegung des Kipphebels durch die axiale Abstützung und Reibung im Betrieb werden vermieden.
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Bevorzugt sind die Federmittel jeweils an einer zweiten Abstützscheibe und mit dieser am ortsfesten Bauteil anliegend abgestützt. Bauliche Veränderungen an der Brennkraftmaschine werden so vermieden.
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In weiterhin vorteilhafterweise sind die Federmittel mit dem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser der Kipphebelachse geführt sein.
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Da die Abstützscheiben und der Wälzkörperkäfig vorzugsweise als Ringscheiben ausgeführt sind, können sie mit dem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser der Kipphebelachse abgestützt sein.
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Der Kipphebel und die Kipphebelanordnung sind in modularer Bauweise einfach an verschiedene Einsatzbedingungen anpassbar und nachrüstbar, insbesondere sind die Axialwälzlagerungen zur Anpassung an die Einbau- und Betriebsverhältnisse einfach auswechselbar, ohne dass es baulicher Veränderungen an der Brennkraftmaschine bedarf. Zudem können zur Herstellung in großen Stückzahlen viele Gleichteile verwendet werden. Der Kipphebel und die Kipphebelanordnung sind auch zum Einsatz bei hohen Betriebstemperaturen geeignet.
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Der vorgeschlagene Kipphebel und die vorgeschlagenen Kipphebelanordnung sind besonders vorteilhaft in Brennkraftmaschinen für Zweiräder bzw. Motorräder verwendbar.
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Weitere beanspruchte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Kipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine,
- 2 den Kipphebel in einer Explosionsdarstellung,
- 3 eine geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung mit dem Kipphebel aus 1 und 2.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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In 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Kipphebel 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der Kipphebel 1 weist in einem zwischen seinen Hebelendbereichen 2, 3 gelegenen mittleren Bereich einen Nabenabschnitt 4 zur Anordnung auf einer Kipphebelhachse auf. Der Nabenabschnitt 4 bildet eine Durchgangsöffnung, an der die Kipphebelhachse quer zur Hebellängsachse am Kipphebel 1 hindurchführbar ist. An den voneinander abgewandten äußeren Hebelängsseiten sind zur beidseitigen axialen Abstützung des Kipphebels 1 koaxial zum Nabenabschnitt 4 Axialwälzlagerungen 5, 6 und zur Vorspannung derselben Federmittel 7, 8 angeordnet. Die Axialwälzlagerungen 5, 6 und die Federmittel 7, 8 sind an den axialen Stirnseiten des Nabenabschnitts 4 jeweils koaxial hintereinander angeordnet und gleich ausgebildet.
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Im Bereich des Nabenabschnitts 4 weist der Kipphebel 1 an den Hebellängsseiten axiale Erweiterungen 9, 10 auf, die eine zylindrische Form haben. Die zylindrischen Erweiterungen 9, 10 bilden an den ringförmigen Stirnseiten ihrer freien axialen Enden jeweils erste axiale Laufflächen 11, 12, an denen die Wälzkörper 13, 14 der Axialwälzlagerungen 5, 6 geführt sind. Die Axialwälzlagerungen 5, 6 sind als Axialnadellager ausgeführt, wobei jeweils vier Nadelrollen 13, 14 in einem scheibenförmigen Wälzkörperkäfig 15, 16 in einem Winkel von 90° zueinander über den Umfang verteilt angeordnet und geführt sind.
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Die Federmittel 7, 8 werden durch ringförmige Tellerfedern gebildet, die beispielhaft als sogenannte Belleville-Federscheiben ausgeführt sind. Sie sind zur axialen Vorspannung der Axialwälzlagerungen 5, 6 mit einem ersten axialen Ende bzw. einer ersten axialen Seite 17, 18 an einer ersten Abstützscheibe 19, 20 abgestützt sind, die zugleich jeweils an ihrer federabgewandten Seite eine zweite Lauffläche 21, 22 bildet, an der die Wälzkörper 13, 14 der jeweiligen Axialwälzlagerung 5, 6 geführt sind. Mit einem zweiten axialen Ende bzw. einer zweiten axialen Seite 23, 24 sind die Federmittel 7, 8 jeweils an einer zweiten Abstützscheibe 25, 26 abgestützt. Die Abstützscheiben 19, 20, 25, 26 und der Wälzkörperkäfig 15, 16 sind als Ringscheiben zur Anordnung auf der Kipphebelachse ausgeführt.
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Auf diese Weise bildet der Kipphebel 1 mit den Axialwälzlagerungen 5, 6, den Federmitteln 7, 8 und den Abstützscheiben 19, 20, 21, 22 eine Baugruppe, die am jeweiligen Innendurchmesser besonders einfach zur Montage auf eine Kipphebelachse aufsteckbar ist.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Kipphebelanordnung mit dem in 1 und 2 dargestellten Kipphebel 1 in eingebautem Zustand beispielhaft in einer Brennkraftmaschine für ein zweirädriges Fahrzeug, insbesondere ein Motorrad. Der Kipphebel 1 ist mit einem Nabenabschnitt 4 auf einer Kipphebelachse 27 angeordnet. Am Nabenabschnitt 4 ist eine axiale Durchgangsbohrung vorgesehen, an der die Kipphebelachse 27 axial am Kipphebel 1 hindurchgeführt ist. Dabei ist letzterer mit dem Innendurchmesser des Nabenabschnitts 4 und der zylindrischen Erweiterungen 9, 10 auf dem Außendurchmesser der Kipphebelachse 27 direkt abgestützt.
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Der Kipphebel 1 ist ausgehend vom Nabenabschnitt 4 einerseits mit einem antriebsseitigen Hebelarm 2 zum Abgriff einer Nockenhubbewegung von einer nicht dargestellten Nockenwelle und andererseits mit einem ventilseitigen Hebelarm 3 zur Betätigung zumindest eines nicht dargestellten Gaswechselventils der Brennkraftmaschine um eine gedachte Drehachse 29, die mit der Mittelachse der Kipphebelachse 27 zusammenfällt, verschwenkbar angeordnet. Die Kipphebelachse 27 ist als zylindrische Stange ausgeführt und mit ihren Enden jeweils an einem ortsfesten Bauteil 28, insbesondere einem Zylinderkopf oder einem Gehäuse, der nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine abgestützt. Der Zylinderkopf kann in Leichtbauweise, insbesondere aus Aluminium, hergestellt sein.
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Der Kipphebel 1 ist mit den sich an beiden axialen Hebellängsseiten am Nabenabschnitt 4 und den Erweiterungen 9, 10 jeweils koaxial hintereinander liegend anschließenden Axialwälzlagerungen 5, 6 und Federmitteln 7, 8 auf der Kipphebelachse 27 angeordnet. Der Kipphebel 1 ist auf beiden axialen Seiten durch die Axialwälzlagerungen bzw. durch die Axialnadellager 5, 6 am ortsfesten Bauteil 28 der Brennkraftmaschine gegengelagert. Die Axialnadellager 5, 6 sind auf beiden axialen Seiten des Kipphebels 1 durch die gegeneinander wirkenden Federmittel bzw. die Tellerfedern 7, 8 axial vorgespannt. Hierbei sind die Federmittel 7, 8 einerseits jeweils an den Axialnadellagern 5, 6 und andererseits jeweils über die zweiten Abstützscheiben 25, 26 am ortsfesten Bauteil 28 der Brennkraftmaschine axial vorgespannt abgestützt. Die zweiten Abstützscheiben 25, 26 liegen jeweils zur Abstützung flächig am ortsfesten Bauteil 28 axial an.
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Dabei sind die Nadelrollen 13, 14 der jeweiligen Axialwälzlagerungen 5, 6 einerseits an den an den freien axialen Stirnseiten der Erweiterungen 9, 10 am Nabenabschnitt 4 jeweils gebildeten ersten Laufflächen 11, 12 und andererseits an den jeweils an den ersten Abstützscheiben 19, 20 gebildeten zweiten Laufflächen 21, 22 geführt. Durch die an den ersten Abstützscheiben 19, 20 jeweils angreifenden Tellerfedern 7, 8 werden die Nadelrollen 13, 14 gegen die jeweiligen Laufflächen 9, 10, 21, 22 gedrückt. Die Tellerfedern 7, 8 sind mit dem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser der Kipphebelachse 27 geführt. Die Abstützscheiben 19, 20, 25, 26 und der Wälzkörperkäfig 15, 16 sind als Ringscheiben ausgebildet und jeweils mit dem Innendurchmesser auf dem Außendurchmesser der Kipphebelachse 27 abgestützt.
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Durch die Axialnadellager 5, 6 werden bei einer Schwenkbewegung desselben an beiden axialen Seiten des Kipphebels 1 die Reibungsverluste und der Verschleiß reduziert, insbesondere werden Reibung und Verschleiß am ortsfesten Bauteil 28, insbesondere in einer leicht verschleißbaren Aluminium-Ausführung, sicher vermieden. Zudem wird am Kipphebel 1 ein gleichmäßiger Kraftverlauf im Betrieb gewährleistet. Die Axialnadellager 5, 6 wirken dabei als tragende Elemente.
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Am freien Hebelende des antriebsseitigen Hebelarms 2 ist der Kipphebel 1 axial aufgeweitet, an dem beispielhaft eine Nockenrolle 30 zum reibungsarmen Abgriff einer Nockenhubbewegung von der nicht dargestellten Nockenwelle angeordnet ist.
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Alternativ ist auch der Antrieb des Kipphebels 1 durch einen Stößel denkbar. Die abgegriffene Nockenhubbewegung ist am freien Hebelende des ventilseitigen Hebelarms 3 zur Ventilbetätigung übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kipphebel
- 2
- Hebelendbereich, Hebelarm
- 3
- Hebelendbereich, Hebelarm
- 4
- Nabenabschnitt
- 5
- Axialwälzlagerung, Axialnadellager
- 6
- Axialwälzlagerung, Axialnadellager
- 7
- Federmittel, Tellerfeder
- 8
- Federmittel, Tellerfeder
- 9
- Erweiterung
- 10
- Erweiterung
- 11
- Lauffläche
- 12
- Lauffläche
- 13
- Wälzkörper, Nadelrolle
- 14
- Wälzkörper, Nadelrolle
- 15
- Wälzkörperkäfig
- 16
- Wälzkörperkäfig
- 17
- Ende
- 18
- Ende
- 19
- Abstützscheibe
- 20
- Abstützscheibe
- 21
- Lauffläche
- 22
- Lauffläche
- 23
- Ende
- 24
- Ende
- 25
- Abstützscheibe
- 26
- Abstützscheibe
- 27
- Kipphebelachse
- 28
- Bauteil
- 29
- Drehachse
- 30
- Nockenrolle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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