DE10302469A1

DE10302469A1 - Kipphebelanordnung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10302469A1
Application number: DE10302469A
Authority: DE
Inventors: John Stallmann
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-06-09
Also published as: US6694936B2; US20030140878A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kipphebel (1) für einen Ventilbetrieb einer Brennkraftmaschine, der auf einem Lagerbolzen (10) um seine Achse (9) schwenkbar gelagert ist, wobei an einem Endabschnitt (5) eine Stößelstange (7) und am anderen Endabschnitt (6) der Ventilschaft (8) eines Gaswechselventils anliegen. DOLLAR A Die Lagerung des Kipphebels (1) auf dem Lagerbolzen (10) erfolgt durch zwei voneinander beabstandete Radialwälzlager (16), wobei in erfindungsgemäßer Weise zur Verhinderung von Gleitreibung wenigstens ein zusätzliches Axialwälzlager (17, 18) in die Kipphebellageranordnung integriert ist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der über eine Lageranordnung auf einem Lagerbolzen schwenkbar gelagert ist, wobei der Lagerbolzen über einen Lagerbock mit einem Zylinderkopf verbunden ist, der Kipphebel aus einem U-förmigen Metallkörper mit wenigstens zwei im Bereich des Lagerbolzens parallel verlaufenden Seitenwänden besteht, die fluchtende Bohrungen zur Aufnahme je eines Radialwälzlagers aufweisen, wobei in die Bohrungen jeweils ein äußerer Lagerring des Radialwälzlagers angeordnet ist, die Seitenwände durch eine obere oder eine untere Wandung verbunden sind, so dass an einem Endabschnitt des Kipphebels eine Ventilstößelstange und am gegenüberliegenden Endabschnitt ein Ventilschaft eines Gaswechselventiles anliegen.

Derartige Kipphebelanordnungen zur Steuerung eines Ventiltriebs von Brennkraftmaschinen sind schon seit langem vorbekannt. Eine solche Anordnung ist beispielhaft in der DE-OS 20 38 381 beschrieben. Ein nach oben offener, U-förmiger Kipphebel weist zwei Seitenwände auf, die durch eine untere Wand miteinander verbunden sind. Dieser Betätigungshebel ist auf einem Lagerbol zen schwenkbar gelagert, der wiederum über einen Lagerbock mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbunden ist. Während an einem Endbereich des Kipphebels eine über einen Nocken betätigte Stößelstange anliegt, liegt am anderen gegenüberliegenden Endbereich der Ventilschaft eines Gaswechselventils an. Wird nun die Stößelstange nach oben bewegt, schwenkt der Kipphebel um seine Schwenkachse, so dass dessen anderer Endbereich nach unten bewegt wird, dass heißt, das Gaswechselventil wird in Öffnungsstellung gebracht. Die Lagerung des Kipphebels auf dem Lagerbolzen erfolgt derart, dass der Lagerbolzen von beidseitig des Lagerbocks von je einem Nadellager aufgenommen ist, dessen Lageraußenring in eine durchgehende Bohrung in der jeweiligen Seitenwand eingepresst ist.

Nachteilig dabei ist, dass bei einer konstruktionsbedingten Schrägstellung der Stößelstange Axialkräfte auftreten. Diese Axialkräfte führen zu einem Gleitkontakt zwischen Kipphebel und dessen Lageranordnung. Dieser Gleitkontakt wiederum erhöht in unnötiger Weise die Reibung und damit die Umgebungstemperatur.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Lageranordnung eines Kipphebels für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine so auszugestalten, dass dieser neben auftretenden Radialkräften auch noch Axialkräfte problemlos aufnehmen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Hauptanspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass wenigstens im Anschluß an das in der Bohrung aufgenommene Radialwälzlager ein Axialwälzlager angeordnet ist.

Dieses zusätzliche Axialwälzlager ersetzt bei einer Schrägstellung der Stößelstange auftretende Gleitreibung durch Rollreibung und vermindert so den Gesamtreibungsanteil. Diese Verminderung des Gesamtreibungsanteils wiederum trägt zur Verlängerung der Lebensdauer der Kipphebellageranordnung bei.

Vorteilhafte Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Kipphebellageranordnung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Axialwälzlager im Anschluß an das Radialwälzlager innen- oder außenliegend angeordnet ist. Die Anordnung des zusätzlichen Axialwälzlagers richtet sich nach den jeweils auftretenden axialen Kräften. Wirken diese Kräfte in axialer Richtung nach innen, dass heißt, der Kipphebel wird in Richtung Lagerbock bewegt, so muss auch dieses zusätzliche Axiallager innen angeordnet sein, weil in diesem Bereich Gleitreibung auftritt. Wirken im anderen Fall die axialen Kräfte in entgegengesetzter Richtung, dass heißt vom Lagerbock weg, muss das zusätzliche Axialwälzlager außen angeordnet sein, weil dann dort Gleitreibungsverhältnisse auftreten.

Eine spezielle Kipphebellageranordnung ist in Anspruch 3 beschrieben. Danach soll das Radialwälzlager aus zwei spanlos hergestellten Lagerring bestehen, die an je einem gegenüberliegenden Ende einen radial nach innen und einen radial nach außen gerichteten Bord aufweisen, das Axialwälzlager soll aus zwei Laufscheiben bestehen, zwischen denen in einem Käfig geführte Lagernadeln abwälzen, wobei sich eine Laufscheibe am radial nach innen gerichteten Bord des äußeren Lagerrings und die andere Laufscheibe an einer Schulter des Lagerbolzens abstützen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Kipphebellagerung geht aus Anspruch 4 hervor. Danach soll das Radial- und das Axialwälzlager als eine einstückige Baueinheit in Form eines kombinierten Radial-Axial-Wälzlagers ausgebildet sein. Diese kompakte Baueinheit verringert den Gesamtaufwand bei der Montage der Kipphebellageranordnung.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante dieses kombinierten Radial-Axial-Wälzlagers ist in Anspruch 5 beschrieben. Danach soll sowohl der spanlos geformte äußere als auch der spanlos geformte innere Lagerring des Ra dialwälzlagers an seiner Außenseiten je einen als Laufscheibe wirkenden radial nach außen gerichteten Flansch aufweisen, der als Laufbahn für die Wälzkörper des Axialwälzlagers dient.

Schließlich geht nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal aus Anspruch 6 hervor, dass der äußere Lagerring des Radialwälzlagers einen radial nach innen gerichteten Bord und der radial nach außen gerichtete Flansch des Axialwälzlagers einen axial gerichteten Kragen aufweisen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch bei Vollrolligkeit sowohl die Wälzkörper des Radiallagers als auch die Wälzkörpers des Axiallagers die kombinierte Lagerbaueinheit nicht verlassen können.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Kipphebellageranordnung nach bekanntem Stand der Technik,
2 einen Längsschnitt entlang der Linie II-II in 1,
3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2,
3a eine vergrößerte Darstellung des Radiallagers in 3,
4 und 5 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kipphebellageranordnung in vergrößerter Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in den 1, 2 und 3 nach dem Stand der Technik dargestellte Kipp hebel 1 ist im Wesentlichen U-förmig nach oben offen ausgebildet und besteht aus den beiden Seitenwänden 2, 3, die durch eine untere Wand 4 miteinander verbunden sind. Im Mittelteil des Kipphebel 1 verlaufen die Seitenwände 2, 3 parallel zueinander, während sie in den beiden gegenüberliegenden Außenbereichen aufeinander zulaufen. Auf dieses Weise sind zwei in ihrer Breite verringerte Endabschnitte 5, 6 gebildet, an denen einerseits eine Stößelstange 7 und andererseits ein Ventilschaft 8 eines Gaswechselventils anliegen. Wird eine durch einen nicht gezeigten Nocken ausgelöste Bewegung der Stößelstange 7 nach oben realisiert, so führt der Kipphebel 1 eine Schwenkbewegung um seine Achse 9 aus, dass heißt, der rechtsseitige Endabschnitt 5 bewegt sich nach oben und der linksseitige Endabschnitt 6 bewegt sich zum Öffnen des Ventils nach unten.
Wie die genannten Figuren weiter zeigen, ist der Kipphebel 1 auf einem Lagerbolzen 10 gehalten, der wiederum über den Lagerbock 11 und eine beide durchsetzende Befestigungsschraube 12 mit dem Zylinderkopf 13 verbunden ist. Der Kipphebel 1 ist über seine beiden Seitenwände 2, 3, die fluchtende Bohrungen 14, 15 aufweisen, auf den Lagerbolzen 10 aufgeschoben. Die schwenkbewegliche Fixierung des Kipphebels 1 um seine Achse 9 erfolgt über je ein Radialwälzlager 16, dass rechts- und linksseitig von der Befestigungsschraube 12 in die fluchtenden Bohrungen 14, 15 der Seitenwände 2, 3 eingesetzt ist. Wie das in 3a in vergrößerter Darstellung gezeigte Radialwälzlager 16 zeigt, besteht es aus dem äußeren Lagerring 16.1 und dem inneren Lagerring 16.2, die beide an einem Ende mit einem radial nach innen bzw. radial nach außen weisenden Bord 16.1.1 bzw. 16.2.1 versehen sind. Zwischen beiden Lagerringen 16.1 und 16.2 wälzen auf zugehörigen nicht bezeichneten Laufbahnen Wälzkörper 16.3 ab, die vorliegenden Fall vollrollig, aber auch durch einen Käfig geführt sein können.
Die erfindungsgemäße in 4 gezeigte Kipphebellageranordnung besteht ebenfalls aus den beiden Radialwälzlagern 16 die rechts- und linksseitig der Befestigungsschraube 12 in die fluchtenden Bohrungen 14, 15 der Seitenwände 2, 3 eingesetzt sind. In axialer Richtung nach beiden Radialwälzlagern 16 innen liegend ist je ein Axialwälzlager 17 angeordnet, dass aus den beiden Laufscheiben 17.1 und 17.2 besteht, zwischen denen auf zugehörigen Laufbahnen in einem Käfig 17.3 geführte Lagernadeln 17.4 abwälzen. Die äußere Laufscheibe 17.2 ist dabei mit ihrem äußeren Durchmesser in die Bohrung 14 bzw. 15 eingesetzt, während die innere Laufscheibe 17.1 mit ihrer Aufnahmebohrung auf den Lagerbolzen 10 aufgesetzt ist und an dessen Schulter 10.1 anliegt. Wird nun durch die Stößelstange 7 der Kipphebel 1 mit einer axial nach innen gerichteten Kraft, wie durch die beiden Pfeile dargestellt, beaufschlagt, so verhindern die beiden erfindungsgemäß angeordneten Axialwälzlager 17 eine Gleitreibung zwischen den beteiligten Reibungspartnern.
Die in 5 gezeigte erfindungsgemäße Kipphebellagerung besteht wiederum aus den beiden in fluchtenden Bohrungen 14, 15 der Seitenwände 2, 3 aufgenommen Radialwälzlager 16. Sowohl der spanlos geformte äußere 16.1 als auch der spanlos geformte innere Lagerring 16.2 des Radialwälzlagers 16 weisen je einen radial nach außen gerichteten Flansch auf, die in axialer Richtung gesehen voneinander beabstandet sind und Laufscheiben 18.1, 18.2 eines Axialwälzlagers bilden. Weil der äußere Lagerring 16.1 des Radialwälzlagers 16 mit dem radial nach innen weisenden Bord 16.1.1 und die Laufscheibe 18.1 des Axiallagers 18 mit dem axial gerichteten Kragen 18.3 versehen sind, ist eine aus Radialwälzlager 16 und Axialwälzlager 18 bestehende kombinierte Radial-Axialwälzlagerbaueinheit gebildet, deren Wälzkörper 16.3 und 18.4 darin verliersicher gehalten sind. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn im Übergangsbereich zwischen Radialwälzlager 16 und Axialwälzlager 18 Verstärkungen 20 zur Stabilitätsverbesserung vorhanden sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Axialwälzlager 18 im Vergleich zum Radialwälzlager 16 nach außen gerückt, weil, wie durch die Pfeile dargestellt, auf den Kipphebel 1 eine durch die Stößelstange 7 bedingte axiale Kraft nach außen wirkt.

1: Kipphebel
2: Seitenwand
3: Seitenwand
4: untere Wand
5: Endabschnitt
6: Endabschnitt
7: Stößelstange
8: Ventilschaft
9: Achse
10: Lagerbolzen
10.1: Schulter
11: Lagerbock
12: Befestigungsschraube
13: Zylinderkopf
14: Bohrung
15: Bohrung
16: Radialwälzlager
16.1: äußerer Lagerring
16.2: innerer Lagerring
16.1.1: Bord
16.2.1: Bord
16.3: Wälzkörper
17: Axialwälzlager
17.1: Laufscheibe
17.2: Laufscheibe
17.3: Käfig
17.4: Wälzkörper
18: Axialwälzlager
18.1: Laufscheibe
18.2: Laufscheibe
18.3: Kragen
18.4: Wälzkörper
19: Radial-Axial-
: Wälzlager
20: Verstärkung

Claims

Kipphebel (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, der über eine Lageranordnung auf einem Lagerbolzen (10) schwenkbar gelagert ist, wobei der Lagerbolzen (10) über einen Lagerbock (11) mit einem Zylinderkopf (13) verbunden ist, der Kipphebel (1) aus einem U-förmigen Metallkörper mit zwei wenigstens im Bereich des Lagerbolzens (10) parallel verlaufenden Seitenwänden (2,3) besteht, die fluchtende Bohrungen (14,15) zur Aufnahme je eines Radialwälzlagers (16) aufweisen, wobei in den Bohrungen (14,15) jeweils ein äußerer Lagerring (16.1) des Radialwälzlagers (16) angeordnet ist, die Seitenwände (2,3) durch eine obere oder eine untere Wandung miteinander verbunden sind, so daß an einem Endabschnitt (5) des Kipphebels (1) eine Ventilstößelstange (7) und am gegenüberliegenden Endabschnitt (6) ein Ventilschaft (8) eines Gaswechselventils anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens im Anschluß an das in der Bohrung (14,15) aufgenommene Radialwälzlager (16) ein Axialwälzlager (17,18) angeordnet ist.
Kipphebel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Axialwälzlager (17,18) im Anschluß an das Radialwälzlager (16) innen- oder außenliegend angeordnet ist.
Kipphebel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialwälzlager (16) aus zwei spanlos hergestellten Lagerringen (16.1,16.2) besteht, die an je einem gegenüberliegenden Ende einen radial nach innen und einen radial nach außen gerichteten Bord (16.1.1,16.2.1) aufweisen, das Axialwälzlager (17) aus zwei Laufscheiben (17.2,17.1) besteht, zwischen denen in einem Käfig (17.3) geführte Lagernadeln (17.4) abwälzen, wobei sich eine Laufscheibe (17.2) am radial nach innen gerichteten Bord (16.1.1) des äußeren Lagerringes (16.1) und die andere Laufscheibe (17.1) an einer Schulter (10.1) des Lagerbolzens (10) abstützen.
Kipphebel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radial- (16) und das Axialwälzlager (18) als eine einstöckige Baueinheit in Form eines kombinierten Radial-Axial-Wälzlagers (19) ausgebildet sind.
Kipphebel (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der spanlos geformte äußere (16.1) als auch der spanlos geformte innere Lagerring (16.2) des Radialwälzlagers (16) an seiner Außenseite je einen als Laufscheibe (18.1,18.2) wirkenden radial nach außen gerichteten Flansch aufweisen, der als Laufbahn für die Wälzkörper (18.4) des Axialwälzlagers (18) dient.
Kipphebel (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerring (16.1) des Radialwälzlagers (16) einen radial nach innen gerichteten Bord (16.1.1) und der radial nach außen gerichtete Flansch des Axialwälzlagers (18) einen axial gerichteten Kragen (18.3) aufweisen.