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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventilkipphebel (auch: Kipp- bzw. Kniehebel) eines Typs, der eingerichtet ist zum selektiven Öffnen und Schließen eines Ventils, welches am Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors montiert ist, um von einem Nocken angetrieben zu werden.
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Kostengünstige und ein niedriges Gewicht aufweisende Ventilkipphebel dieser Art werden derzeit beispielsweise unter Verwendung von Präzisionsgießverfahren und Pressformverfahren hergestellt. Unter diesen Ventilkipphebeln haben solche Ventilkipphebel, welche unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt werden und einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt längs einer Linie aufweisen, welche senkrecht zur Längsrichtung des Ventilkipphebels verläuft, den größten Marktanteil gewonnen. Der pressverformte Ventilkipphebel kennt einen schraubengesicherten Hebeltyp und einen Kontakt-Hebeltyp. Der schraubengesicherte Hebeltyp ist in den 8A und 8B dargestellt und weist eine Konstruktion auf, bei der der Hebelbereich eines im Wesentlichen länglichen Hebelkörpers ein mit einem inneren Schraubengewinde versehenes Loch aufweist und ein im Wesentlichen länglich ausgebildetes Hebelteil eine mit einem äußeren Schraubengewinde versehene Zapfenschraube hat, die in das mit dem Schraubengewinde versehene Loch eingeschraubt wird und mittels einer Sicherungsmutter, welche außen an. Der Zapfenschraube angebracht ist, in ihrer Position gesichert wird.
Bei den schraubengesicherten Hebeltypen wird der Durchmesser des mit einem Gewinde versehenen Lochs und die Größe des Vorsprungsendes des Hebelvorsprungs bestimmt, nachdem eine Festigkeitsberechnung erfolgt ist, da der oben erwähnte Hebelbereich ein Bereich ist, auf den eine Kraft ausgeübt wird. Daher stellt 13 den Ventilkipphebel eines schraubengesicherten Hebeltyps dar, bei dem eine Verbindungswand des Hebelkörpers einander gegenüberstehende Seitenwände überbrückt, wobei in Abhängigkeit von letzteren die Verbindungswand mit einer Wandstärke gewählt wird, die größer ist als andere Teile des Hebelkörpers, um eine ausreichende Festigkeit im Hebelbereich bereitzustellen.
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Außerdem ist der Hebelbereich des Hebelkörpers beim schraubengesicherten Hebeltyp in einem flachen äußeren Oberflächenbereich der Verbindungswand, welche die einander gegenüberstehenden Seitenwände überbrückt, ausgebildet, so wie es am besten in 8B gezeigt ist. Bei einem Ventilkipphebel, der unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt wird, wird ein äußerer Oberflächenbereich (im Folgenden als „äußere abgerundete Kante“ bezeichnet), welcher von einer äußeren Oberfläche der Verbindungswand und einer äußeren Oberfläche der beiden Seitenwände begrenzt wird, im Wesentlichen abgerundet, so dass sich ein bestimmter Krümmungsradius R (radius of curvature R) ergibt, wie dies in 8A dargestellt ist, wobei der Krümmungsradius R derart gewählt wurde, dass er größer oder gleich der Wandstärke ist. Beispielsweise wird der Krümmungsradius R des äußeren Oberflächenbereichs, also der äußeren abgerundeten Kante, wenn die Wanddicke 3 mm beträgt, im Wesentlichen größer oder gleich 3 mm gewählt, auch wenn ein innerer Oberflächenbereich, der von der inneren Oberfläche der Verbindungswand und den inneren Oberflächen der beiden einander gegenüberstehenden Seitenwänden begrenzt wird, einen rechten Winkel aufweist (und somit einen Krümmungsradius von Null aufweist).
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Wenn der Ventilkipphebel unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt wird und der Hebelbereich wie oben beschrieben in der Verbindungswand ausgebildet ist, muss in Anbetracht des Voranstehenden der Ventilkipphebel eine ausreichende Breite aufweisen, um den benötigten flachen Oberflächenbereich der Verbindungswand und den erforderlichen Krümmungsradius an der äußeren abgeschrägten Ecke sicherzustellen. Insbesondere sollte sich bei einem Ventilkipphebel des schraubengesicherten Hebeltyps, so wie er in 8A und 8B dargestellt ist, die fest auf die Zapfens schraube des Hebelteils geschraubte Sicherungsmutter nicht unter dem Einfluss von Vibrationen lockern, wenn sich das Kraftfahrzeug bewegt und der Kraftfahrzeugmotor dabei in Betrieb ist. Entsprechend muss der flache äußere Oberflächenbereich der Verbindungswand eine Breite aufweisen, die größer als der maximale Außendurchmesser der Sicherungsmutter ist. Während es bei einem Ventilkipphebel, der unter Verwendung von Präzisionsgießverfahren hergestellt wird, relativ einfach ist, den Krümmungsradius der äußeren abgeschrägten Ecke, welche von der Verbindungswand und den beiden einander gegenüberstehenden Seitenwänden begrenzt wird, auf einen relativ kleinen Wert zu verkleinern, verhält sich dies bei einem Ventilkipphebel, der unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt ist, anders. Insbesondere wenn der benötigte flache äußere Oberflächenbereich auf der Verbindungswand des Ventilkipphebels vorzusehen ist, der unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt wurde, neigt dessen Hebelbreite im Verhältnis zu Ventilkipphebeln, welche unter Verwendung von Präzisionsgießverfahren hergestellt wurden, dazu breiter zu werden, mit der Folge, dass eine Verkleinerung der Größe und des Gewichts von Ventilkipphebeln, die unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt werden, gegenüber solchen die unter Verwendung von Präzisionsgießverfahren hergestellt werden, begrenzt ist.
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Ein Ventilkipphebel nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist aus der
JP 2002-195 011 A bekannt. Ferner ist aus der
JP 2001-3714 A ein Ventilkipphebel nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 2 bekannt. Zum weiteren Stand der Technik ist noch zu verweisen auf die
JP 2001-198 641 A , die
JP H07-229 407 A sowie die
EP 0 573 674 A1 .
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Die vorliegende Erfindung macht es sich daher zur Aufgabe die genannten Probleme und Nachteile, die Ventilkipphebeln gemäß dem Stand der Technik eigen sind, im Wesentlichen zu beseitigen und zielt darauf ab, einen verbesserten Ventilkipphebel zur Verfügung zu stellen, bei dem die Hebelbreite minimiert werden kann, während ein flacher äußerer Oberflächenbereich mit einer erforderlichen Breite auf der äußeren Oberfläche der Verbindungswand sichergestellt werden kann, auch wenn der Ventilkipphebel unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt ist, so dass dadurch zu einer Verkleinerung der Größe und des Gewichts des Ventilkipphebels beigetragen wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Ansprüche und die Unteransprüche geben günstige Weiterbildung an.
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Um die voranstehende Aufgabe zu lösen wird die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt derselben auf einen Ventilkipphebel mit einem endseitigen Drehpunkt angewendet, der zum selektiven Öffnen und Schließen eines auf einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angebrachten Ventils durch einen Nocken angetrieben werden kann, wobei der Ventilkipphebel eine Schwenkbewegung um einen Drehpunkt ausführt, der sich an einem Ende des Ventilkipphebels befindet. Dieser Ventilkipphebel mit einem endseitigen Drehpunkt weist einen im Wesentlichen länglichen Hebelkörper mit einem ersten und einem zweiten, jeweils einander gegenüberstehenden Ende auf, und wird durch Biegung eines einzigen flächigen Plattenmaterials hergestellt, derart, dass sich ein im Wesentlichen umgedreht U-förmiger Querschnitt unter Einschluss einander gegenüberstehender Seitenwände und einer Verbindungswand, die die einander gegenüberstehenden Seitenwände überbrückt, ergibt. Zum Kontakt mit dem Nocken ist in einem sich im Wesentlichen in der Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Hebelkörpers befindlichen Bereich eine Nockenfolger-Rolle drehbar angebracht. Ein Ventilantriebselement zum Antrieb des Ventils ist am ersten Ende des Hebelkörpers befestigt und ein dem zweiten Ende des Hebelkörpers benachbarter Endbereich der Verbindungswand ist mit einem ein inneres Schraubengewinde aufweisendem Loch zur schraubbaren Aufnahme eines mit einem äußeren Schraubengewinde versehenen Hebelteils ausgebildet. Bei diesem Ventilkipphebel mit einem endseitigen Drehpunkt ist die äußere abgerundete Kante, die von einer äußeren Oberfläche der Verbindungswand und einer äußeren Oberfläche der beiden einander gegenüberstehenden Seitenwände begrenzt wird und durch Biegen ausgebildet ist, derart verformt, dass sich durch plastische Verformungsverfahren ein plastisch verformter Abschnitt ergibt, derart, dass die äußere abgerundete Kante einen kleinen, d. h. einen gegenüber dem Stand der Technik verringerten Krümmungsradius aufweist.
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Das Vorhandensein der äußeren abgerundeten Kante mit einem ungewöhnlich gestalteten Krümmungsradius, der durch den plastisch verformten Bereich gebildet ist, erlaubt es dem flachen äußeren Oberflächenbereich der Verbindungswand, in der das mit einem inneren Schraubengewinde versehene Loch ausgebildet ist, auf effektive Weise eine Breite aufzuweisen, die ohne eine Vergrößerung der Breite des Hebelkörpers selbst vergrößert werden kann. Daher ist es möglich, einen Ventilkipphebel zur Verfügung zu stellen, der in seinem Aufbau kompakt ist und ein niedriges Gewicht aufweist, wobei die im Hebelbereich erforderliche Festigkeit im flachen äußeren Oberflächenbereich der Verbindungswand in ausreichendem Maße sichergestellt werden kann und dabei die Breite des Hebelkörpers relativ klein sein kann.
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Selbst in dem Fall, in dem ein Ventilkipphebel mit dem oben beschriebenen Aufbau in einem belasteten Zustand verwendet wird, kann eine äußere Kraft, welche die einander gegen überliegenden Seitenwände in Querrichtung auseinander zu bewegen versucht, auf den Hebelkörper einwirken. Denn mit den äußeren abgerundeten Kanten, die, wie oben beschrieben, durch das plastische Verformungsverfahren hergestellt wurden und einen kleinen Krümmungsradius aufweisen, können die einander gegenüberstehenden Seitenwände der Kraft, die die Seitenwände in Querrichtung auseinander zu bewegen versucht, auf vorteilhafte Weise in großem Ausmaß widerstehen und dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Verformung des Ventilkipphebels als ganzes minimieren. Es ist anzumerken, dass, da der kleine Krümmungsradius an der äußeren abgerundeten Kante unter Verwendung von plastischen Verformungsverfahren ausgebildet wird, diese im Verhältnis zu bekannten mechanischen Bearbeitungsverfahren in einer sehr kurzen Zeit ausgeführt werden können. Daher führt dieser zusätzliche plastische Verformungsschritt, der nach dem Pressformschritt zur Herstellung des Hebelkörpers mit im Wesentlichen umgedreht U-förmigen Querschnitt durchgeführt wird, nicht zu einer übermäßigen Reduktion der Produktivität.
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Weiterhin wird die vorliegende Erfindung gemäß einem weiteren Aspekt derselben auf einen Ventilkipphebel mit einem mittig angeordneten Drehpunkt angewendet, welcher zum selektiven Öffnen und Schließen eines Ventils, das auf einem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors angebracht ist, von einem Nocken angetrieben werden kann, wobei der Ventilkipphebel eine Kippbewegung um einen Drehpunkt ausübt, der in einem Bereich des Ventilkipphebels liegt, der sich im Wesentlichen in der Längsmitte befindet. Dieser Ventilkipphebel mit einem mittig angeordneten Drehpunkt weist einen im Wesentlichen länglichen Hebelkörper mit einem ersten und einem zweiten, jeweils einander gegenüberliegenden Ende auf und wird durch Biegen eines einzelnen Plattenmaterials gefertigt, so dass sich ein im Wesentlichen umgekehrt U-förmiger Querschnitt mit den einander gegenüberstehenden Seitenwänden und der Verbindungswand, welcher die beiden einander gegenüberstehenden Seitenwände überbrückt, ergibt. In einem Bereich des Hebelkörpers, im Wesentlichen in seiner Längsmitte, ist ein Hebeldrehpunkt ausgebildet und der Hebelkörper führt eine Schwenkbewegung um diesen Hebeldrehpunkt aus. Eine Nockenfolger-Rolle zum Kontakt mit dem Nocken ist drehbar am ersten Ende des Hebelkörpers befestigt, und das zweite Ende des Hebelkörpers ist mit einem ein inneres Schraubengewinde aufweisenden Loch ausgebildet, um darin ein mit einem äußeren Schraubengewinde versehenes Ventilantriebsteil einschrauben zu können. Auch bei diesem Ventilkipphebel mit einem mittig angeordneten Drehpunkt wird eine äußere abgerundeten Kante, welche von einer äußeren Oberflache der Verbindungswand und einer äußeren Oberflache der beiden einander gegenüberstehenden Seitenwände begrenzt wird und durch Biegen ausgebildet wurde, derart verformt, dass sich durch plastische Verformungsverfahren ein plastisch verformter Abschnitt ergibt, derart, dass die äußere abgeschrägte Ecke einen geringen Krümmungsradius aufweist.
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Auch der Ventilkipphebel mit dem mittig angeordneten Drehpunkt, der wie oben beschrieben konstruiert ist, kann Eigenschaften und Vorteile aufweisen, die denen ähneln, die von einem Ventilkipphebel mit einem endseitigen Drehpunkt zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere erlaubt es das Vorhandensein der äußeren abgerundeten Kante mit einem ungewöhnlich gestalteten Krümmungsradius, der durch den plastisch verformten Bereich gebildet wird, der flachen äußeren Oberflächenregion der Verbindungswand, in der das mit einem inneren Schraubengewinde versehene Loch ausgebildet ist, auf effektive Weise eine Breite zu haben, die vergrößert werden kann, ohne dass die Breite des Hebelkörpers selbst vergrößert wird. Dadurch ist es möglich, einen Ventilkipphebel zur Verfügung zu stellen, der einen kompakten Aufbau und ein niedriges Gewicht aufweist, wobei die im Bereich der Schraubenbefestigung erforderliche Festigkeit in ausreichendem Maße im flachen äußeren Oberflächenbereich der Verbindungswand sichergestellt wird und dennoch die Breite des Hebelkörpers relativ gering ist.
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Bei allen Ventilkipphebeln gemäß den unterschiedlichen Aspekten der vorliegenden Erfindung ist der Krümmungsradius der äußeren abgerundeten Kante, welche von der äußeren Oberfläche der Verbindungswand und der äußeren Oberfläche der beiden einander gegenüberstehenden Seitenwänden begrenzt wird vorzugsweise kleiner als die Wandstärke des Hebelkörpers und besonders vorzugsweise kleiner als 70 % der Wandstärke des Hebelkörpers.
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Wenn der Krümmungsradius der äußeren abgerundeten Kante gleich oder größer als die Wandstärke des Hebelkörpers ist, kann eine relativ große Breite des flachen äußeren Oberflächenbereichs nicht auf effektive Weise auf der Verbindungswand sichergestellt werden. Wenn der Krümmungsradius der äußeren abgerundeten Kante kleiner als 70 % der Wandstärke des Hebelkörpers beträgt, können Eigenschaften und Vorteile, die sich aus der Vergrößerung der Breite des flachen äußeren Oberflächenbereichs der Verbindungswand ergeben, festgestellt werden.
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Bei allen Ventilkipphebeln gemäß dem ersten und zweiten erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind erfindungsgemäß entsprechende, benachbart zu den mit einem inneren Schraubengewinde versehenen Loch liegende Abschnitte der inneren Oberflächen der einander gegenüberstehenden Seitenwände, mit korrespondierenden Schraubengewindegängen ausgebildet werden. Die Schraubengewindegänge in diesen Abschnitten der inneren Oberflächen der einander gegenüberstehenden Seitenwände nehmen entsprechende Teile einer zylindrischen Verlängerung des mit einem inneren Schraubengewinde versehenen Lochs ein, um das mit einem äußeren Schraubengewinde versehene Hebelteil des Ventilantriebsteils einzuschrauben.
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Da der Hebelkörper aus einem Plattenmaterial unter Verwendung von Pressformverfahren hergestellt wird, ist es zu erwähnen, dass, um es zu ermöglichen den Hebelkörper mit einem geringen Gewicht herzustellen, dieser eine derart relativ geringe Wandstärke hat, dass das mit einem inneren Schraubengewinde versehene Loch kaum noch mit einer ausreichenden Tiefe zum Einschrauben des mit einem äußeren Schraubengewinde versehenen Hebelteils oder Ventilantriebteils versehen werden kann. Jedoch ist das Vorhandensein der Schraubengewindegänge in den jeweiligen Abschnitten der inneren Oberflächen der einander gegenüberstehenden Seitenwände sehr effektiv, da es dem mit einem äußeren Schraubengewinde versehenem Hebelteil oder Ventilantriebsteil nicht nur ermöglicht in das mit einem inneren Schraubengewinde versehene Loch, sondern ebenso in die mit Schraubengewindegängen versehenen, einander gegenüberstehenden Seitenwände eingeschraubt zu werden, und es somit diesen Abschnitten der inneren Oberflächen der einander gegenüberstehenden Seitenwände zu erlaubt, zur Befestigung der mit einem äußeren Schraubengewinde versehenen Hebelteile oder Ventilantriebsteile zu dienen. Dadurch kann nicht nur eine ausreichende Festigkeit der Schraubverbindung erzielt werden, sondern es kann auch die Breite des Hebelkörpers weiter verringert werden und somit ein Hebelkörper, der eine kompakte Größe und ein geringes Gewicht aufweist, leichter hergestellt werden.
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Ebenso kann bei den Ventilkipphebeln gemäß dem ersten und dem zweiten erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein äußerer flacher Oberflächenbereich der Verbindungswand, welcher von den plastisch verformten Bereichen begrenzt wird, und der benachbart zum mit einem inneren Schraubengewinde versehenen Loch liegt, eine Breite aufweisen, die in etwa dem maximalen Außendurchmesser einer Sicherungsmutter entspricht, die an dem mit einem äußeren Schraubengewinde versehenen Hebelteil oder Ventilantriebsteil befestigt ist, das in das mit dem inneren Schraubengewinde versehenen Loch in der Verbindungswand eingeschraubt ist. Wenn die Breite des äußeren flachen Oberflächenbereichs der Verbindungswand in etwa dem maximalen Außendurchmesser der Sicherungsmutter entspricht, kann die Sicherungsmutter vorteilhafterweise fest angezogen und somit die Breite des Hebelkörpers als solchem im erforderlichen Ausmaße minimiert werden und somit kann ein Ventilkipphebel, der einen kompakten Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist, hergestellt werden.
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In jedem Fall lässt sich die vorliegende Erfindung anhand der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben besser verstehen, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
- 1 eine Seitenansicht eines Ventilkipphebels gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 2A bis 2C Querschnitte, die jeweils unterschiedliche Aufbauweisen von Rollen, die von dem Hebelkörper getragen werden, zeigen.
- 3A bis 3B schematische Ansichten, die jeweils aufeinander folgende Arten der Ausbildung des Hebelkörpers, der für den Ventilkipphebel der 1 verwendet wird, zeigen,
- 4A eine Endansicht eines Ventilkipphebels gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 4B einen Querschnitt durch einen Bereich des Hebelkörpers des Ventilkipphebels der 4A, der zeigt, wie das Hebelteil gelagert ist,
- 5A einen Querschnitt durch einen Bereich des Hebelkörpers, in dem ein mit einem Schraubengewinde versehenes Loch ausgebildet ist,
- 5B eine Draufsicht von unten auf den Bereich des Hebelkörpers, der in 4A gezeigt ist,
- 6 eine schematische Seitenansicht eines Ventilkipphebels gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 7A eine perspektivische Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Hebelkörper des in 6 dargestellten Ventilkipphebels und einem Ventilantriebsteil darstellt,
- 7B eine Draufsicht von unten auf den Bereich des Hebelkörpers der 7A, in dem das mit einem Schraubengewinde versehene Loch ausgebildet ist,
- 8A eine Endansicht des Hebelkörpers eines Ventilkipphebels gemäß dem Stand der Technik,
- 8B eine perspektivische Ansicht des Hebelkörpers des in 8A gezeigten Ventilkipphebels, und
- 9 eine Endansicht des Hebelkörpers eines weiteren Ventilkipphebels gemäß dem Stand der Technik,
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Das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter besonderer Bezugnahme auf die 1 bis 3B beschrieben. Ein Ventilkipphebel 1 ist von einem Typ, der auf einem Verbrennungsmotor montiert ist und so angepasst ist, dass er derart durch einen Nocken 2 angetrieben wird, dass er eine Schwenkbewegung zum selektiven Öffnen und Schließen eines Ventilkörpers (nicht dargestellt) am Zylinderkopf des Verbrennungsmotors ausübt. Der Ventilkörper ist starr oder integral mit einem unteren Ende einer Ventilstange 3a ausgebildet. Diese Ventilstange 3a bildet einen Teil eines länglichen Ventilteils 3, das bewegbar auf dem Zylinderkopf des Motors montiert ist. Der dargestellte Ventilkipphebel 1 hat einen endseitig gelagerten Drehpunkt, wobei der Ventilkipphebel 1 an einem seiner Enden mittels einer Hebelaufnahme 26 schwenkbar gelagert ist und wurde mittels bekannter Pressformverfahren aus einem plattenförmigen Metall hergestellt. Dieser Ventilkipphebel 1 weist einen im Wesentlichen länglichen Hebelkörper 4 auf und hat an einem seiner Enden eine Einstellschraube 7, welche durch Einschrauben befestigt ist und als längliches Hebelteil dient, was durch die folgende Beschreibung verdeutlicht wird. Die Einstellschraube 7 weist einen mit einem äußeren Schraubengewinde versehene Zapfenschraube 7a auf, die an einem ihrer Enden mit einem Hebelelement 7b, welches beweglich von der Hebelaufnahme 26 gelagert ist, versehen ist. Das Hebelelement 7b, das integral mit der Zapfenschraube 7a ausgebildet oder an dieser befestigt ist, weist eine im Wesentlichen halbsphärische Form auf, und in der Hebelaufnahme 26 ist eine korrespondierende halbsphärische Ausnehmung zur schwenkbaren Aufnahme des Hebelelements 7b ausgebildet.
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Das andere, von der Einstellschraube 7 entfernt liegende Ende des Hebelkörpers 4 ist mit einem Ventilantriebsbereich 8 versehen, der mit einem oberen Ende der Ventilstange 3a in Eingriff stehen kann. Die Ventilstange 3a kann nach oben und unten bewegt werden, ist jedoch normalerweise durch eine Druckfeder 3b nach oben vorgespannt, so wie dies in 1 dargestellt ist. Es ist anzumerken, dass ein Ende der Ventilstange 3a, das von dem Ventilantriebselement 8 entfernt liegt, zum selektiven Öffnen und Schließen eines im Motorenzylinderkopf ausgebildeten Ventildurchgangs fest oder integral mit dem Ventilkörper (nicht dargestellt) verbunden ist, wozu der Ventilkipphebel 1 durch einen obenliegenden Nocken 2 geschwenkt wird. Eine mit der obenliegenden Nockenwelle 2 kooperierende Nockenfolger-Rolle 10 ist in einem im Wesentlichen in der Längsmitte des Hebelkörpers 4 liegenden Bereich drehbar gelagert.
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Ein aus einer Stahlplatte unter Verwendung eines beliebigen Pressformverfahrens hergestellter Hebelkörper 4 ist mit zwei einander gegenüberstehenden Seitenwänden 5 und einer die beiden einander gegenüberstehenden Seitenwände 5 überbrückenden Verbindungswand 6 ausgebildet. Wenn der Ventilkipphebel 1 in Betrieb ist, nimmt die Verbindungswand 6 im Verhältnis zum Motorenzylinderkopf eine obere Position ein und ist an einer dem Ventilteil 3 gegenüberliegenden Seite positioniert. Mit anderen Worten ist der Hebelkörper 4 so konstruiert, dass er über im Wesentlichen die gesamte Länge des Ventilkipphebels I einen im Wesentlichen umgekehrt U-förmigen Querschnitt aufweist.
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Der dargestellte Hebelkörper 4 hat ein im Wesentlichen gerades Seitenprofil, das jedoch auch gewinkelt sein kann. Die Verbindungswand 6 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Ventilkipphebels 1, wobei jedoch ein zwischenliegender Abschnitt entfernt ist, um ein Rollenfenster 11 auszubilden, durch das die Rolle 10 zum Rollkontakt mit dem Nocken 2 teilweise freisteht. Ein zum Ventilteil 3 benachbarter Endbereich der Verbindungswand 6 bildet einen Ventilantriebsbereich 8 zum Kontakt mit dem oberen Ende der Ventilstange 3a aus, während das dazu entgegengesetzte Ende einen Schraubenbefestigungsbereich 9 zur Aufnahme der Einstellschraube 7 ausbildet.
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Der Endbereich der Verbindungswand 6, in dem sich der Schraubenbefestigungsbereich 9 befindet, weist ein mit einem inneren Schraubengewinde versehenes Loch 12 auf, und die Einstellschraube 7 ist einstellbar im Schraubenbefestigungsbereich 9 gelagert, wobei die Zapfenschraube 7a in das mit einem inneren Schraubengewinde versehene Loch 12 eingeschraubt ist. Bei einer derart vom Schraubenbefestigungsbereich 9 in der Verbindungswand 6 gelagerten Einstellschraube 7 ragt ein dem Hebelteil 7b gegenüberliegender oberer Endbereich der Zapfenschraube 7a nach oben über das Niveau des Schraubenbefestigungsbereichs 9 hervor. Die derart am Schraubenbefestigungsbereich 9 befestigte Einstellschraube 7 wird mittels einer Sicherungsmutter 13, die so lange am oberen Endbereich der Zapfenschraube 7a angezogen wird, bis sie in festem Kontakt mit dem Schraubenbefestigungsbereich 9 steht, fest in Position gehalten.
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Die in 1 gezeigte Nockenfolger-Rolle 10 ist drehbar auf einer Halteachse 19 befestigt, welche mit ihren beiden einander gegenüberstehenden Enden von den einander gegenüberstehenden Seitenwänden 5 fest gelagert wird, derart, dass sie sich zwischen diesen erstreckt. Insbesondere sind die beiden einander gegenüberstehenden Enden der Halteachse 19 fest von dazu korrespondierenden Lagerlöchern 16, die in den einander gegenüberstehenden Seitenwänden 5 ausgebildet sind, aufgenommen.
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Wie am besten in 2A zu sehen ist, kann die Rolle 10 einen Doppelrollenaufbau aufweisen, der aus einem inneren Rollenelement 10a und einem äußeren Rollenelement 10b besteht. Das innere Rollenelement 10a ist mit einer Gleitfläche, die dementsprechend zwischen der inneren Umfangsfläche des inneren Rollenelements 10a und der äußeren Umfangsfläche der Halteachse 19 ausgebildet ist, drehbar an der Halteachse 19 befestigt und das äußere Rollenelement 10b ist mit einer weiteren Gleitfläche, die dementsprechend zwischen einer inneren Umfangsfläche des äußeren Rollenelements 10b und einer äußeren Umfangsfläche des inneren Rollenelements 10a ausgebildet ist, drehbar auf dem inneren Walzenelement 10a befestigt.
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Alternativ kann, wie in 2B gezeigt, die Rolle 10 in Form eines äußeren Laufrings eines Wälzlagers ausgeführt sein, welches zusätzlich zum äußeren Laufring eine Mehrzahl von Rollelementen 20, wie Nadelstifte, aufweist. Wie dargestellt, kann die Rolle 10 drehbar auf der Halteachse 19 befestigt sein, wobei die Rollelemente 20 zwischen ihr und der Halteachse 19 angeordnet sind.
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Während die in 2A gezeigte Walze 10 als Doppelrollentyp und die in 2B gezeigte Rolle 10 als Wälzlagertyp bezeichnet werden kann, kann die Rolle 10, wenn ein Gleitkontakt erwünscht ist, auch als Einzelrollentyp mit einer einzelnen Rolle ausgebildet sein, so wie dies in 2C gezeigt ist.
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Der in 1 gezeigte und unter Bezugnahme auf diese Fig. beschriebene Hebelkörper 4 besteht vorzugsweise aus einem Stahlmaterial, wie einem einsatzgehärteten Stahl (z. B. SCM 415) einer Art, die erhitzt wird, nachdem sie aufgekohlt wurde. Die effektive Einsatztiefe des Stahlmaterials, das durch ein Aufkohlungsverfahren gehärtet wurde, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,4 bis 1,5 mm und besonders vorzugsweise im Bereich zwischen 0,4 und 0,9 mm.
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Der Hebelkörper 4 weist ein Paar einander gegenüberliegender seitlicher Kanten auf, die sich im Wesentlichen parallel zueinander in der Längsrichtung des Hebelkörpers 4 erstrecken. Wie in 3B gezeigt, sind die äußeren seitlichen Kanten 4a, die von einer äußeren Oberfläche der Verbindungswand 6 und einer äußeren Oberfläche der jeweiligen Seitenwand 5 begrenzt werden und durch Biegen erzeugt werden, derart verformt, dass sie einen durch plastische Verformungsverfahren hergestellten plastisch verformten Bereich bilden, wobei die oben definierte entsprechende äußere abgerundeten Kanten einen kleinen Krümmungsradius R aufweist, so wie das in 3A gezeigt ist.
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Die plastische Verformung, auf die oben Bezug genommen wird, kann durch eine geeignete Pressverformung wie beispielsweise ein Quetschverfahren erreicht werden, aber auch ein sogenanntes Hobel-Pressverfahren kann dafür verwendet werden. Nachdem beispielsweise die einander gegenüberstehenden Seitenwände 5 in die gleiche Richtung gebogen wurden, so dass diese quer von der Verbindungswand 6 abstehen, so wie dies in 3A gezeigt ist, kann der kleine Krümmungsradius R der äußeren abgerundeten Kanten 4a durch Ausübung eines Drucks P auf die der Verbindungswand 6 entfernt liegenden Stirnseiten der einander gegenüberstehenden Seitenwände 5 hergestellt werden, so dass es den Seitenwänden 5, wie in 3B dargestellt, ermöglicht wird, in eine parallel zu den Wandflächen der Seitenwände 5 verlaufenden Richtung gestaucht (compressed) zu werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Krümmungsradius R der beiden äußeren abgerundeten Kanten 4a kleiner als die Wandstärke des Plattenmaterials, das zur Ausbildung des Hebelkörpers 4 verwendet wird, gewählt. Insbesondere ist der Krümmungsradius der beiden äußeren abgerundeten Kanten 4a kleiner als oder gleich 70 % der Wandstärke des Hebelkörpers 4 gewählt.
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Bei dem Ventilkipphebel 1 erlaubt das Vorhandensein des plastisch verformten Bereichs, d. h. der äußeren abgerundeten Kanten 4a mit dem ungewöhnlich gestalteten Krümmungsradius R, dem flachen äußeren Oberflächenbereich der Verbindungswand 6, in der das mit einem inneren Schraubengewinde versehene Loch 12 ausgebildet ist, auf effektive Weise eine Breite L1 zu haben, die vergrößert werden kann, ohne dass die Breite des Hebelkörpers 4 selbst vergrößert wird. Damit ist es möglich einen Ventilkipphebel 1 zur Verfügung zu stellen, der einen kompakten Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist, während die im Schraubenbefestigungsbereich 9 erforderliche Festigkeit in ausreichendem Maße im flachen äußeren Oberflächenbereich der Verbindungswand 6 gesichert wird und daher die Breite des Hebelkörpers 4 relativ klein ist.
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Auch wenn der Ventilkipphebel 1 mit den äußeren abgerundeten Kanten 4a, die zur Ausbildung des kleinen Krümmungsradius R durch plastische Verformungsverfahren verformt sind, und der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, mit einer auf ihn einwirkenden Kraft benutzt Wird, kann eine äußere Kraft, welche die einander gegenüberstehenden Seitenwände 5 in Querrichtung auseinander zu biegen versucht auf den Hebelkörper 4 einwirken, wobei die einander gegenüberstehenden Seitenwände 5 auf vorteilhafte Weise der Kraft, die sie in Querrichtung auseinander zu biegen versucht, in starkem Maße widerstehen können, so dass eine mögliche Verformung des Ventilkipphebels 1 als ganzes minimiert wird.
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Es ist anzumerken, dass, da die Breite L1 des flachen äußeren Oberflächenbereichs der Verbindungswand 6 in bekannter Weise als Folge der Verwendung plastischer Verformungsverfahren vergrößert ist, dies in einer im Verhältnis zu dem, was mit bekannten mechanischen Bearbeitungsverfahren möglich ist, vorteilhaft kurzen Zeit erzielt werden kann. Somit führt dieser zusätzliche plastische Verformungsschritt, der bei der Fertigung des Hebelarms mit einem im Wesentlichen umgekehrt U-förmigen Querschnitt nach dem Pressformschritt erforderlich ist, nicht zu einer übermäßigen Verringerung der Produktivität.
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Die Breite des flachen äußeren Oberflächenbereichs; wie er in 4A gezeigt ist, kann etwa gleich groß wie der Außendurchmesser der Sicherungsmutter 13 gewählt werden. Die Verwendung einer Breite, die in etwa dem Außendurchmesser der Sicherungsmutter 13 entspricht, ist effektiv und vorteilhaft, da die Sicherungsmutter 13 zuverlässig fest angezogen werden kann und die Breite des Hebelkörpers 4 als Ganzes im erforderlichen Ausmaß minimiert werden kann und somit ein Ventilkipphebel 1, der eine kompakte Struktur und ein geringes Gewicht aufweist, hergestellt werden kann.
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Es ist möglich, dass die Verbindungswand 6 eine Wandstärke aufweist, die größer ist als die anderer Bereiche des Hebelkörpers 4.
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Die Verwendung einer Verbindungswand 6 mit einer im Verhältnis zu anderen Bereichen des Hebelkörpers 4 vergrößerten Wandstärke ist vorteilhaft, da, obwohl die Breite des Hebelkörpers 4 weiter reduziert wird, die erforderliche Festigkeit im Schraubenbefestigungsbereich 9 des Hebelbereichs sichergestellt werden kann und es somit möglich ist, einen Ventilkipphebel 1, der einen kompakten Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist, zur Verfügung zu stellen.
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Die 4A bis 5B zeigen, dass ein Bereich der beiden einander gegenseitig zugewandten inneren Oberflächen der einander gegenüberstehenden Seitenwände 5 mit Schraubengewindegängen 12b versehen ist, während, wie in 5B dargestellt, die einander gegenseitig zugewandten inneren Oberflächen der entsprechenden einander gegen-überstehenden Seitenwände 5 in zumindest diesen Bereichen einen Abstand L voneinander aufweisen, der kleiner ist, als der Bohrungsdurchmesser des mit einem Gewinde versehenen Lochs 12, das im Schraubenbefestigungsbereich 9 der Verbindungswand 6 ausgebildet sind.
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Die Schraubengewindegänge 12b, die jeweils in diesem Abschnitt der inneren Oberflächen der beiden Seitenwände 5 ausgebildet sind, nehmen einen entsprechenden Bereich einer zylindrischen Verlängerung des mit einem inneren Schraubengewinde versehenen Lochs 12 ein. Jedes Gewinde 12b besteht aus einer Mehrzahl von Schraubenzähnen, die längs der gleichen Schraubenlinie wie die Zähne des mit einem inneren Schraubengewinde versehenen Lochs 12 herausstehen, so dass die mit einem äußeren Schraubengewinde versehene Zapfenschraube 7a der Justierschraube 7, wenn sie in das mit einem Gewinde versehene Loch 12 eingeschraubt wird, nicht nur mit den Zähnen des mit dem Gewinde versehenen Lochs 12, sondern ebenso mit den Zähnen der Schraubengewindegänge 12b in den Seitenwänden 5 in Eingriff kommen kann. Somit bilden die derartig in den Seitenwänden 5 ausgebildeten Schraubengewindegänge 12b im Wesentlichen entsprechende Teile der zylindrischen Verlängerung des mit einem inneren Schraubengewinde versehenen Lochs 12 in der Verbindungswand 6.
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Gemäß der Darstellung in den 4A bis 5B , bei der die Schraubengewindegänge 12b in den Seitenwänden 5 als entsprechende Bereiche der zylindrischen Fortsetzung des mit einem Gewinde versehenen Lochs 12 in der Verbindungswand 6 ausgebildet sind, kann die Zapfen-schraube 7a der Justierschraube 7 nicht nur mit den Zähnen des mit einem Gewinde versehenen Lochs 12, sondern auch mit den Zähnen der Schraubengewindegänge 12b in den Seitenwänden 5 in Gewindeeingriff kommen. Somit können diese Bereiche der einander zugewandten inneren Oberflächen der einander gegenüberstehenden Seitenwände 5 auch als entsprechende Bereiche des mit einem Gewinde versehenen Lochs 12 genutzt werden. Entsprechend kann nicht nur die Festigkeit der Schraubverbindung gesichert werden, sondern ebenso kann die Breite L1 des flachen äußeren Oberflächenbereichs des Hebelkörpers 4 weiter verringert werden, und somit eine Verringerung der Große und des Gewichts des Ventilkipphebels 1 als Ganzes erleichtert werden.
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6 bis 7B illustrieren ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem sie auf einen Ventilkipphebel mit mittigem Drehpunkt, bei dem der Ventilkipphebel im Wesentlichen in einem mittleren Bereich schwenkbar gelagert ist, angewandt wird, im Unterschied zu den Ventilkipphebeln mit endseitiger Lagerung, die in den 1 bis 5B gezeigt und unter Bezugnahme auf diese beschrieben sind. Auch der Ventilkipphebel 1A mit mittiger Lagerung ist auf einem Verbrennungsmotor montiert und darauf angepasst zum selektiven Öffnen und Schließen eines Ventilkörpers (nicht dargestellt) auf dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors von einem obenliegenden Nocken 2A angetrieben zu werden, und dabei eine Schwenkbewegung auszuüben. Dieser Ventilkörper ist fest oder integral mit dem unteren Ende einer Ventilstange 3Aa eines Ventilteils 3A ausgebildet, das beweglich auf dem Motorenzylinderkopf montiert ist. Der Ventilkipphebel 1A weist einen im Wesentlichen länglichen Hebelkörper 4A auf, der aus einem metallischen Plattenmaterial unter Verwendung beliebiger bekannter Pressformverfahren hergestellt wurde. Im Gegensatz zu dem Typ mit der endseitigen Lagerung, bei dem die Justierschraube 7A als Hebelteil dient, dient bei dem Typ mit mittiger Lagerung die verwendete Justierschraube 7A als Ventilantriebsteil.
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Der Hebelkörper 4A ist in seinem im Wesentlichen mittleren Bereich mittels einer Lagerachse 24 schwenkbar gelagert und ist an einem seiner einander gegenüberstehenden Enden mit einer Justierschraube 7A versehen, die als Ventilantriebsteil dient, und an dem anderen seiner einander gegenüberstehenden Enden mit einer Nockenfolger-Rolle 10A versehen, die in Kontakt mit dem obenliegenden Nocken 2A treten kann. Die Justierschraube 7A weist eine mit einem äußeren Schraubengewinde versehene Zapfenschraube 7Aa auf, deren eines Ende mit einem Ventilantriebselement 7Ab ausgebildet ist, das eine sphärische Form aufweist. Ein oberes Ende der Ventilstange 3Aa ist mit einem im Wesentlichen scheibenförmigen Aufnahmeteil 3Ac zur Aufnahme des Ventilantriebselements 7Ab der Justierschraube 7A versehen. Auch dieses Ventilteil 3A ist üblicherweise durch eine Druckfeder 3Ab, welche um die Ventilstange 3Aa herum angeordnet ist, nach oben hin vorgespannt.
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Wie am besten in den 7A und 7B zu sehen ist, besteht der Hebelkörper 4A, der aus einem einzelnen metallischen Plattenmaterial unter Verwendung eines beliebigen bekannten Pressformverfahrens hergestellt wurde, aus zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden 5A und einer die einander gegenüberstehenden Seitenwände 5A überbrückenden Verbindungswand 6A, die miteinander zusammengefügt sind, um dem Hebelkörper 4A einen im Wesentlichen umgedreht U-förmigen Querschnitt über im Wesentlichen die gesamte Länge des Hebelkörpers 4A zu verleihen. Wie in 6 gezeigt ist, nimmt die Verbindungswand 6A in Bezug auf den Motorenzylinderkopf eine obere Position ein und ist an einer dem Ventilteil 3A gegenüberliegenden Seite angeordnet.
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Der Hebelkörper 4A weist ein im Wesentlichen gerades Seitenprofil auf, das jedoch, falls gewünscht, gewinkelt sein kann. Die Verbindungswand 6A erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Ventilkipphebels 1A, wobei jedoch ein Endbereich entfernt ist, um ein Rollenfenster auszubilden, in dem die Nockenfolger-Rolle 10A angeordnet ist, die zur Ausbildung eines Rollkontakts mit dem obenliegenden Nocken 2A teilweise hervorsteht. Der Hebeldrehpunkt, um den der Ventilkipphebel 1A eine Schwenkbewegung ausübt, wird durch eine Lagerachse 24 gebildet. Diese Lagerachse 24 steht über Buchsen 25 mit Lagerlöchern 22 in Kontakt, welche jeweils in einem im Wesentlichen mittleren Bereich der einander gegenüberstehenden Seitenwände 5A ausgebildet sind.
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Wie in 6 dargestellt, ist die Rolle 10A drehbar auf einer Lagerachse 19A montiert, die mit ihren einander gegenüberstehenden Enden von den einander gegenüberstehenden Seitenwänden 5A fest gehalten wird. Bei der Lagerachse 19A sind die einander gegenüberstehenden Enden fest von den korrespondierenden Lagerlöchern 16A aufgenommen, die in den einander gegenüberstehenden Seitenwänden 5A ausgebildet sind. Es ist anzumerken, dass der genaue Aufbau der Rolle 10A im Ausführungsbeispiel mit einer mittigen Drehachse so ausgeführt sein kann, wie dies in einer der 2A bis 2C gezeigt und unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben ist.
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Der Endbereich der der Rolle 10A entfernt liegenden Verbindungswand 6A, der einen Schraubenbefestigungsbereich 9A bildet, ist mit einem ein inneres Schraubengewinde aufweisendem Loch 12A zum Einschrauben von Justierschrauben 7A versehen, wie dies im Folgenden im Detail beschrieben wird. Die Justierschraube 7A, die eine mit einem äußeren Schraubengewinde versehene Zapfenschraube 7Aa aufweist, ist an diesem Endbereich der Verbindungswand 6A durch Einschrauben der Zapfenschraube 7Aa in das mit einem Gewinde versehene Loch 12A derart montiert, dass ein oberer Endbereich der Zapfenschraube 7Aa um ein Stück nach außen aus der Verbindungswand 6A herausstehen kann. Die Sicherungsmutter 13 wird auf den oberen Endbereich der Zapfenschraube 7Aa auf geschraubt, bis sie in festen Kontakt mit der Verbindungswand 6A steht, und dadurch die Justierschraube 7A in einer Stellung relativ zur Verbindungswand 6A und somit zum Hebelkörper 4A fixiert ist, auf eine ähnliche Weise wie zuvor beschrieben.
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Wie in den 7A und 7B deutlich gezeigt ist, ist der Endbereich des Hebelkörpers 4A, in dem das mit einem Gewinde versehene Loch 12A angeordnet ist, bezhglich seiner Breite verjüngt, so dass sich ein verjüngter Seitenwandabschnitt 4Ab bildet, derart, dass die entsprechenden Bereiche der einander zugewandten inneren Oberflachen der einander gegenüberstehenden Seitenwände 5A um einen Abstand LA voneinander entfernt stehen, wobei die einander zugewandten inneren Oberflächen des verjüngten Seitenwandabschnitts 2Ab mit entsprechenden Schraubengewindegängen 12Ab ausgebildet sind, welche entsprechende einander gegenüberstehende Bereiche der zylindrischen Fortsetzung des mit einem inneren Schraubengewinde versehenen Lochs 12A einnehmen und die eine Mehrzahl von Schraubenzähnen aufweisen, die entlang der gleichen Schraubenlinie wie die Zähne des mit dem inneren Schraubengewinde versehenen Lochs 12A hervorstehen. Wenn dementsprechend die Justierschraube 7A in das mit dem Gewinde versehene Loch 12A eingesetzt wird, kann die mit einem äußeren Schraubengewinde versehene Zapfenschraube 7Aa der Justierschraube 7A nicht nur mit den Zähnen des mit dem Gewinde versehenen Lochs 12A, sondern auch mit den Zähnen der Schraubengewindegänge 12Ab in den Seitenwänden 5A in einen Gewindeeingriff kommen.
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Da die äußeren Kanten, die durch die Biegearbeit zwischen einer äußeren Oberfläche der Verbindungswand 6A und einer äußeren Oberfläche der jeweiligen Seitenwand 5A plastisch verformt sind um einen geringen Krümmungsradius aufzuweisen, haben auch bei diesem Ventilkipphebel 1A die resultierenden plastisch verformten Bereiche, d. h. die äußeren abgerundeten Kanten 4Aa, einen ungewöhnlich gestalteten Krümmungsradius R, der es dem flachen äußeren Oberflächenbereich der Verbindungswand 6A, wo das mit einem inneren Schraubengewinde versehene Loch 12A ausgebildet ist, auf effektive Weise erlaubt, eine Breite aufzuweisen, die vergrößert werden kann, ohne dass die Breite des Hebelkörpers 4A selbst vergrößert wird. Dadurch ist es möglich, einen Ventilkipphebel 1A zur Verfügung zu stellen, der einen kompakten Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist, während die im Schraubenbefestigungsbereich 9A erforderliche Festigkeit in ausreichendem Maße sichergestellt ist, und dennoch die Breite des Hebelkörpers 4A einen relativ kleinen Wert aufweisen kann.
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Weitere strukturelle Merkmale und Vorteile, die durch einen Ventilkipphebel 1A gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 bis 7B erzielt werden, ähneln denen, die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben wurden und werden daher aus Gründen der Kürze nicht wiederholt.
