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Die
Erfindung betrifft einen Kipphebel nach dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Bei
Hubkolbenbrennkraftmaschinen wird der Einlaß von Frischluft in den Brennraum
und der Auslaß von
Abgasen aus dem Brennraum durch Gaswechselventile gesteuert, die
heute in der Regel von einer oben liegenden Nockenwelle über Kipphebel betätigt werden.
Dabei stützt
sich ein Ende des Kipphebels gelenkig an einem Ventilschaft eines
Gaswechselventils ab, während
das andere Ende des Kipphebels über
ein Gelenk mit einem Gehäuseteil verbunden
ist. Der mittlere Teil des Kipphebels liegt an der Nockenwelle an,
deren Nocken den Kipphebel um das gehäuseseitige Gelenk in Öffnungsrichtung bewegt
und somit das Gaswechselventil öffnet.
Zwischen dem Kipphebel und dem gehäuseseitigen Teil kann eine
Spielausgleichseinrichtung vorgesehen sein, die das Spiel des Gaswechselventilantriebs
entsprechend den sich ändernden
Verschleiß-
und Temperaturbedingungen minimiert.
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Da
der Kipphebel zu einem Anteil zu den hin und her bewegten Massen
des Ventiltriebs gehört, soll
er trotz seiner großen
Biegesteifigkeit möglichst leicht
sein. Ferner sollen Reibungsverluste zwischen der Nockenwelle und
dem Kipphebel sowie an den gelenkigen Stützstellen möglichst gering gehalten werden.
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Aus
der
US 44 30 783 ist
ein Kipphebel bekannt, der aus zwei Blechteilen zusammengeschweißt und gelötet ist,
die durch Stanzen, Biegen und Pressen hergestellt sind. Das eine,
dem Gas wechselventil zugewandte Blechteil besitzt Seitenwände, die
um ca. 90° von
einem Zwischenteil in Richtung auf das Gaswechselventil umgebogen
sind und ein von der Nockenwelle abgewandt offenes u-förmiges Profil
bilden. Der Ventilschaft des Gaswechselventils stützt sich
mit seinem Ende am Zwischenteil ab und wird durch die Seitenwände seitlich geführt. An
dem anderen, gehäuseseitigen
Ende ist eine kalottenförmige
Vertiefung eingeprägt,
in die ein halbkugeliges Anschlussstück einer Spielausgleichseinrichtung
greift.
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Der
zweite Teil des Kipphebels besteht aus einem Blechstreifen, der
entsprechend dem Rücken des
Zwischenteils des ersten Blechteils geformt und an diesem befestigt
ist. Da der zweite Teil an der Nockenwelle gleitet, wodurch eine
relativ große
Reibung zwischen der Nockenwelle und dem Kipphebel sowie ein damit
verbundener Verschleiß entstehen, ist
er aus einem verschleißfesteren
Material hergestellt.
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Aus
der gattungsbildenden
DE
195 43 657 A1 ist ein als spanloses Blechteil geformter
Kipphebel bekannt, der nahezu über
seine gesamte Länge im
Querschnitt ein nach oben offenes u-förmiges
Profil aufweist. Im Bereich eines Ventilschaftsendes besitzt er
seitliche Führungen
für den
Ventilschaft. Die Führungen
werden bei einer Ausführung
dadurch gebildet, dass die Seitenwände je einen bis zu einem Bodenteil
reichenden Einschnitt aufweisen und der Bodenteil mit den durch
die Einschnitte entstehenden hinteren Abschnitten unter die untere
Wand des Bodenteils gebogen werden. Durch die Einschnitte entstehen
zusätzliche
Bearbeitungsgänge.
Ferner kann die Gefahr nicht ausgeschlossen werden, dass beim Einschneiden
die Bodenplatte eingeritzt wird, sodass beim Biegen der hintere
Abschnitt abbricht. Bei einer weiteren Ausführung werden die Führungen
durch streifenförmige
Laschen gebildet, die jeweils im Bereich einer Seitenwand über die
Längserstreckung des
Kipphebels vorstehen und im ventilseitigen Bereich unter die untere Wand
gebogen sind. Ferner ist eine Durchgangsöffnung für die Laufrolle so in den Bodenteil
gestanzt, dass sich an die Seitenwände Blechausschnitte anschließen, die
in die Ebenen der Seitenwände
gebogen sind und die Höhe
der Seitenwände
im Bereich der Achslöcher
vergrößern.
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Es
ist ferner aus der
JP
07011919 A ein aus Blech geformter Kipphebel mit einer
durch ein Wälzlager
gelagerten Rolle bekannt. Die Seitenwände bilden mit einem Deckenteil
ein zur Nockenwelle hin geschlossenes u-förmiges Querschnittsprofil.
Die Durchgangsöffnung
für die
Laufrolle ist ebenfalls so in den Deckenteil so gestanzt, dass sich
an die Seitenwände
Blechausschnitte anschließen,
die in die Ebenen der Seitenwände
gebogen sind und die Höhe der
Seitenwände
im Bereich der Achslöcher
vergrößern. Durch
den Deckenteil und die Blechausschnitte werden insbesondere die
auf Druck beanspruchten Zonen des Kipphebels verstärkt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen biegesteifen, leicht
bauenden, reibungsarmen Kipphebel zu schaffen, der einfach herzustellen
ist und wenig Material und Nachbearbeitung erfordert. Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.
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Die
Seitenwände
mit einem zwischen ihnen liegenden Bodenteil haben ein zur Nockenwelle
hin offenes, u-förmiges
Profil und im mittleren Teil Achslöcher zur Aufnahme einer Rollenachse
für eine
Laufrolle, die am Nocken der Nockenwelle abrollt. Durch die Laufrolle
wird die Reibung zwischen dem Kipphebel und der Nockenwelle erheblich
reduziert. Ferner kann der Kipphebel sehr leicht ausgebildet werden, da
der Bodenteil, der sich einerseits am Ventilschaft und andererseits
am Gehäuseteil
abstützt,
in einer Zone des Kipphebels liegt, die bei der Betätigung durch
die Nockenwelle auf Zug beansprucht wird, während es ausreicht, dass die
höher belastbaren, auf
Druck beanspruchten, zur Nockenwelle gewandten Zonen des Kipphebels
nur durch die Seitenwände
gebildet sind. Um das Widerstandsmoment des Kipphebels im Bereich
der Rollenachse zu vergrößern und
den Materialeinsatz zu verringern, ist eine Durchgangsöffnung für die Laufrolle
so in den Bodenteil gestanzt, dass sich an die Seitenwände Blechausschnitte
anschließen,
die in die Ebenen der Seitenwände
gebogen sind und die Höhe
der Seitenwände
im Bereich der Achslöcher
vergrößern.
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Ferner
sind die Führungen
in Verlängerung der
Seitenwände
angeordnet und werden in den Ebenen der Seitenwände um etwa 180° auf die
Ventilseite des Bodenteils gebogen. Sie können daher unabhängig von
der Blechstärke
des Kipphebels eine angemessene Führungsfläche bilden, deren Oberfläche walzglatt
ist und somit nicht nachbearbeitet zu werden braucht. Ferner ist
die Breite des Kipphebels nur durch die Rollenbreite bestimmt, sodass
sich bei gleichem Materialeinsatz ein schmaler, relativ hoher und
leichter Kipphebel ergibt, der aufgrund seines großen Widerstandsmoments
sehr biegesteif ist. Außerdem
wird eine Massenanhäufung
durch ein doppeltes Bodenteil in dem auf Biegung gering belasteten
Bereich des Kipphebelendes vermieden.
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Um
zu vermeiden, dass die Innenflächen
des Kipphebels, an denen die Laufrolle anläuft, und die Führungsflächen an
den Rändern
einen Grat aufweisen, der sich möglicherweise
beim Stanzen auf der Seite der Matrize bildet, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die an der Matrize des Stanzwerkzeugs anliegende Seite des
Blechs die Außenseite
des Kipphebels bildet.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigt:
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1 einen
Teilquerschnitt durch einen Ventiltrieb mit einem erfindungsgemäßen Kipphebel,
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2 einen
Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Kipphebel,
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3 eine
Draufsicht auf einen Kipphebel nach 2 und
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4 einen
ausgestanzten Kipphebel nach 2 vor dem
Biegen und Pressen.
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In
einem Zylinderkopf 1 ist ein Gaswechselventil angeordnet,
das durch eine Ventilfeder 4 in Schließstellung gehalten wird. Die
Ventilfeder 4 stützt sich über einen
Ventilteller 3 an einem Ventilschaft 2 des Gaswechselventils
ab.
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Eine
Nockenwelle 5 betätigt
den Ventilschaft 2 über
einen Kipphebel 6 in Öffnungsrichtung.
Dieser stützt
sich mit einem Ende am Ventilschaft 2 ab, während sein
anderes Ende über
eine Spielausgleichseinrichtung 15 gelenkig am Zylinderkopf 1 gelagert ist.
Im mittleren Bereich des Kipphebels 6 ist eine Laufrolle 12 über Wälzkörper 11 auf
einer Rollenachse 10 gelagert, die in Achslöchern 9 der
Seitenwände 7 des
Kipphebels 6 gehalten ist. Durch die Laufrolle 12 sind
die Reibung und der Verschleiß zwischen
der Nockenwelle 5 und dem Kipphebel 6 sehr gering.
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Der
Kipphebel 6 wird durch Stanzen, Biegen und Pressen aus
einem Blech hergestellt. Das ausgestanzte Blechteil (4)
umfaßt
im wesentlichen zwei Seitenwände 7 mit
Achslöchern 9,
ein Bodenteil 8 mit einer Durchgangsöffnung 17 und Führungen 16,
die parallel zueinander in der Verlängerung der Seitenwände 7 liegen.
Nach dem Stanzen werden die Seitenwände 7 mit den Führungen 16 an
der Biegelinie 21 um 90° hochgebogen,
während
die zur Durchgangsöffnung 17 hin
angrenzenden Blechausschnitte 18 in die entgegengesetzte
Richtung gebogen werden, bis sie in die Ebene der Seitenwände 7 gelangen.
Die Führungen 16 werden
danach in den Ebenen der Seitenwände 7 um
ca. 180° auf
die Außenseite
des Bodenteils 8 gebogen, so daß ihre Innenflächen den
Ventilschaft 2 mit geringem Spiel führen. Der Stanzvorgang ist
so auf den Biegevorgang abzustimmen, daß die Ränder der Innenflächen 22 gratfrei
bleiben und somit keine Nachbehandlung des Kipphebels 6 erforderlich
ist. Grate, die durch das Stanzen entstehen können, sollen allenfalls an
den Rändern
der Außenseiten 19 anfallen.
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In
einem abschließenden
Preßvorgang
wird der Bodenteil 8 an dem ventilseitigen Ende des Kipphebels 6 leicht
ballig gedrückt,
so daß die
Anlagefläche 13 an
der Stirnfläche
des Ventilschafts abrollen kann. Gleichzeitig wird in das dem Zylinderkopf 1 zugewandte
Ende des Bodenteils 8 eine kalottenförmige Vertiefung 14 eingepreßt, in die
die Spielausgleichseinrichtung 15 mit einem halbkugeligen
Anschlußstück 23 eingreift.