DE3024629A1

DE3024629A1 - Gleitlager fuer oszillierende schwenkbewegungen ausfuehrende kipphebel fuer brennkraftmaschinen o.dgl.

Info

Publication number: DE3024629A1
Application number: DE19803024629
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Fuhrmann; Alfred Ing.(grad.) 8570 Pegnitz Sack
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1980-06-30
Publication date: 1982-02-04

Description

Gleitlager für oszillierende Schwenkbewegungen
ausführende Kipphebel für Brennkraftmaschinen oder dergleichen Die vorliegentie Erfindung bezieht sich auf ein Gleitlager für oszillierende Schwenkbewegungen ausführende Kipphebel, wie sle insbesondere bei Verbrennungsmotoren zur Ventilsteuerung oder dergleichen benötigt werden.
Bei der Lagerung von derartigen Kipphebeln, bei welchem das gelagerte Teil nul Schwenkbewegungen auszuführen hat, treten hjtuficj Schwierigkeiten wegen erhöhten Verschleißes auf, da die für eine hydrodynamische Schmierung erforderlichen Reiativgeschwindigkeiten nicht erreicht werden und sich im Umkehrpunkt der Schwenkbewegung ein Nulldurchgang in der Relativgeschwindigkeit ergibt. In der Praxis werden häufig dia kipphebel für Verbrennungsmotore mit einer eingepressten Buchse versehen. Die Buchse selbst besteht hierlgeL altes einer Legierung, die den sehr hohen Anforderungen an die Lagereigenschaften einigermaßen gewachsen ist. Dabei sind in der Buchse im allgemeinen Nuten vorgesehen, die zur Verteilung des aus dem Lagerzapfen zugeführten Schmieröles dienen und das Öl auch aus der Kipphebellagerung austreten lassen und anderen Schmierstellen, z.l3. dem Kipphebeldaumen, der Pfanne der Stoßstange sowie det Stirnseite des Ventilschaftes zuführen.
Trotz der Anordnung spezieller Buchsen im Kipphebel selbst sind vorzeitiger Verschleiß und insbesondere auch Freßerscheinungen nl(llt zu vermeiden und häufig Ursachen für den Ausfall des entsprechenden Motors.
Dabei hat sich herausgestellt, daß Kipphebel mit eingepresster Buchse cIc.!i auf dem Lagerzapfen nicht so verhalten, wie normale Gleitlager, oder allenfalls nur dann, wenn das Lagerspiel in einer sehr engen, praktisch nicht darstellbarti Toleianz eingehalten wird. Ist nämlich das Lagerspiel, dessen Optimum bei 35...40 /um liegt, geringfügig zu groß, beisielsweise 50/um, dann rollt die Buchse im Kipphebel aln Lagerzapfén ab, d.h. sie klettert seitlich hoch, um sodann gleitend in ihre Ausgangslage zurückzufallen. hierdurch entstehen Abriebspuren, an Stellen, wo an sich keine Kraftübertragung stattfindet.
Es sei an dieser BLeLle erwähnt, daß eine Verkleinerung des Lagerspiels unter 30 /um bereits Fresser hervorrufen kann, wel Jn diesem Fall das Schmieröl nicht ausreichend im Lagerspalt zirkulieren kann.
Zur Behebung det vorgenannten Nachteile bzw. zur Lösung der aufgezeigten Probleme sind schon eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden. Insbesondere ist bei einigen Ausführungsformen (I)E-OS 29 30 337.5 oder DE-AS 23 05 834) der vorgeschlagen worden, spezielle Ölführungskanäle in der Buchse unter Verwendung von Öffnungen im Lager selbst vorzusehen, daiiilt der Lager bereich zwischen Buchse und Lagerzapfen ausielchend mit Schmieröl versehen werden kann.
Abgesehen dann, daß Bearbeitungen des Lagerzapfens sowie der Buchse verhältnismäßig aufwendig sind, da sie mit äußerster IjrAzision durchgeführt werden müssen, hat ein komplizierles Nutensystem zur Führung des Schmieröles den Nachteil, daß die Lagerfläche selbst, insbesondere im belasteten reich stark reduziert wird, wobei die Grenzflächen an den Nuten eine zusätzliche Schieißneigung aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gleitlager für Kipphebel anzugeben unter Verwendung einer in den kipphebel einzusetzenden Buchse, das auch bei Vergrößerung des Lagerspiels einwand@ei arbeitet, das eine ausreichende Schmierung der gesamten Lagerfläche garantiert, das eine gleichmäßige Abnutzung ueber den ganzen Umfang der Lagerbuchse und damit auf denbelasteten Bereich verringerte Abnutzung aufweist und das einfach zu fertigen ist.
Diese Aufgabe ist bei einem Gleitlager für ozsillierende Schwenkbewegungen ausführende Kipphebel mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte und et finderische Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem Gleitlager nach der Erfindung wird also die in den Kipphebel einzusetzende Buchse nicht eingepresst, sondern mit einer solchen Passung versehen, daß sie sich während des Betriebes gegenüber dem Kipphebel verdrehen kann.
Wie im einzelnen noch in der folgenden Beschreibung erläutert wird, ergeben sich durch das freie Drehen der Buchse gleiclimäß Lge Abnutzungserscheinungen.
Die Drehung <ler Buchse zwischen dem Hebel und dem Lagerzapfen wird durch die Kipphebelbetätigung selbst, also ohne äußeren Einfluß erreicht, und zwar durch den unterschiedlicherl Ubergan(J von Roll- in Gleitreibung in beiden Schmierspaltn, der wegen der unterschiedlich großen Reibflächenphasenverschoben einsetzt.
Dabei kann clLe Buchse sich in ihrer Winkelstellung gegenüber dem Kipphebel völlig frei einstellen, da sie zwischen zwei Schmierfilmen s(llwimmt. Deshalb arbeitet das Lager auch dann noch einwandfrei, wenn die Lagertoleranzen die fertigungst:ectjnisch zumutbare Spanne von 30...60 /um voll ausnutzen.
Die vorstehenden Einzelheiten sowie die Merkmale eines Lager nach der Erfindung, die Vorteile sowie weitere Ausgestaltungen werden durch die nachfolgende Beschreibung in Vetiii.ndung mit den anliegenden Zeichnungen von einem Ausführungsbeipiel unmittelbar verständlich.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Kipphebellagerung unter Verwendung einer Lagerbucllse gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 die Abwicklung der Lagerbuchse eines Lagers nach Ansp@uch 1 @em@ß dem Stand der Technik, Fig. 3 in stark vergrößerter Darstellung in einem Ausscllnitt- aus einem Kipphebel ein Lager nach der Erflndung im Schnitt sowie Fig. 4a bis 4c Ausgestaltungen an Lagerbuchsen, wie sie für ein Lager nactt der Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden können.
In den Fin. 1 und 2 ist zunächst ineiner schematischen Seitenansicht ein Kipphebel 2 gemäß dem Stand der Technik wiedergegeben, wie es ftlr Verbrennungsmotore mit einer eingepreßten Buchselin üblicher Weise verwendet wird.
Der Kipphebel besitzt hierbei an einer Seite den Kipphebeldaumen 3 und wird auf der anderen Seite 4 über eine Stoßstange jeweils kurzzeitig ausgelenkt.
Die Fig. 2 zeigt dal)ei die Abwicklung der Buchse 1, die zur Lagerung des Kipphebels auf einem nichtdargestellten Lagerzapfen in den Kipphebel 2 eingepresst wird. Die Buchse 1 hat dabei Nuten 5, die gegen den Lagerzapfen gerichtet sind uiiti zur Verteilung des öles dienen. Das Öl wird dabei aus clem Inneren des Lagerzapfens in diese Nuten gepresst. All einem Ende mündet die Nut 5 in zwei Austrittsnuten 6, über die andere Schmierstellen, also beispielsweise die Pfanne der Stoßstange, die Stirnseite des Ventilschaftes oder auch der Kipphebeldaumen 3 mit Schmiermittel (Öl) Versorgt werden.
Die Buchse 1 wird hei herkömmlichen Kipphebellagerungen aus einer Legierung hergestellt, die den sehr hohen Anforderungen an die Lagereigenschaften einigermaßen gewachsen ist, also insbesondere Kupferlegierungen oder dergleichen.
In der Fig. 1 sind auf dem Umfang zwei Bereiche 7 und 8 gekennzeichnet. In diesen Bereichen treten die oben im einzeln erläuterten (3leitspuren auf, die dann entstehen, wenn, wie dargelegt, das Lagerspiel zwischen Lagerzapfen und Buchse cjiößer als 40/um wird, da beim Bewegen des Kipphebels die Buchse im Kipphebel am Lagerzapfen abrollt, und an ihm hochklettert, um so dann gleitend wieder in ihre Ausgangslage zurückzufallen, was die genannten Kratzspuren verunsacht, u!id zwar an einer Stelle, wo keine Kraftübertragung stattfindet.
Die Fig. 3 ze.iCft iti einer Schnittdarstellung ein Gleitlager nach dei Erfindung. In dieser Fig. ist vom Kipphebel 2 ledlglieh ltt,i die Buchse aufnehmende Schnitt der Lageröffnung zu sehen.
Erfindungsgemäß ist bei dieser Ausführung die Buchse "schwimmend" zwisclieti flageröffnung im Kipphebel 2 und dem Lagerzapfen 20 gehalten. Die Schmiermittelzufuhr erfolgt auch bei einer derartigen Ausführungsform in bekanntcr Wt3ise durch eine Bohrung 9 im Lagerzapfen 20 des Kipphebels 2. Dabei ist die in dem Lagerspalt eingesetzte Buchse mit einer Ringnut 10 versehen, die das durch die Bo!rUng 5 austretende Öl auf den Umfang der Buchse innen verieilt. UDer den Umfang sind Durchtrittsöffnungen 1 vorgesehen, die das Öl nach außen führen, wo eine weitere Rinqunt 12 angebracht ist, die das Öl aussen auf den Umfanq der Buchse verteilt.
Da voraussetzungsgemäß die Buchse, da sie lose geführt ist, ihre Stellung s@ändig ändert, sind verteilernuten, wie sie boim Stand der Technik in Form der Austrittsnuten 6 (vgl. Fig. 1) vorgesehen sind, nicht möglich, da dann das autrelende 1 nicht definiert anderen Stellen zugefühit werden könnte. Aus diesem Grunde sind im Kipphebel selbst Leilkanäle 9 und 14 vorgesehen, die die Ölzufuhr von der losen Buchse zu den entsprechenden Verbraucherstellen, wle Pfanne an der Stoßstange und Stirnfläche alles Ventlls, Ibernehmen und die von der äußeren Ringnut der losen Buchse her mit 3l versorgt werden.
Es wurde sein einlellend dargelegt, daß sich die Buchse 1 im Betriel> ständt; tlrellt, wobei die Abnutzerscheinungen gleichmäßig auf den ganzen Umfang verteilt werden. Dabei wird die Wirkting der "schwimmenden" Buchse um so besser sein, je stänker sich der ozsillierenden Bewegung des Kipphebels oine kont inuterliche Rotation der Buchse überlagert. tJm diese Drehbewegung anzuregen und zu erleichtern wird geben einer vorteilhaften und erfinderischen Weiterbildung vorgeschlagen, die Durchtrittsöffnungen 11 strömungstechnisch im Sinne einer Drehungsanregung anzuordnen.
Ausführungsformen tiierzu sind in den Fig. 4a bis 4c wiedergegeben.
Die Fig. 4 a zeigt, daß es vorteilhaft sein kann, die Verbindungsöffnungen 11 (Fig. 3) zwischen der inneren ölverteilernut 10 und der äußeren Ölverteilernut 12 nicht radial auszufilElren, sondern unter einem geeigneten Winkel geneigt, z.B. 45° gegenüber der Lauffläche.
Die beiden Schmierfilme in den Lagerspalten atmen sehr stark, so daß durch (1ie Bohrungen periodisch Öl mit einer Geschwindigkeit hindurchgepresst wird, die sich zwar der Mcssl1ng entzieht, die aber um ein Vielfaches höher ist als die kciiLinuierliche Geschwindigkeit, die sich aus dem siatischen Öldurchsatz ergibt. Wenn dieses periodische Hindurchpressen phasenverschoben erfolgt, dann reichen einfache Bohrungen, wie sie in der Fig. 4a wiedergegeben sind aus, um eine Rotation der Buchse nach einer Verzugsrichtung anzuregen.
Gemäß einet Weiterbildung kann es in Einzelfällen auch vorteilhaft sein, (lesl Bohrungen einen Rückschlageffekt zu geben. )llerzu zeigt die Fig. 4 b eine Ausführungsmöglichkeit. Wie zu erschen ist, sind dort die Bohrungen 11b konisch ausqefühit, wobei der Durchtrittsquerschnitt von innen nach außen zunimmt. Um eine einwandfreie Ölförderung vr>ii 1 imen nach außen zu garantieren, schlägt eine Weiterbil@unq des Erfindungsgedankens vor, den Bohrungen einen $üekschlageffekt zu geben. In den dargestellten Auslülnungtsbeispiel erfolgt dies mit kleinen Wälzlagerkuqeln 15, die in die Bohrungen von außen eingesetzt sind.
Da konische Hohiungen in Folge der Wirbelbildung, die bei periodischen Durchströmen auftritt, auch ohne eingelegte Kugeln einen Rückschiagventileffekt aufweisen können, genügt in vielen päilen auch die einfache Ausbildung der Durchtrittsöflnungen, wie in Fig. 4b dargestellt.
Sofern ein umgekehi ter blfluB, also von außen nach innen gewünscht wit-<1' kann die Buchse auch Bohrungen mit von außen nach innen sich erweiternden Querschnitt aufweisen, wie in Fig. 4c anschaulich gezeigt. Eine derartige Anordnung wäre dann sinnvoll, wenn das Schmieröl nicht, wie üblich,voll dem Zapfen von innen her zugeführt wird.
Die Erfindung wuide anhand eines konkreten Ausführungsbeispieles ei Läutert, wobei zu ersehen ist, daß auch andere Maßnahmen zur qleichmäßigen Rotation der schwimmenden Buchse mögllch sin(l. In jedem Fall wird der gleichmäßige Verschleiß der Buchse garantiert, wobei das Lager selbst den Kippbowequngen geningsten Widerstand entgegensetzt.
Leerseite

Claims

A A T 13 N T A N 5 P R U C H E 1 Gleitlagril- für Oszlllierende Schwenkbewegungen ausführende Kipphebel Für Brennkraftmaschinen oder dergleichen mit einer in die bageröffnung des Kipphebels eingesetzten Lagerbuchse zur Fülirun<j des Hebels auf einem Lagerzapfen, wobei durch den bagerzapfen ein Schmiermittel, vorzugsweise Schmieröl zwischen Lagerzapfen und Buchse eingebracht und mittels Nuten in der Buchse über den Umfang verteilt wird, da(lllrch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (1) drehbar in die Lageröffnung des Kipphebels (2) eingesetzt und mit Durchtrittsöffnungen (11) zur Förderung des Sc1imiermittels von einer Seite (Innenseite) auf die andere Seite (Außenseite) versehen ist.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (1) auf der Innen- und auf der Außenseite mit mindestens je einer Ringnut (10, 12) versehen ist und daß auf den tJmfang verteilt Durchtrittsöffnungen (11) im Bereich der Ringnuten vorgesehen sind.
3. Gleitlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Lagerbuchse nur eine Ringnut vorgesehen ist, die in der Mitte verläuft.
4. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (11) zum Transport des Schmiermittels von einer Seite auf die andere Illit einem gegenüber der Lauffläche geneigten 8pitZeXII Winkel, z.B. 450, angeordnet sind.
5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (11b) mit in der gewünsciit:en Durchtrittsrichtung des Schmiermittels sich erweiterndein Querschnitt aufgeführt sind.
6. Gleitlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Rückschlageffektes für das Schmiermittel in die Durchtrittsöffnungen (11b) metallische Kuqein, vorzugsweise Wälzlagerkugeln, (15) einqesetzt: sind.
7. Gleitlager nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Durchtrittsöffnungen (11c) in der Durchtrittsrichtung des Scllmlermittels mit sich verjüngendem Querschnitts ausgebildet sind.
8. Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel eine über Leitkanäle (9, 14) mit Öl versorgte blaustrittsöffnung aufweist, zur Schmierung der externen Teile des Kipphebels wJ.e Pfanne der Stoßstange usw.