DE3500523A1

DE3500523A1 - Kipphebelfeder fuer den ventilbetaetigungsmechanismus einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3500523A1
Application number: DE19853500523
Authority: DE
Inventors: Yasushi Nouno; Yoshio Toyota Aichi Sasaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-01-13
Filing date: 1985-01-09
Publication date: 1985-07-25
Also published as: GB8500372D0; US4598674A; GB2153432A; DE3500523C2; GB2153432B; JPH0258442B2; JPS60147510A

Description

Kipphebelfeder für den Ventilbetätigungsmechanismus einer Brennkraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kipphebelfeder für den Ventilbetätigungsmechanismus einer Brennkraftmaschine, genauer gesagt eine Kipphebelfeder für einen Ventilbetätigungsmechanismus, der eine oben liegende Nockenwelle umfaßt und bei dem ein Kipphebel mit Hilfe eines Universalgelenkes schwenkbar am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist.

Es ist ein Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine bekannt, der einen Kipphebel umfaßt, der schwenkbar an einem Ende mit Hilfe eines Universalgelenkes am Zylinderkopf gelagert ist und bei dem eine oben liegende Nockenwelle mit dem mittleren Abschnitt des Kipphebels in Eingriff tritt, um ein Einlaß- oder Auslaßventil der Brennkraftmaschine zu betätigen (s. beispielsweise die GB-PS 375 350, die US-PS 3 563 215 und die G3-PS 1 437 567). Das Universalgelenk umfaßt eine teilkugelförmige Fassung, die in einem Ende des Kipphebels ausgebildet ist und einen teilkugelförmigen Kopf eines Schwenkzapfens aufnimmt. Eine Federklemmeneinheit in der Form einer Haarnadelfeder dient dazu, die Fassung mit dem Kopf des Schwenkzapfens in Kontakt

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zu halten.

In der G3-PS 963 995 ist ein anderer Typ einer Ventilbetätigungseinheit beschrieben, bei der ein Ende des Kipphebeis ebenfalls durch ein Universalgelenk gelagert ist. Das Universalgelenk umfaßt eine Lagerfassung, die am Zylinderkopf montiert ist und eine teilkugelförmige, konkave Lagerfläche aufweist, sowie einen schwenkbaren Schaft, der verstellbar am Kipphebel montiert ist und ein teilkugelförmiges, konvexes unteres Ende aufweist, das mit der Lagerfläche der Lagerfassung in Eingriff steht und sich auf dieser abstützt. Wie in Figur 3 dieser Veröffentlichung dargestellt ist, umfaßt die Ventilbetätigungseinheit eine als schleifenförmige Blattfeder ausgebildete Kipphebelfeder, deren oberer Arm ein Ende aufweist, das mit dem Kipphebel verklemmt ist. Der untere Arm der Blattfeder ist mit der Lagerfassung verklemmt. Die Blattfeder dient dazu, im Universalgelenk vorhandenes Spiel aufzunehmen und den Kipphebel mit dem Ventilschaft in Kontakt zu halten.

In der schwebenden deutschen Patentanmeldung P 33 02 134.5 vom 24. Januar 1984 ist ein Ventilbetätigungsmechanismus offenbart, der ebenfalls eine als Blattfeder ausgebildete Kipphebelfeder aufweist. Diese Kipphebelfeder ist etwa U-förmig ausgebildet und besitzt einen oberen Armabschnitt, der mit dem Kipphebel in Eingriff steht. Der untere Armabschnitt weist ein gegabeltes Ende auf, das in eine Umfangsnut gepaßt ist, welche in einer Lagerfassung ausgebildet ist, die am Zylinderkopf befestigt ist. Bei dieser Anordnung ist die Dicke der Kipphebelfeder geringer als die 3reite der Umfangsnut, so daß das gegabelte Ende des unteren Armabschnittes lose in die Nut eingepaßt und

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das gegabelte Ende durch die Federkraft zur Lagerung gegen die obere Seitenwand der Hut gedruckt wird. Das zwischen den Seitenwänden der Nut und dem gegabelten Ende des unteren Armes vorhandene Spiel führt zu einein Klappern des gegabelten Endes innerhalb der Hut, wenn die Kipphebelfeder in Abhän'jigj'-eit von der Schwenkbewegung des Kipphebels vibriert. Dadurch wird ein vorzeitiger Ausfall und ein übermäßig hoher Verschleiß Jer Kipphebelfeder verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kipphebelfeder zu schaffen, die für den vorstehend beschriebenen Typ eines Ventilbetätigungsmechanismus besonders geeignet ist, eine längere nutzbare Lebensdauer auf v/eist und nicht vorzeitig ausfällt bzw. einem übermäßig hohen Verschleiß ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kipphebelfeder gelöst, die einen unteren Armabschnitt mit einem gegabelten Ende aufweist, das mit einer Umfangsnut in der das Universalgelenk bildenen Lagerfassung in Eingriff bringbar ist. Die Kipphebelfeder ist dadurch gekennzeichnet , daß der untere Armabschnitt der Feder senkrecht zur Ebene des unteren Armes gekrümmt ausgebildet ist. Mit dieser Form paßt sich der untere Armabschnitt eng und elastisch ohne Spiel an beide Seitenwände der Umfangsnut der Lagerfassung an, wodurch jegliche Klappergeräusche vermieden werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 einen Querschnitt durch einen Teil des Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine/ die mit einem Ventilbetätigungsmechanismus versehen ist, welcher eine erfindungsgemäß ausgebildete Kipphebelfeder aufweist;

Figur 2 eine vergrößerte schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des in Figur 1 gezeigten Ventilbetätigungsmechanismus, wobei der detaillierte Aufbau des Mechanis

mus und dessen Betriebsweise dargestellt sind;

Figur 3 eine Draufsicht auf den in Figur 1 gezeigten Ventilbetätigungsmechanismus;

Figur 4 eine Seitenansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Kipphebelfeder, die an einer Lagerfassung montiert ist; 20

Figur 5 eine Draufsicht in reduziertem Maßstab auf den oberen Armabschnitt der Kipphebelfeder; und

Figur 6 eine Unteransicht des unteren Armabschnittes

der Kipphebelfeder in reduziertem Maßstab.

In Figur 1 ist ein Teil eines Zylinderkopfes 10 einer mehrere Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine dargestellt. Der Zylinderkopf 10 ist mit einer Vielzahl von Einlaß- oder Auslaßventilen versehen, von denen eines

bei 12 gezeigt ist. In üblicher Weise wird der Ventilschaft eines jeden Ventiles 12 gleitend von einer im Zylinderkopf 10 montierten Ventilführung 14 aufgenommen und in dieser geführt. Eine Ventilfeder Ij ist zwischen einem Federsitz 13, der an der oberen Seite des Kopfes 10 ausgebildet ist, und einem Federhalter 20 vorgesehen, der über einen Splintbolzen 22 am oberen Ende des Ventilschaftes befestigt ist. Jedes Ventil 12 wird durch die Ventilfeder 16 in ihre geschlossene Stellung unter Vorspannung gesetzt und von einem zugehörigen Kipphebel 24 angehoben, der durch einen Nocken 2G einer obenliegenden Nockenwelle angetrieben wird, welche in geeigneter Weise auf dem Zylinderkopf 10 gelagert ist.

Uie am besten in Figur 2 gezeigt ist, ist der Kipphebel 24 an seinem in Figur 2 linken linde schwenkbar durch eine Universalgelenkeinheit 23 gelagert. Das universalgelenk 23 umfaßt eine Lagerfassung 30 mit einem Schaftabschnitt 32, der im Preßsitz in einer Bohrung 34 eines runden VorSprungs 36 des Zylinderkopfes 10 angeordnet ist. Die Lagerfassung 30 ist an ihrem Kopf mit einer teilkugelförmigen, konkaven Lagerfläche 38 versehen. Ein Schwenkschaft 48, der den anderen Teil des Universalgelenkes 23 bildet, besitzt einen mit einem Gewinde versehenen Schaftabschnitt 42, der in eine Bohrung 44 mit Innengewinde geschraubt ist, welche im linken Ende des Kipphebels 24 ausgebildet ist, und der durch eine Verriegelungsmutter 46 fixiert ist. Der Schwenkschaft 40 weist einen teilkugelförmigen, konvexen unteren Endabschnitt 48 auf, der an die konkave Lagerfläche 33 der Fassung 30 angepaßt und in der Fassung aufgenommen ist. Eine Xipphebelfoder 50, die in Verbindung mit den Figuren 4 bis 6 später im einzelnen beschrieben wird,

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dient dazu, den Schwenkschaft 40 und die Fassung 30 zusammenzuhalten und das rechte Ende des Kipphebels 24 in Kontakt mit der Oberseite des Ventilschaftes zu drücken. Der Kipphebel 24 ist mit einem Lagerabschnitt 52 versehen, der in Gleitkontakt mit dem Nocken 26 der obenliegenden Nockenwelle 54 steht. Wenn die Nockenwelle 54 rotiert, wird der Nasenabschnitt des Nockens 26 mit dem Lagerabschnitt 52 in Kontakt gebracht, wodurch der Kipphebel 24 um den Mittelpunkt des Universalgelenkes 28 verschwenkt wird, wie durch die strichpunktierte Linie in Figur 2 angedeutet. Auf diese Weise wird das Einlaß- oder Auslaßventil 12 angehoben. Das Ventilspiel des Ventilbetätigungsmechanismus kann eingestellt werden, indem die Verriegelungsmutter 46 gelöst und der Schwenkschaft 40 in beide Richtungen gedreht wird.

Wie aus Figur 3 hervorgeht, besitzt bei dem dargestellten Beispiel jeder Zylinder zwei Einlaßventile und ein Auslaßventil. Somit ist die Nockenwelle 54 für jeden Zylinder mit drei Nocken 26 versehen, die jeweils mit dem zugehörigen Kipphebel in Eingriff stehen. Die Anzahl der Ventile kann jedoch je nach Ausführungsform der Brennkraftmaschine geändert werden.

Wie aus Figur 4 hervorgeht, besteht die Kipphebelfeder 50 aus einer etwa U-förmig ausgebildeten Blattfeder, die einen oberen und einen unteren Armabschnitt 56 und 58 aufweist, welche über einen Zwischenabschnitt 60 miteinander verbunden sind. Die Feder 50 kann durch Ausstanzen von Rohlingen aus einem Federstahlblech und durch Kaltschlagen und Verbiegen der Rohlinge mit nachfolgendem Härten hergestellt werden. Wie Figur 4 zeigt, konvergieren

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die offenen Enden des oberen und unteren Armabschnittes 56 und 58 geringfügig im freien Zustand der Kipphebelfeder 50. Der obere Arn 56 ist länger ausgebildet als der untere Arm 58. Der Bereich des oberen Armes benachbart zum freien Ende desselben besitzt einen halbkreisförmigen Querschnitt, wie gezeigt, so daß das freie Ende 62 abwärts gerichtet ist. Wie ara besten in Figur 2 gezeigt, steht das freie Ende 6 2 dos oberen Armes 55 mit einer Quernut 64 in Eingriff, die am Kipphebel 24 ausgebildet ist. Der obere Armabschnitt 56 der Feder 50 weist die in Figur 5 dargestellte äußere Form auf und ist mit einer Öffnung 66 versehen. Wie die Figuren 2 und 3 am besten zeigen, erstrecken sich der Schwenkschaft 40 und das linke Ende des Kipphebels 24 durch die Öffnung 6G, so daß die Feder 50 die Universalgelenkeinheit 23 teilweise umgibt.

Wie in Figur 6 gezeigt, besitzt der untere Armabschnitt 53 der Feder 50 ein gegabeltes Ende 63, das durch einen Ausschnitt 70 mit kreisförmigen Abschnitten 72 gebildet wird. !TiG in den Figuren 2 und 1 gezeigt, befindet sich das gegabelte EnJc C" der Feder Zj in Rastkontakt mit einer ünfangsnut 74, die am Kopf der Lagerfassung 30 ausgebildet ist. Die Nut 7* unterteilt den Kopf der Fassung 30 in einen oberen Flansch 76 und einen unteren Flansch 73, wobei der obere Flansch 75 einen kleineren Durchmesser als der untere Flansch 73 aufweist. Somit besitzt die untere Seitenwand 30 der Nut 74 eine größere Lagerfläche als die obere Seitenwand 32.

Der untere Armabschnitt 53 der Kipphebalfeder 50 ist im freien Zustand derselben senkrecht zur Ebene des unteren

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Armabschnittes 58 gekrümmt ausgebildet. Im in die Nut eingepaßten Zustand stoßen somit die obere und untere Fläche des unteren Armabschnittes 58 elastisch und eng anliegend gegen die obere und untere Seitenwand 82 und 30 der Nut 74, wie in Figur 4 gezeigt, so daß der untere Armabschnitt 53 sicher gelagert wird. Daher wird der untere Armabschnitt 58 während der Durchbiegungsbewegung der Kipphebelfeder 50, die durch das Verschwenken des Kipphebels 24 bewirkt wird, ohne Spiel in der Umfangsnut 74 gehalten, so daß auf diese Weise ein übermäßiger Verschleiß und ein vorzeitiges Ausfallen der Feder 50 verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird somit eine Kipphebelfeder vorgeschlagen, die insbesondere für einen Ventilbetätigungsmechanismus eines Typ geeignet ist, bei dem ein Kipphebel über ein Universalgelenk am Zylinderkopf montiert ist und eine obenliegende Nockenwelle mit einem mittleren Abschnitt des Kipphebels in Eingriff steht. Das Universalgelenk umfaßt eine Lagerfassung und einen Schwenkschaft, wobei das teilkugelförmig ausgebildete, konvexe untere Ende des Schaftes von der teilkugelförmigen, konkaven Lagerflache der Fassung aufgenommen wird. Die Kipphebelfeder besitzt einen oberen Arm, der mit dem Kipphebel in Eingriff steht, und einen unteren Arm, der ein gegabeltes Ende aufweist, das sich mit einer an der Fassung ausgebildeten Umfangsnut in Eingriff befindet. Der untere Arm ist senkrecht zu seiner Ebene gekrümmt ausgebildet, so daß er elastisch und ohne Spiel in die Nut eingepaßt ist.

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Claims

TeDTKE - BüHLING - KlN^e - GruPE SSSSSESÄ

TS Γ* Ο Dipl.-Ing. H.Tiedtke

HiLLMANN " IjlRAMS - OTRUIF

Dipl.-Chem. G. Bühling 3500523 Dipl.-Ing. R. Kinne * Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München

Tel.: 089-5396 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 - 537377 cable: Germaniapatent München 9. Januar 1985

DE 4545 / Patentanspruch
^c case TYT-4674-DE

Kipphebelfeder für einen Ventilbetätigungsmechanismus einer Brennkraftmaschine, bei der der Ventil^etätigungsmechanismus einen Kipphebel umfaßt, der schwenkbar an einem Ende über ein Universalgelenk an einen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist und dessen anderes Ende mit einem Ventilschaft eines Einlaß- oder Auslaßventils der Brennkraftmaschine in Kontakt steht, und bei der der Ventilbetätigungsmechanismus desweiteren eine obenliegende Nockenwelle mit einem Nocken aufweist, der von oben mit einem Abschnitt des Kipphebels zwischen dessen Enden in Eingriff tritt, um ein Verschwenken des Kipphebels um das Universalgelenk zu bewirken, wobei das Universalgelenk eine am Zylinderkopf montierte und mit einer teilkugelförmigen, konkaven Lagerfläche versehene Lagerfassung sowie einen Schwenkschaft aufweist, der an dem einen Ende des Kipphebels montiert ist und ein teilkugelförmiges, konvexes unteres Ende aufweist, das an die .uagerflache angepaßt und in derselben angeordnet ist, und wobei die Kipphebelfeder die Gestalt einer in wesentlichen U-förmigen Blattfeder nit einen oberen Am und einen unteren Arn besitzt, von denen der untere Arn ein gabelf örniges Ende auf v/eist, dan mit einer Umfangsnut in der Lagerfassung in Eingriff bringbar ist, und von denen dar obere Arn mit den Kipphebel in Eingriff

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bringbar ist, un das untere Ende des Schwenkschaftes in Kontakt mit der Lagerfläche der Lagerfassung zu drücken sowie das andere Ende des Kipphebels in Kontakt mit dem Ventilschaft zu pressen, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Arm (53) der Kipphebelfeder (50) senkrecht zu seiner Ebene gekrümmt ist, so
daß er eng und elastisch in die Umfangsnut (74) der Lagerfassung (30) eingepaßt ist.

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