DE3929486A1 - Nockenstoessel-kipphebel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kaltgeformten Nockenstößel-Kipphe­ bel.

Kaltgeformte Kipphebel weisen gegenüber gegossenen Kipphebeln verschiedene Vorteile auf. Kaltgeformte Kipphebel sind gewöhn­ lich kostengünstiger herzustellen als gegossene Kipphebel, be­ sonders wenn sie in größeren Mengen hergestellt werden, so daß die Stempelkosten besser verteilt werden können. Insbesondere sind kaltgeformte Kipphebel leichter, was einen wesentlichen Vorteil darstellt, da leichtere Motoren und Fahrzeuge eine größere Wirtschaftlichkeit bezüglich Kraftstoff und Wirkungsgrad des Motors oder aber eine verbesserte Motorleistung gewährlei­ sten.

Kaltgeformte Kipphebel sind auch optisch gefälliger als ihre groben gegossenen Gegenstücke. Gegossene Kipphebel sind jedoch im allgemeinen steifer als kaltgeformte Kipphebel.

Nockenstößel-Kipphebel sind an einem Ende drehbar gelagert, wer­ den an einem Zwischenabschnitt durch eine Nocke hin- und herbe­ wegt und bewegen einen Ventilschaft an dem anderen Ende. Die Ab­ biegung des Kipphebels zwischen seinen Endabschnitten während des Betriebs ist im allgemeinen minimal. Selbst eine geringe Ab­ biegung hat jedoch eine Auswirkung auf den Motorbetrieb. Folg­ lich ist die Steifigkeit eines Kipphebels von wesentlicher Be­ deutung; zum Erreichen des optimalen Motorbetriebs und des opti­ malen Wirkungsgrades ist daher eine Reduzierung der Abbiebung wünschenswert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kaltgeformten Nockenstößel-Kipphebel zu schaffen, welcher steifer ist und sich bei Motorbetrieb wenig biegt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkma­ len des Patentanspruches 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Der erfindungsgemäße Nockenstößel-Kipphebel wird also durch an sich bekannte Kaltformungsverfahren hergestellt. Der Kipphebel weist einen einstückig ausgebildeten Metallkörper auf, welcher nahezu über seine gesamte Länge im Querschnitt eine umgekehrte U-Form hat. Der Körper weist eine obere Wand mit zwei davon ab­ hängenden, konstruktiv integrierten Seitenwänden auf. Der Kipp­ hebelkörper weist eine in einem ersten Endabschnitt ausgebildete Aussparung zur Aufnahme eines oberen Endes eines Hubständers auf, an welchem der Kipphebel drehbar gelagert ist. Ein zweiter Endabschnitt des Kipphebels ist mit einer zweiten Aussparung mit rechteckigem Querschnitt zur Aufnahme eines Endes eines Ventil­ schafts versehen.

Ein Zwischenabschnitt der oberen Wand des Körpers ist im allge­ meinen konvex ausgebildet und ist von den Aussparungen weg nach oben gerichtet. Ein mittlerer Teil des konvexen Abschnitts der oberen Wand weist eine rechteckige Durchgangsöffnung auf, wobei die Länge bzw. Längsabmessung der rechteckigen Öffnung kleiner ist als die Länge des konvexen Abschnitts, so daß sich der kon­ vexe Abschnitt über die rechteckige Öffnung hinaus erstreckt. Die Breite bzw. Querabmessung der rechteckigen Öffnung ist im wesentlichen der Breite der oberen Wand gleich, so daß sich die Öffnung im wesentlichen vollständig von der einen Seitenwand des Kipphebels zu der anderen erstreckt.

Eine in Kontakt mit der Nocke befindliche Walze wird von dem Kipphebelkörper drehbar gelagert und weist eine an der rechtec­ kigen Öffnung freiliegende Umfangsfläche zum Beaufschlagen einer Nocke auf. Die in Kontakt mit der Nocke befindliche Walze ist drehbar an einer von den Seitenwänden des Körpers unterhalb der rechteckigen Öffnung gelagerten Achse angeordnet. Die Walze ist mittels einer Vielzahl von Nadellagern zur Schaffung einer mini­ malen Reibung drehbar an der Achse angeordnet.

Der erste Endabschnitt des Kipphebels ist breiter als der rest­ liche Körper, wobei der Abstand zwischen den Seitenwänden des ersten Abschnitts größer ist als der Abstand zwischen den Sei­ tenwänden des restlichen Körpers. Rippen sind entlang den unte­ ren Kanten der Seitenwände des Körpers an dem Zwischenabschnitt vorgesehen und erstrecken sich von dem ersten Endabschnitt vorgesehen und erstrecken sich von dem ersten Endabschnitt zu dem zweiten Endabschnitt.

Die Querabmessung bzw. der Abstand zwischen den Außenkanten der Rippen ist nicht größer als der maximale Abstand zwischen den Seitenwänden an dem ersten Endabschnitt des Körpers zum Verhin­ dern von gegenseitiger Beeinflussung mit anderen Bauteilen des Motors, mit welchen der Kipphebel verwendet wird. Die Rippen be­ wirken eine zusätzliche Steifigkeit des Kipphebels, wodurch die­ ser an Steifigkeit mit einem gegossenen Kipphebel vergleichbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Teilansicht eines Mechanismus zur Betä­ tigung von Ventilen, mit einem Kipphebel nach der vorlie­ genden Erfindung im Schnitt, mit Teilen im Aufriß;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Kipphebels;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Kipphebels im Aufriß;

Fig. 4 eine Draufsicht des Kipphebels;

Fig. 5 eine Unteransicht des Kipphebels; und

Fig. 6 eine Ansicht des linken Endes des Kipphebels.

Unter Bezugnahme insbesondere auf Fig. 1 ist ein Nockenstößel- Kipphebel mit dem Bezugszeichen 10 versehen und weist einen Endabschnitt auf, welcher an einem Drehpunkt des Kipphebels oder einem sich von einem Zylinderkopf 14 eines Verbrennungskraftmo­ tors nach oben erstreckenden Hubständer 12 angeordnet ist. Der andere Endabschnitt des Kipphebels 10 beaufschlagt ein oberes Ende eines Ventilschaftes 16. Der Ventilschaft erstreckt sich von dem Zylinderkopf 14 über eine darumherum angeordnete schrau­ benförmig gewundene Druckfeder 18, welche gegen den Zylinderkopf und einen an dem Schaft 16 angeordneten Haltering drückend auf­ gesetzt ist, nach oben. Eine obenliegende Nocke 22 beaufschlagt einen Zwischenabschnitt des Kipphebels 10 zum Öffnen und Schließen eines an dem unteren Ende des Ventilschaftes 16 ange­ ordneten Ventils, während der Schaft von dem Kipphebel 10 längs bewegt wird. Öl oder eine andere Schmierflüssigkeit wird zu Schmierzwecken durch einen zentralen Kanal 26 zu einer Zwischen­ fläche des Kipphebels 10 geleitet.

Der Hubständer bzw. der Drehpunkt 12 wird in einer Kammer 28 ei­ nes Zylinders 30 gleitend geführt. Der Ständer 12 wird in der Kammer 28 durch die Flüssigkeit, wie zum Beispiel Öl, unter Druck nach oben gedrückt, wobei die Flüssigkeit durch eine kleine Öffnung 32 von einem Zufuhrkanal 34 hergeleitet wird. Der Ständer 12 kann dadurch bei Drehung der Nocke 22 etwas nachge­ ben. In der Praxis bewegt sich der Ständer 12 an dem hohen Be­ reich der Nocke 22 etwas nach unten zur Schaffung einer Nullein­ stellung für den Kipphebel 10. Die Öffnung 32 ist so groß ausge­ bildet, daß der Austritt von Öl aus der Kammer 28 steuerbar ist zur Steuerung des Öldruckes in der Kammer. Öl kann auch zu Schmierzwecken von dem Kanal 34 nach oben zu der Zwischenfläche des Kipphebels 10 geführt werden.

Unter Bezugnahme insbesondere auf Fig. 2-6 weist der Kipphebel 10 einen kaltgeformten, einstückig ausgebildeten Metallkörper 36 auf, welcher vorzugsweise durch an sich bekannte Kaltformver­ fahren hergestellt wird. Der Körper 36 ist nahezu über seine ge­ samte Länge im Querschnitt im allgemeinen in der Form eines um­ gekehrten U ausgebildet. Er weist eine obere Wand 38 mit davon abhängenden, damit konstruktiv integrierten Seitenwänden 40 und 42 auf. Die Seitenwände 40 und 42 sind an einem Ende nach außen hin konisch erweitert und bilden einen breiten ersten Endab­ schnitt 44 mit einer ersten runden Aussparung 46 zur Aufnahme des oberen runden Endes des Hubständers 12. Eine in der oberen Wand 38 ausgebildete Durchgangsöffnung 48 für Schmiermittel bzw. Öl ist mit der runden Aussparung 46 verbunden und kann ein klei­ nes Reservoir für das zu der Aussparung 46 und dem Hubständer 12 geleitete Öl bilden.

Ein zweiter Endabschnitt 50 des Körpers 36 weist eine zweite Aussparung 52 von im Querschnitt im allgemeinen rechteckiger Form auf. Diese Aussparung wird geprägt zur Aufrechterhaltung der engen Toleranzen bei Aufnahme des oberen Endes des Ventil­ schaftes 16 in der Aussparung. Dieses Zusammenwirken verhindert eine Quer- bzw. seitliche Bewegung des Kipphebels 10 während des Betriebes.

Ein Zwischenabschnitt 54 des Kipphebelkörpers 36 zwischen den Endabschnitten 44 und 50 ist oben im allgemeinen konvex ausge­ bildet. Eine rechteckige Öffnung 56 ist in der oberen Wand 38 im Zwischenabschnitt 54 ausgebildet, wobei sich die Breite bzw. Querabmessung der rechteckigen Öffnung 56 im wesentlichen zwi­ schen den Innenflächen der Seitenwände 40 und 42 erstreckt.

Eine mit der Nocke in Kontakt befindliche Walze 58 ist zwischen den Seitenwänden 40 und 42 des Kipphebels 10 angeordnet und weist eine sich etwas oberhalb der Öffnung 56 erstreckende Um­ fangsfläche auf. Die Walze 58 ist mit einer eine Vielzahl von Nadellagern 62 aufnehmenden zentralen Bohrung 60 versehen. Die Nadellager 62 lagern die Walze 58 drehbar auf einer Achse 64, welche den inneren Laufring für die Nadellager darstellt. Die Achse 64 ist in zwei runden Bohrungen 66 in den Seitenwänden 40 und 42 gelagert, welche axial fluchtend darin ausgebildet sind. Äußere Enden der Bohrungen 66 sind konisch erweitert zur Auf­ nahme von konisch erweiterten Enden der Achse 64. Die konisch erweiterten Enden der Achse können durch Verkerben oder durch einen Schleudervorgang gebildet werden. Das Zusammenwirken der konisch erweiterten Öffnungen und der Achsenden verhindert eine Längs- und Drehbewegung der Achse.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, ist es wichtig, daß ein Kipp­ hebel, insbesondere ein Nockenstößel-Kipphebel, eine größere Steifigkeit von dem einen zu dem anderen Ende hin aufweist. Dies ist wichtig zum Erzielen der absolut minimalen Abbiegung für ma­ ximalen Motorbetrieb und Wirkungsgrad. Zu diesem Zweck ist der kaltgeformte Kipphebel 10 so ausgebildet, daß die Seitenwände 40 und 42 in dem Zwischenabschnitt 54 des Kipphebelkörpers 36 breit sind, um einen größeren Querschnittsbereich des Kipphebels in dem die Öffnung 56 aufweisenden Abschnitt zu erzielen. Somit sind die oberen Kanten der Seitenwände an der Öffnung nach oben geneigt und die unteren Kanten desselben Abschnitts des Kipphe­ bels nach unten geneigt, so daß die Seitenwände in dem Zwischen­ abschnitt breiter sind.

Die obere Wand 38 des Kipphebelkörpers 36 weist ebenfalls darin von der einen Kante der rechteckigen Öffnung 56 zu dem Ende 44 des Kipphebels hin verlängerte Auswölbungen 68 und 70 auf, wie am besten aus Fig. 2 und 4 ersichtlich. Diese tragen ebenfalls zu der Gesamtsteifigkeit des Kipphebels 10 bei, und zwar insbe­ sondere zwischen seinem Zwischenabschnitt 54 und dem Endab­ schnitt 44. Die Auswölbungen 68 und 70 weisen im Querschnitt je­ weils im allgemeinen die Form eines umgekehrten U auf und sind durch einen von einem Ende der rechteckigen Öffnung 56 zu dem Endabschnitt 44 des Kipphebels etwas nach unten geneigten Steg 72 getrennt.

Rippen 74 und 76 sind an den unteren Kanten der Seitenwände 40 und 42 ausgebildet. Die Rippen erstrecken sich von einer Stelle nahe dem ersten Endabschnitt 44 des Kipphebels zu einer Stelle nahe dem zweiten Endabschnitt 50 des Kipphebels. Die maximale Abmessung bzw. der maximale Abstand zwischen den äußeren Enden der Rippen 74 und 76 ist nicht größer als die maximale Abmessung zwischen den Außenflächen der Seitenwände 40 und 42 in dem Endabschnitt 44. Dies ist wichtig zum Verhindern einer gegensei­ tigen Beeinflussung des Kipphebelkörpers und anderer Bauteile des Motors, in welchem der Kipphebel angeordnet ist. Die Rippen 74 und 76 tragen wesentlich zu der Steifigkeit des Kipphebels 10 bei und heben somit diesen Nachteil im allgemeinen auf, welchen kaltgeformte Kipphebel sonst im Vergleich zu gegossenen Kipphe­ beln aufweisen.

Claims (7)

1. Kaltgeformter Nockenstößel-Kipphebel, gekennzeichnet durch einen länglichen, einstückig ausgebildeten Metallkörper (36), welcher nahezu über seine gesamte Länge im Querschnitt in der Form eines umgekehrten U ausgebildet ist, wobei der Kör­ per (36) eine obere Wand (38) und zwei sich davon nach unten erstreckende und damit baulich integrierte Seitenwände (40, 42) aufweist, wobei der Metallkörper (36) eine runde Aus­ sparung (46) in einem ersten Endabschnitt (44) zur Aufnahme eines Endes eines Hubständers (12), an welchem der Kipphebel schwenkbar ausgebildet ist, und eine zusätzliche Aussparung (52) in einem zweiten Endabschnitt (50) zur Aufnahme eines Endes eines Ventilschaftes (16) aufweist, wobei ein Zwischen­ abschnitt (54) des Körpers (36) einen nach oben gerichteten, im allgemeinen konvexen Abschnitt aufweist, wobei die obere Wand in dem konvexen Abschnitt eine Zwischenöffnung (56) be­ sitzt, wobei sich die Öffnung (56) im wesentlichen über die Breite der oberen Wand (38) zwischen den Seitenwänden (40, 42) in dem Zwischenabschnitt (54) erstreckt und von geringerer Länge ist als die Längenausdehnung des konvexen Abschnitts, wobei die Seitenwände (40, 42) axial fluchtende Öffnungen (66) unterhalb der Zwischenöffnung aufweisen,
mit einer sich durch die Seitenwandöffnungen (66) erstrecken­ den und an den Seitenwänden befestigten Achse (64) zum Ver­ hindern einer Längsbewegung der Achse,
mit einer um die Achse (64) angeordneten und sich im wesent­ lichen zwischen den Seitenwänden des Körpers erstreckenden Walze (58),
mit um die Achse (64) und in einer Bohrung der Walze (58) an­ geordneten Lagerelementen (62), wobei die Walze (58) auf der Achse (64) drehbar gelagert ist und ein Abschnitt einer Um­ fangsfläche der Walze (58) an der Zwischenöffnung (56) frei angeordnet ist zum Beaufschlagen einer obenliegenden Nocke (22).

2. Kipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (40, 42) des Körpers (36) an dem ersten Endab­ schnitt (44) weiter voneinander entfernt sind als die Seiten­ wände an dem Zwischenabschnitt (54) und an dem zweiten Endab­ schnitt (50), wobei sich die Rippen von den Seitenwänden nach außen erstrecken, ohne den maximalen Abstand zwischen den Seitenwänden an dem ersten Endabschnitt (44) des Körpers zu überschreiten.

3. Kipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand (38) des Körpers (36) mindestens eine sich von ei­ ner Kante der Zwischenöffnung (56) im wesentlichen zu dem ersten Endabschnitt des Körpers nach oben erstreckende, längliche Auswölbung aufweist.

4. Kipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand (38) des Körpers (36) zwei sich von einer Kante der Zwischenöffnung (56) im wesentlichen zu dem ersten Endab­ schnitt (44) des Körpers (36) nach oben erstreckende, in ei­ nem Abstand voneinander angeordnete, längliche Auswölbungen (68, 70) aufweist.

5. Kipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (54) des Körpers (36) an den unteren Kanten der Seitenwände (40, 42) sich nahe von dem ersten Endabschnitt (44) zu einer Stelle nahe dem zweiten Endabschnitt (50) nach außen erstreckende Rippen (74, 76) aufweist.

6. Kipphebel nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Seitenwände in dem Zwischenabschnitt des Körpers im wesentlichen breiter ausgebildet sind als an den Endabschnitten.

7. Kipphebel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbungen (68, 70) im Querschnitt in etwa umgekehrt U-för­ mig ausgebildet und an einem Ende durch einen nach unten ge­ neigten Steg (72) getrennt sind.