DE4303574C2 - Kipphebelanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kipphebelanordnung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Eine Kipphebelanordnung dieser Art ist aus JP 63-113704 U be­ kannt, wobei die Kipphebelachse parallel zur Nockenwelle durchgehend ausgebildet ist und die einzelnen Kipphebel auf dieser Kipphebelachse so schwenkbar gelagert sind, daß ihre Schwenkachse mit der Längsachse der Kipphebelachse zusammen­ fällt. Hierbei sind nur die die Ventilstößel beaufschlagenden Enden der Kipphebel gekröpft ausgebildet, während das gegen­ überliegende Ende der Kipphebel, das an der Nockenwelle an­ liegt, im wesentlichen senkrecht zur Kipphebel- und Schwenk­ achse liegt. Legt man eine Verbindungslinie zwischen Lager­ stelle des Kipphebels und Kontaktflächen an den gegenüberlie­ genden Enden des Kipphebels, so ergibt sich eine geknickte Linie. Da diese drei die Belastungen beim Betrieb aufnehmenden Punkte nicht auf einer geraden Linie liegen, ergeben sich an der Kontaktfläche zwischen Kipphebel und Nockengleitbahn vor­ zeitige Verschleißerscheinungen. Hinzu kommt, daß ein Tor­ sionsmoment senkrecht zur Schwenkachse der Kipphebel auftritt, wenn diese durch die Nocken der Nockenwelle verschwenkt wer­ den.

Aus der DE-AS 24 42 969 ist ferner eine Kipphebelanordnung für Brennkraftmaschinen mit vier im Zylinderkopf angeordneten Ven­ tilen je Zylinder bekannt, wobei für zwei außen liegende Kipp­ hebel jeweils ein gesonderter Lagerbock vorgesehen ist und für einen zwei Ventile beaufschlagenden, dazwischen angeordneten Kipphebel ein weiterer Lagerbock vorgesehen ist. Die Schwenk­ achsen der beiden äußeren Kipphebel sind dabei schräg zuein­ ander und schräg zu der Schwenkachse des dazwischen angeord­ neten Kipphebels ausgerichtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kipphebelanord­ nung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß ein vor­ zeitiger Verschleiß an der an den Nocken der Nockenwelle an­ liegenden Kontaktfläche der Kipphebel vermieden und ein am Kipphebel auftretendes Torsionsmoment beim Betrieb reduziert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, daß die Schwenkachsen für die Kipphebel geneigt zur Längsachse der Kipphebelachse ausgebil­ det sind und die Kontaktfläche der Kipphebel so ausgerichtet ist, daß sie sich mit zunehmendem Ventilhub zunehmend parallel zur Nockengleitbahn stellt, wird ein beim Verschwenken der Kipphebel auftretendes Torsionsmoment reduziert und zugleich eine Verringerung des Verschleißes an der Kontaktfläche der Kipphebel erreicht, da der Kipphebel nicht mehr derart exzen­ trisch an dem zugeordneten Ventilschaft angreift, wie dies bei der Bauform nach JP 63-113704 U der Fall ist.

Die Schwenkachsen der Kipphebel können als Nebenachsen be­ zeichnet werden, während die Längsachse der Kipphebelachse als Hauptachse bezeichnet werden kann. Durch eine räumliche Nei­ gung dieser beiden Achsen relativ zueinander wird eine Entkop­ pelung von Haupt- und Nebenachse erreicht, wodurch die auftre­ tenden Beanspruchungen reduziert werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weite­ ren Ansprüchen angegeben.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Kipphebelanordnung mit Noc­ kenwelle,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Kipphebelachse mit Zy­ linderkopf senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1,

Fig. 3 einen Abschnitt der Kipphebelachse mit den beiden Lagerabschnitten für zwei Kipphebel,

Fig. 4 einen Kipphebel in Seitenansicht,

Fig. 5 in einer Schnittdarstellung eine Ausgestaltung entsprechend Fig. 3,

Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 mit anderer Ausrichtung der Schwenkachsen der Kipphebel,

Fig. 7 in gleicher Darstellung eine abgewandelte Anordnung,

Fig. 8 eine Draufsicht entsprechend Fig. 1 auf eine andere Ausgestaltung,

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie 14-14 in Fig. 8,

Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie 15-15 in Fig. 8,

Fig. 11 in perspektivischer Darstellung eine Kipphebelachse mit Lagerschale,

Fig. 12 eine Ansicht eines Kipphebels,

Fig. 13 in einem Längsschnitt eine Lagerbuchse für einen Kipphebel, und

Fig. 14 den Kipphebel nach Fig. 12 mit Lagerbuchse nach Fig. 13.

In Fig. 1 und 2 ist mit 2 allgemein eine Vierventil-Brenn­ kraftmaschine mit einem Zylinderkopf 4 und einem Zylinderkopf­ deckel 6 bezeichnet, wobei mit A in Fig. 1 die Achsrichtung der Kurbelachse angedeutet ist. Bei 8 sind in Fig. 2 Verbren­ nungskammern angedeutet, in denen jeweils zwei Einlaßventile 10 und zwei Auslaßventile 12 angeordnet sind. In dem von dem Zylinderkopfdeckel 6 umschlossenen Raum 14 ist eine Kipphe­ belanordnung 16 zum Betätigen der Einlaßventile 10 und der Auslaßventile 12 neben einer Nockenwelle 18 angeordnet, die in Lagern 20 am Zylinderkopf 4 drehbar gelagert ist. Mit 22 sind Einlaßnocken für die Einlaßventile und mit 24 Auslaßnocken für die Auslaßventile bezeichnet. Mit 26 sind in Fig. 1 und 2 am Zylinderkopf angeformte Lagerböcke bezeichnet, durch die eine Bohrung 28 zum Einsetzen der Zündkerzen 34 führt. Hülsen 32 mit einer Bohrung 30 sind jeweils in die etwa in der Mitte einer Verbrennungskammer 8 angeordneten Bohrungen 28 einge­ setzt. Seitlich sind in den Lagerböcken 26 quer zur Bohrung 28 verlaufende Lagerausnehmungen 36-1 und 36-2 zur Aufnahme einer Kipphebelachse 38 ausgebildet, wobei die einzelnen Kipphebel­ achsen 38 mit ihrer Längsachse 38C miteinander fluchten. Diese Längsachse 38C der Kipphebelachsen 38 liegt parallel zur Läng­ sachse 18C der Nockenwelle 18.

Über den Lagerausnehmungen 36-1 und 36-2 sind Lagerschalen 40 (Fig. 11) angeordnet, die bei 46 mit den Lagerböcken 26 ver­ schraubt werden. Diese Lagerschalen 40 sind mit einer quer zur Lagerachse verlaufenden Bohrung 42 zur Aufnahme der Hülse 32 versehen. Die Lagerausnehmungen in den Lagerschalen 40 sind mit 44-1 und 44-2 in Fig. 2 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine Kipphebelachse 38, auf der zwei Kipphebel 48-1 und 48-2 (Fig. 5) verschwenkbar gelagert sind. Mit 62-1 und 62-2 sind die zur Längsachse 38C konzentrischen Lagerab­ schnitte der Kipphebelachse 38 bezeichnet, die in den Lager­ ausnehmungen 36-1 und 36-2 der Lagerböcke und den Lagerausneh­ mungen 44-1 und 44-2 der Lagerschalen 40 liegen. Mit 56-1 und 56-2 sind die zylindrischen Lagerabschnitte für die beiden nebeneinander liegenden Kipphebel 48 bezeichnet, wobei die Längsachsen 56C-1 und 56C-2 dieser Lagerabschnitte räumlich geneigt zu der Längsachse 38C der Kipphebelachse 38 liegen, wie aus den Fig. 3 und 5 hervorgeht. Die Neigungswinkel sind in Fig. 3 und 5 mit α1 bis α4 bezeichnet.

Ein Kipphebel 48 weist eine Lagerbohrung 50 (Fig. 4) mit einer Bohrungsachse 50C auf, wobei die gegenüberliegenden Kontakt­ flächen des Kipphebels mit 52 und 54 bezeichnet sind.

Zwischen den beiden Lagerabschnitten 56-1 und 56-2 der Kipp­ hebelachse 38 ist ein Abstandhalter 58 ausgebildet, dessen Seitenflanken 58Z und 58Y senkrecht zu den Achsen 56C der La­ gerabschnitte 56 liegen. Mit 60-4 und 60-3 sind die äußeren Schultern der Lagerabschnitte am Übergang zum Lagerabschnitt 62 der Kipphebelachse 38 bezeichnet.

Der exzentrisch zur Längsachse 38C angeordnete Abstandhalter 58 weist eine schmälere Seite 58W und eine gegenüberliegende, breitere Seite 58X auf, wobei die Seitenflanken 58Z und 58Y schräg zu der Mittellinie P liegen.

Mit 60-1 und 60-2 sind die Absätze zwischen Abstandshalter 58 und Lagerabschnitten 56-1 und 56-2 bezeichnet, deren Längsach­ sen 56C-1 und 56C-2 mit den Kipphebelschwenkachsen 50C-1 und 50C-2 zusammenfallen.

In Fig. 3 sind mit 56W-1 und 56W-2 lediglich die Seiten der Lagerabschnitte 56 bezeichnet, die parallel zu den gegen­ überliegenden Seiten 56X-1 und 56X-2 liegen.

In der Ruhestellung liegt beispielsweise die Kontaktfläche 52 eines Kipphebels 48 zur Nockengleitbahn des zugeordneten Noc­ kens 22 etwas geneigt, jedoch ist in diesem Ausgangszustand noch kein Flächendruck vorhanden. Wenn der Kipphebel 48 dann um seine Achse 50C bzw. die Achse 56C des Lagerabschnitts 56 auf der Kipphebelachse 38 verschwenkt wird, stellt sich die Kontaktfläche 52 zunehmend parallel zur Nockengleitbahn des zugeordneten Nockens 22, so daß bei auftretendem Flächendruck durch die verbesserte Anlage ein vorzeitiger Verschleiß ver­ hindert wird. Durch die Schrägstellung der Kipphebelschwenk­ achse 50C zur Längsachse 38C der Kipphebelachse 38 wird auch ein Verwindungs- bzw. Torsionsmoment am Kipphebel 48 bei sei­ ner Schwingbewegung auf ein Minimum reduziert, wodurch der Kipphebel leichter ausgebildet werden kann.

Wie aus Fig. 5 ableitbar, ist es vorteilhaft, die Kontaktflä­ che 52 des Kipphebels 48 parallel zur Längsachse 50C des Kipp­ hebels 48 auszulegen.

Es ist möglich, die Neigung der Längsachsen 56C der Lagerab­ schnitte 56 zur Längsachse 38C der Kipphebelachse 38 nur in einer horizontaler Ebene vorzusehen, wie dies aus Fig. 2 ab­ leitbar ist. Diese Schrägstellung der Schwenkachsen der Kipp­ hebel zur Längsachse der Kipphebelachse kann auch in einer räumlichen Richtung vorgesehen werden, das heißt eine Schräg­ stellung in horizontaler und vertikaler Richtung, wie dies aus den Fig. 5 und 6 ableitbar ist.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf der zylindri­ schen, mit einer durchgehenden Bohrung versehenen Kipphebel­ achse 78 Lagerbuchsen 101 aufgesteckt sind, die an der Seiten­ wand der Lagerschale 40 bzw. des Lagerbocks 26 anliegen. Mit 78C ist die Längsachse der Kipphebelachse 78 in Fig. 8 be­ zeichnet. Die im einzelnen in Fig. 13 und 14 wiedergegebenen Lagerbuchsen 101 weisen eine zylindrische Außenfläche auf, so daß die Seiten 101a-1 und 101a-2 parallel zueinander liegen, wie Fig. 13 zeigt. Die Längsachse dieser zylindrischen Außen­ umfangsfläche ist mit 101c bezeichnet und sie fällt mit der Schwenkachse 98C der Bohrung 98 des in Fig. 12 wiedergegebenen Kipphebels 90 zusammen, der einen Mittelteil 92 und gegenüber­ liegende Kontaktflächen 94 und 96 aufweist. Die Stirnseiten 101e-1 und 101e-2 der Lagerbuchsen 101 liegen schräg zu der Längsachse 101c und senkrecht zu einer Bohrungsachse 100c, die in einem Winkel β1 schräg zur Achse 101c liegt. Entsprechend verläuft die Bohrung 100 der Lagerbuchse 101 schräg zur zylin­ drischen Außenumfangsfläche der Lagerbuchse. Die Winkel α und β1 bzw. β2 sind gleich.

In Fig. 8 sind mit 10-1 und 10-2 Ventile bezeichnet, von denen eines in Fig. 9 mit einem Ventilschaft 10f in Verbindung mit einem Kipphebel 90 entsprechend den Fig. 12 bis 14 wiedergege­ ben ist. Die Nockengleitbahn ist mit 22f bzw. 24f an den Noc­ ken 22 und 24 bezeichnet. Die Bezugszeichen 184, 190 und 192 in Fig. 9 beziehen sich auf den Nockenmechanismus für ein Aus­ laßventil 12.

Fig. 10 und 11 zeigen im Einzelnen den Lageraufbau für eine Kipphebelachse 78, die in die Bohrung 100 einer Lagerbuchse 101 (Fig. 14) eingesetzt wird. Ansonsten entsprechen die Be­ zugszeichen 10 und 11 den schon in Fig. 1 und 2 verwendeten.

Claims (4)

1. Kipphebelanordnung für die Betätigung der Ein- und Aus­ laßventile einer Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle (18), deren Nocken (22) direkt auf nebenein­ ander auf einer gemeinsamen Kipphebelachse (38) schwenk­ bar gelagerte Kipphebel (48) einwirken, die quer zur Schwenkrichtung gekröpft ausgebildet sind, wobei die Längsachse (38C) der Kipphebelachse (38) parallel zur Längsachse (18C) der Nockenwelle (18) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (50C) für die Kipphebel (48) ge­ neigt zur Längsachse (38C) der Kipphebelachse (38) ausge­ bildet sind und die Kontaktfläche (52) der Kipphebel so ausgerichtet ist, daß sie sich mit zunehmendem Ventilhub zunehmend parallel zur Nockengleitbahn stellt.

2. Kipphebelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Lagerabschnitten (56) ein zur Längsachse (38C) der Kipphebelachse (38) exzentrisch an­ geordneter Abstandshalter (58) vorgesehen ist, dessen Seitenflächen senkrecht zu den Schwenkachsen (50C) für die Kipphebel verlaufen.

3. Kipphebelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine zylindrische Kipphebelachse (78) zylin­ drische Lagerbuchsen (101) aufgesteckt sind, wobei die Längsachsen (98) von deren Aufnahmebohrungen für die Kipphebelachse (78) schräg zu den Längsachsen (101C) der Lagerbuchsen (101) verlaufen.

4. Kipphebelanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebelachse (38, 78) mit einer durchgehenden axia­ len Bohrung versehen ist.