Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel, insbesondere Rollenschlepphebel oder Kipphebel,
für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit an einer Nockenwelle angeordneten,
jeweiligen Schlepphebeln zugeordneten Nocken, wobei der Schlepphebel einen
Schlepphebelkörper und wenigstens eine an dem Schlepphebelkörper drehbar gelagerte
Rolle aufweist, wobei sich der Schlepphebel an einem Lager sowie einem
Ventilbetätigungselement eines zu betätigenden Ventils abstützt und eine jeweilige Nocke
sich auf der Rolle abwälzend den Schlepphebel mit einer Kraft beaufschlagt, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen
eines Schlepphebels, insbesondere Rollenschlepphebels oder Kipphebels, für einen
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, wobei der Schlepphebel einen Schlepphebelkörper
aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
Bei Ventiltrieben von Verbrennungsmotoren werden zur Verminderung von Reibung in
beteiligten Teilen zunehmend Schlepphebel in Form von Rollenschlepphebeln für eine
Ventilbetätigung eingesetzt, wie sie beispielsweise aus der DE 43 05 759 A1 bekannt sind.
Hierbei geht der Trend zum kostengünstigen Blechschlepphebel, wobei sich jedoch bei
höheren Beanspruchungen gegenüber Feinguß- oder Schmiedehebeln gewisse
Verwendungseinschränkungen aus Steifigkeitsgründen ergeben.
Aus der DE 196 18 417 A1 ist ein Betätigungshebel für eine mit Mehrventiltechnik
ausgerüstete Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein Schlepp- oder Kipphebel beschrieben
wird, welcher gabelförmig ausgebildet ist und als spanlos geformtes Blechteil hergestellt
wird. Hierbei ist der Kipphebel einstückig und an einer Seite offen U-förmig ausgebildet.
Die EP 0 573 674 B1 beschreibt einen Kipphebel, welcher durch Stanzen einer Metallplatte
zu einem Kipphebelkörper mit U-förmigen Profil und Falten des Kipphebelkörpers derart,
daß die Seitenwände parallel zueinander ausgerichtet sind, hergestellt wird.
Aus der DE 196 31 653 A1 ist ein Kipphebel für eine Ventilsteuerung einer
Brennkraftmaschine bekannt, wobei der Kipphebel aus einem gestanzten, tiefgezogenen
und anschließend wärmebehandelten Tiefziehblech hergestellt ist. Hierbei besteht der
Kipphebel aus einem einzigen Tiefziehblech, dessen Konturen und Aussparungen
ausgestanzt werden. Anschließend erfolgt eine Umformung des Tiefziehbleches, bei der
zwei Seitenteile senkrecht abgebogen werden.
Die GB 2 020 389 A offenbart einen Kipphebel für einen Ventiltrieb einer
Brennkraftmaschine welcher aus einem Blechstreifen durch Biegen zu einem U-förmigen
Profil hergestellt wird.
Die DE 39 29 486 A1 beschreibt einen Nockenstößel-Kipphebel, welcher einstückig
ausgebildet und mittel Kaltumformung hergestellt wird. Einen ähnlichen Kipphebel
beschreiben die JP 64-22801, die JP 63-75305, die JP 2-75707 und die US 5 016 582,
wobei der Schlepphebelkörper aus einem Teil zu einem im wesentlichen U-förmigen Profil
gebogen ist. Weitere einstückige Kipphebel sind beispielsweise aus der JP 1-1667404, der
JP 48-3763 und der US 2 926 645 bekannt.
Derartige Schlepphebel, bei denen der Kipphebelkörper einstückig aus einem einzigen Teil
mittels entsprechender Biegeverfahren hergestellt ist, haben den Nachteil, daß der Bereich
zwischen den Seitenteilen des Schlepphebelkörpers aus demselben dünnwandigen Material
wie die Seitenteile selbst gefertigt sind, was ebenfalls zu mechanisch schwachen Stellen
führen kann, an denen eine Kraft in den Schlepphebel eingeleitet wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlepphebel der
obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile
überwunden werden und ein stabiler Kipphebel bei geringem Fertigungs- und
Kostenaufwand zur Verfügung gestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schlepphebel der o.g. Art mit den in
Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren zum Herstellen eines
Schlepphebels der o.g. Art mit den in Anspruch 16 angegebenen Verfahrensschritten gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Für eine gute und sichere Lagerung ist das lagerseitige Verbindungselement an einem
ruhenden Drehpunkt als Lager angeordnet, wobei bevorzugt das lagerseitige
Verbindungselement als Buchse ausgebildet ist, welche eine Schlepphebelachse umgreift.
Zum Lagern auf einem als Abstützelement ausgebildeten Lager ist das lagerseitige
Verbindungselement bevorzugt als Bolzen und das Lager mit einer offenen Halbschale zum
Lagern des Bolzens ausgebildet ist.
Zum Lagern auf einem als Abstützelement mit Kugelkopf ausgebildeten Lager ist in
besonders bevorzugter Weise das lagerseitige Verbindungselement als Halbkugelkalotte
ausgebildet.
Ein besseres dynamisches Ventiltriebsverhalten und eine Möglichkeit der Schlepphebel-Seitenführung
erzielt man dadurch, daß die Seitenteile im Bereich der Rolle derart
ausgebildet sind, daß sie die Rolle überragen und die Nocke zwischen den Seitenteilen auf
der Rolle läuft. Dies erhöht ferner zusätzlich die mechanische Festigkeit des Schlepphebels
im Bereich der Rolle.
Ein einfaches umgreifen des Nockens mit entsprechender Seitenführung erzielt man
dadurch, daß die Seitenteile im Bereich der Rolle in Richtung Nocken verbreitert ausgebildet
sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Schlepphebel ein
Blechschlepphebel und sind die Seitenteile ausgestanzte Metallteile, insbesondere
Blechteile.
Bei einem Verfahren der o.g. Art sind erfindungsgemäß folgende Schritte vorgesehen:
(a) Ausstanzen von zwei Seitenteilen und (b) Verbinden der beiden Seitenteile mittels wenigstens einem biegesteifen
Verbindungselement.
Dies hat den Vorteil, daß sich eine verbesserte Steifigkeit ergibt, da die
Verbindungselemente separate Teile sind, welche an Kraftübertragungsstellen mit
entsprechender Quer-Biegesteifigkeit die Gesamtsteifigkeit entsprechend erhöhen. Da diese
beispielsweise nicht mittels Tiefziehen oder einer anderen Biegebehandlung hergestellt sind,
tritt keine entsprechende Schwächung der mechanischen Festigkeit durch Biegestellen auf.
Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung erzielt man dadurch, daß in Schritt
(a) aus einem Blechstreifen ausgestanzt wird.
Zweckmäßigerweise erfolgt in Schritt (b) das Verbinden mittels Verpressen, Vernieten oder
Verschweißen.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Schlepphebels,
- Fig. 2
- eine Aufsicht des Schlepphebels von Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Seitenansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Schlepphebels,
- Fig. 4
- eine Seitenansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Schlepphebels,
- Fig. 5
- eine Aufsicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Schlepphebels und
- Fig. 6
- eine Aufsicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Schlepphebels
Die verschiedenen in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen eines
erfindungsgemäßen Schlepphebels 10 sind in einem Ventiltrieb für eine nicht dargestellte
Brennkraftmaschine integriert. Hierbei ist eine Nockenwelle 12 mit entsprechenden Nocken
14 vorgesehen, welcher auf eine Rolle 16 des Schlepphebels 10 wirkt. Der Nocken ist dabei
in bekannter Weise derart ausgebildet, daß bei Drehung der Nockenwelle 12 zyklisch eine
Kraft von dem Nocken 14 auf den Schlepphebel 10 ausgeübt wird.
Der Schlepphebel 10 stützt sich an einer Lagerseite 18 auf einem Lager 20 (Fig. 3 und 4)
ab. An einer der Lagerseite 18 gegenüberliegenden Ventilseite 21 des Schlepphebels 10
wirkt dieser auf einen Ventilschaft 22 eines ansonsten nicht näher dargestellten Ventils,
welches in Schließrichtung von einer Feder 24 mit Kraft beaufschlagt wird. Bei der Drehung
der Nockenwelle 12 wälzt sich der Nocken 14 auf der Rolle 16 des Schlepphebels ab, wobei
durch die asymmetrische Kontur des Nockens 14 eine zyklische Kraft derart auf den
Schlepphebel einwirkt, daß dieser zyklisch um eine Schlepphebelachse 26 verschwenkt wird
und dadurch gegen die Kraftwirkung der Feder 24 auf den Ventilstößel 22 drückt und so das
Ventil öffnet.
Der erfindungsgemäße Aufbau des Schlepphebels 10 ist insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich.
Zwei separate Seitenteile oder Seitenstege 28 sind durch drei biegesteife
Verbindungselemente 30, 32 und 34 miteinander fest, beispielsweise mittels Vernieten,
Verschweißen oder Verpressen, verbunden.
Ein erstes Verbindungselement 30 an der Lagerseite 18 ist beispielsweise in Form einer
Buchse ausgebildet (Fig. 1), welche um die Schlepphebelachse 26 greift und somit ein
entsprechendes Lager für den Schlepphebel schafft. In einer anderen bevorzugten
Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist das erste Verbindungselement 30 als Bolzen ausgebildet,
welcher auf einem Abstützelement bzw. dem Lager 20 mit entsprechend oben offener
Halbschale gelagert ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das
erste Verbindungselement 30 als Halbkugelkalotte zur Lagerung auf einem Abstützelement
mit Kugelkopf 36 ausgebildet.
Ein zweites Verbindungselement 32 ist in einem mittleren Abschnitt des Schlepphebels 10
angeordnet und als Bolzen ausgebildet. Auf diesem Bolzen ist drehbar die Rolle 16 gelagert.
Ein drittes Verbindungselement 34 ist an der Ventilseite 21 angeordnet und als Bolzen
ausgebildet. Dieser liegt mit einem Drehpunkt, welcher als Kontaktkontur und insbesondere
Wälzradius ausgebildet ist, auf dem Ventilschaft 22 auf. An der Lagerseite 21 des
Schlepphebels 20 umschließen die Seitenwände 28 beidseitig den Bolzen 34, wodurch eine
Hebelführung zur Verfügung steht, und sind derart gekröpft ausgebildet, daß sich der
Abstand zwischen den Seitenwänden 28 an den Ventilschaft 22 anpaßt.
Die weiteren bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Fig. 5 und 6 unterscheiden sich
von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, daß im Bereich der Rolle 16 die
Seitenteile 28 in Richtung des Nockens 14 erhöht ausgebildet sind, so daß die Seitenteile 28
beidseits in eine Kontur des Nockens 14 hineinragen. Der Nocken 14 ist dabei teilweise
zwischen den beiden Seitenteilen 28 des Schlepphebels 10 angeordnet. Auf diese Weise ist
eine Erhöhung der Schlepphebelsteifigkeit im Bereich der Kraftbeaufschlagung durch den
Nocken 14 und eine seitliche Führung zur Verfügung gestellt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist dabei wenigstens ein vorbestimmter Abschnitt
wenigstens eines Seitenteiles nach außen gebogen, so daß dieser teilweise den Nocken 14
umgreift. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Nocken 14 eine größere Breite hat
als die Rolle 16, so daß der Nocken an wenigstens einer Seite über die Rolle 16 hinaus steht
(Fig. 6).
Zusammenfassend stellt der erfindungsgemäße Schlepphebel 10 unter Beibehaltung von
steifen Seitenteilen 28 eine stabile Anordnung zur Verfügung. Hierbei sind die bei
herkömmlichen, beispielsweise U-förmigen Blech-Schlepphebeln biegeweichen Blechpartien
zwischen den Seitenteilen durch entsprechende biegesteife Verbindungselement ersetzt. Da
gerade über diese Verbindungselement Belastungskräfte in den Schlepphebel eingeführt
werden, ergibt sich eine Verbesserung bzw. Erhöhung der mechanischen Steifigkeit.