WO2014206403A1 - Kipphebel - Google Patents

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WO2014206403A1
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rocker arm
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longitudinal
crossbar
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Andreas GRÖTSCH
Claudia Zielinski
Joachim Seitz
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/181—Centre pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers
    • F01L2305/02—Mounting of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/02—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M9/00—Lubrication means having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M7/00
    • F01M9/10—Lubrication of valve gear or auxiliaries
    • F01M9/107—Lubrication of valve gear or auxiliaries of rocker shaft bearings

Definitions

  • the invention relates to a rocker arm made of sheet steel, in particular for a valve train of an internal combustion engine, with two integrally connected by a crossbar side walls, each have a bearing eye for at least indirectly pivotable support on a tilting center in the region of its longitudinal center, on the one hand at a first end the rocker arm, sitting on a lower side of the crossbar, a contact area for a gas exchange valve and on the other hand, at a second end of the rocker arm, the side walls are bridged by a cam contact surface.
  • a generic rocker arm is disclosed in DE 10 2005 046 897 A1. This is seen in plan view double cranked and builds in particular in the region of its longitudinal center at the bearing eyes wide.
  • the rocker arm consists of two laterally offset longitudinal sections, the first longitudinal section starting from the first end and having the contact region, which second longitudinal section consists of a first subsegment in the bearing eyes and a second subsegment in the second end is formed with the cam abutment surface, wherein the longitudinal sections are connected by two co-cranked side wall portions, wherein the side walls in the second longitudinal portion have a continuous unausgebaucht- geradwandigen, orthogonal to the axis of rotation of the bearing eyes aligned course and wherein the side walls at its top by the crossbar are connected.
  • the toggle lever in addition to its particularly preferred application in a valve train of a low-volume internal combustion engine (moped, motorcycle, auxiliary or gardening machine engine, etc.), can also be used in a pump drive or compressor.
  • the rocker arm can also consist of another lightweight material such as plastic, fiber-reinforced or particle-reinforced, or a sheet-plastic composite.
  • the rocker arm preferably has in cross-section an inverted U-profile, which guarantees good rigidity, in particular by virtue of its at least largely closed transverse beams. However, it can also have an H-like design.
  • the lever is simply constructed by the only unique and rectified cranking of the rocker arm and, if necessary, also shorter than the lever according to the prior art can be displayed. Due to its narrow and straight presentation in the second longitudinal section, the lever is comparatively light and simple.
  • the scope of the invention relates to a solution in which in the bearing eyes a piece of pipe, for example, is attached. Via a welded or press connection, via which pipe section of the rocker arm is then pivotally movable on the axis. Alternatively, the rocker arm can sit over its bearing eyes directly on its tilting center. Under tilting center is also a bearing block to understand.
  • the pipe section and the overlying first sub-segment of the second longitudinal section are provided with at least one formed as a bore or window lubricant passage for oil mist or oil.
  • the window can be perforated or drilled.
  • lubricant can be pumped across the axle. Due to the claim for the most part closed and smooth-walled design of the overhead crossbeam, the rocker arm has a good rigidity and is particularly easy to manufacture. However, should it continue to be necessary to save mass, the crossbeam may also be provided with recesses, for example, in the region of its tilting ends.
  • cam contact surface on the second end of the rocker arm on a pin rotatably mounted roller is provided.
  • it is intended to be a sliding surface connected to the side walls, which optionally may be provided with a separate wear protection layer and possibly also formed as a separate part.
  • FIG. 3 shows a cross section through the rocker arm in the region of its bearing eyes.
  • rocker arm 1 made of sheet steel. This is intended for a valve train of a low-cost internal combustion engine.
  • the rocker arm 1 has two integrally connected by an overhead crossbar 2 side walls 3. These are provided in the region of their longitudinal center with a respective bearing eye 4. In the bearing eyes 4 sits firmly a pipe section 16 which projects beyond the side walls 3. About the pipe section 16 of the rocker arm 1 is verkippbeweglich on an axis, not shown storable.
  • the last-mentioned pipe section 16 and the overlying first sub-segment 12 of the second longitudinal section 1 1 are each provided with a window-like lubricant passage 17, 20.
  • lubricating oil can escape from oil mist or from a direct flow of oil (gating, channel) to the axle mounting.
  • the rocker arm 1 At a first end 5 of the rocker arm 1, on an underside 19 of the crossbar 2, sits a contact area 6 for a gas exchange valve.
  • This contact region 6 is present as a dome with a bore 18 with a thread.
  • a Nicoinstellschraube In the bore 18 a Popestellschraube is mounted.
  • the side walls 3 At a second end 7 of the rocker arm 1, the side walls 3 are bridged by a cam contact surface 8. This is available as a roller bearing roller, which runs on a bolt 15 which is fixed in the side walls 3.
  • the rocker arm 1 Seen in plan view (see Fig. 1), the rocker arm 1 consists of two mutually laterally offset longitudinal sections 10, 1 1st
  • the first longitudinal section 10 extends from the first end 5 and has and the contact region 6.
  • the second, connected thereto longitudinal section 1 1 is composed of a first subsegment 12 at the bearing eyes 4 and a second subsegment 13 at the second end 7 with the cam
  • the longitudinal sections 10, 11 are connected by two side wall regions 14 bent in the same direction.
  • the side walls 3 have a continuous, straight-walled, straight course oriented orthogonally to the axis of rotation of the bearing eyes 4.
  • the crossbar 2 covers the role 8 as far as possible. It is, as can be seen best from Figure 1, from the first to the second end 5, 7, except for the aforementioned bore 18 in the first longitudinal section 10 and the lubricant passage 17 in the first subsegment 12 of the second longitudinal section 1 1, continuously closed and shown largely smooth-walled. List of Reference Numbers) Rocker Arm

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Kipphebel (1) aus Stahlblech, mit zwei durch einen Querbalken (2) einteilig verbundenen Seitenwänden (3), die im Bereich ihrer Längsmitte je ein Lagerauge (4) zur Abstützung auf einem Kippzentrum aufweisen, wobei einerseits an einem ersten Ende (5) des Kipphebels (1), an einer Unterseite (19) des Querbalkens (2), ein Kontaktbereich (6) für ein Gaswechselventil sitzt und andererseits an einem zweiten Ende (7) des Kipphebels (1) die Seitenwände (3) von einer Nockenanlauffläche (8) überbrückt sind, wobei der Kipphebel (1) aus zwei zueinander lateral versetzten Längsabschnitten (10, 11) besteht, wobei der erste Längsabschnitt (10) von dem ersten Ende (5) ausgeht und den Kontaktbereich (6) hat, welcher zweite Längsabschnitt (11) aus einem ersten Untersegment (12) bei den Lageraugen (4) und einem zweiten Untersegment (13) bei dem zweiten Ende (7) mit der Nockenanlauffläche (8) gebildet ist, wobei die Längsabschnitte (10, 11) durch zwei gleichsinnig gekröpfte Seitenwandbereiche (14) verbunden sind, wobei die Seitenwände (3) bei dem zweiten Längsabschnitt (11) einen durchgehend unausgebaucht-geradwandigen, orthogonal zur Drehachse der Lageraugen (4) ausgerichteten Verlauf haben und wobei die Seitenwände (3) an ihrer Oberseite (9) durch den Querbalken (2) verbunden sind.

Description

Kipphebel
Die Erfindung betrifft einen Kipphebel aus Stahlblech, insbesondere für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit zwei durch einen Querbalken einteilig verbundenen Seitenwänden, die im Bereich ihrer Längsmitte je ein Lagerauge zur zumindest mittelbaren verschwenkbeweglichen Abstützung auf einem Kipp- Zentrum aufweisen, wobei einerseits an einem ersten Ende des Kipphebels, an einer Unterseite des Querbalkens, ein Kontaktbereich für ein Gaswechselventil sitzt und andererseits an einem zweiten Ende des Kipphebels die Seitenwände von einer Nockenanlauffläche überbrückt sind. Ein gattungsgemäßer Kipphebel geht aus der DE 10 2005 046 897 A1 hervor. Dieser ist in Draufsicht gesehen zweifach gekröpft und baut insbesondere im Bereich seiner Längsmitte bei den Lageraugen breit.
Aufgrund der zweifachen Kröpfung des Kipphebels, welche insbesondere in dessen Längsabschnitt bei der Nockenanlauffläche sehr stark ist, ist der Fertigungsaufwand erhöht und es besteht die Gefahr von Rissbildung etc. im Kröpfungsbereich. Zudem wird festgestellt, dass sich ein derartiges Design nur schwerlich bei vergleichsweise kurzen Abständen zwischen Gaswechselventil und Nocken implementieren lässt und dass es aufgrund der breiten Gestaltung des Kipphebels unter Umständen zur Kollision mit Umgebungsteilen des Zylinderkopfes wie Kerzenschächten, Kanälen, Lagerstegen, Einspritzdüsen etc. kommen kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kipphebel zu schaffen, bei welchem die o. g. Nachteile eliminiert sind und der sich insbesondere leicht und extrem kostengünstig fertigen lässt sowie nur wenig Bauraum beansprucht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kipphebel aus zwei zueinander lateral versetzten Längsabschnitten besteht, wobei der erste Längsabschnitt von dem ersten Ende ausgeht und den Kontaktbereich hat, welcher zweite Längsabschnitt aus einem ersten Untersegment bei den Lager- äugen und einem zweiten Untersegment bei dem zweiten Ende mit der Nockenanlauffläche gebildet ist, wobei die Längsabschnitte durch zwei gleichsinnig gekröpfte Seitenwandbereiche verbunden sind, wobei die Seitenwände bei dem zweiten Längsabschnitt einen durchgehend unausgebaucht- geradwandigen, orthogonal zur Drehachse der Lageraugen ausgerichteten Verlauf haben und wobei die Seitenwände an ihrer Oberseite durch den Querbalken verbunden sind.
Somit liegt ein Kipphebel ohne die eingangs aufgeführten Nachteile vor. Ggf. kann der Kipphebel, neben seiner besonders bevorzugten Anwendung in ei- nem Ventiltrieb einer geringvolumigen Brennkraftmaschine (Moped, Motorrad, Hilfs- oder Gartengerätemotor usw.), auch in einem Pumpentrieb oder Verdichter eingesetzt werden.
Anstelle der Blechausbildung kann der Kipphebel auch aus einem anderen Leichtbauwerkstoff wie Kunststoff, auch faser- oder partikelverstärkt, oder einem Blech-Kunststoffverbund bestehen.
Der Kipphebel hat vorzugsweise im Querschnitt ein umgekehrtes U-Profil, das insbesondere durch dessen zumindest weitestgehend geschlossenen Querbal- ken eine gute Steifigkeit garantiert. Er kann jedoch auch eine H-ähnliche Gestaltung aufweisen.
Der Fachmann erkennt, dass durch die nur einmalige sowie gleichgerichtete Kröpfung des Kipphebels Letztgenannter einfach baut und ggf. auch kürzer als der Hebel nach dem Stand der Technik darstellbar ist. Aufgrund dessen schmaler und gerader Darstellung im zweiten Längsabschnitt baut der Hebel vergleichsweise leicht und simpel. Der Schutzbereich der Erfindung betrifft eine Lösung, bei welcher in den Lageraugen ein Rohrstück bspw. über eine Schweiß- oder Pressverbindung befestigt ist, über welches Rohrstück der Kipphebel dann auf der Achse verschwenkbeweglich verläuft. Alternativ kann der Kipphebel über dessen Lageraugen direkt auf seinem Kippzentrum sitzen. Unter Kippzentrum ist auch ein Lagerbock zu verstehen.
Einfache Maßnahmen einer Schmierung der Lagerung des Kipphebels sind Gegenstand eines weiteren Unteranspruchs. Demnach sind das Rohrstück sowie das darüber liegende erste Untersegment des zweiten Längsabschnitts mit wenigstens einem als Bohrung oder Fenster ausgebildeten Schmiermitteldurchtritt für Ölnebel oder Öl versehen. Das Fenster kann gelocht oder gebohrt sein. Alternativ kann Schmiermittel über die Achse herangeleitet werden. Aufgrund der unteranspruchsgemäß vorgeschlagenen weitestgehend geschlossenen und glattwandigen Ausbildung des obenliegenden Querbalkens hat der Kipphebel eine gute Steifigkeit und ist besonders einfach fertigbar. Sollte es jedoch weiter notwendig sein, Masse zu sparen, so kann der Querbalken auch mit Aussparungen bspw. im Bereich seiner Kippenden versehen sein.
Als Nockenanlauffläche am zweiten Ende des Kipphebels ist eine auf einem Bolzen drehbar gelagerte Rolle vorgesehen. Alternativ ist an eine mit den Seitenwänden verbundene Gleitfläche gedacht, die ggf. mit einer separaten Verschleißschutzschicht versehen und ggf. auch als separates Teil ausgebildet sein kann.
Des Weiteren ist es in Fortbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Kontaktbereich am ersten Ende des Kipphebels als einteilig aus dem Querbalken geformten Zylinderansatz darzustellen, welcher optional mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Ventilspieleinstellglieds wie einer gekonterten Schraube vorgesehen ist. Alternativ, und dies ist die kostengünstigere, für eine Vielzahl von Kleinmotoren ausreichende Variante, liegt der Kontaktbereich unausgeformt glattflächig vor. Zur Zeichnung: · Figur 1 zeigt den Kipphebel in Draufsicht;
• Figur 2 zeigt den Kipphebel in Seitenansicht und
• Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kipphebel im Bereich dessen Lageraugen.
Dargestellt ist ein Kipphebel 1 aus Stahlblech. Dieser ist für einen Ventiltrieb einer Low-Cost-Brennkraftmaschine vorgesehen. Der Kipphebel 1 hat zwei durch einen oben liegenden Querbalken 2 einteilig verbundene Seitenwände 3. Diese sind im Bereich ihrer Längsmitte mit je einem Lagerauge 4 versehen. In den Lageraugen 4 sitzt fest ein Rohrstück 16, welches die Seitenwände 3 überragt. Über das Rohrstück 16 ist der Kipphebel 1 verkippbeweglich auf einer nicht dargestellten Achse lagerbar.
Letztgenanntes Rohrstück 16 sowie das darüber liegende erste Untersegment 12 des zweiten Längsabschnitts 1 1 sind jeweils mit einem fensterartigen Schmiermitteldurchtritt 17, 20 versehen. Somit kann im Betrieb Schmieröl aus Ölnebel oder von einem direkten Ölfluss (Anspritzung, Kanal) zu der Achslage- rung gelangen.
An einem ersten Ende 5 des Kipphebels 1 , an einer Unterseite 19 des Querbalkens 2, sitzt ein Kontaktbereich 6 für ein Gaswechselventil. Dieser Kontaktbereich 6 liegt als Dom mit einer Bohrung 18 mit einem Gewinde vor. In die Bohrung 18 wird eine Spieleinstellschraube montiert. An einem zweiten Ende 7 des Kipphebels 1 sind die Seitenwände 3 von einer Nockenanlauffläche 8 überbrückt. Diese liegt als wälzgelagerte Rolle vor, welche auf einem Bolzen 15 verläuft, der in den Seitenwänden 3 befestigt ist. In Draufsicht gesehen (s. Fig. 1 ) besteht der Kipphebel 1 aus zwei zueinander lateral versetzten Längsabschnitten 10, 1 1 . Der erste Längsabschnitt 10 geht von dem ersten Ende 5 aus und hat und den Kontaktbereich 6. Der zweite, hieran angeschlossene Längsabschnitt 1 1 ist aus einem ersten Untersegment 12 bei den Lageraugen 4 und einem zweiten Untersegment 13 bei dem zweiten Ende 7 mit der Nockenanlauffläche 8 gebildet.
Zu erkennen ist des Weiteren, dass die Längsabschnitte 10, 1 1 durch zwei gleichsinnig gekröpfte Seitenwandbereiche 14 verbunden sind. Dabei haben die Seitenwände 3 bei dem zweiten Längsabschnitt 1 1 einen durchgehend u- nausgebaucht-geradwandigen, orthogonal zur Drehachse der Lageraugen 4 ausgerichteten, schmalen Verlauf.
Wie aus den Figuren 1 , 3 entnehmbar ist, umfassen die Seitenwände 3 die Nockenanlauffläche 8 (Rolle) unmittelbar. Anders gesagt verläuft die Rolle 8 mit ihren Stirnen unmittelbar vor Innenflächen der Seitenwände 3.
Der Querbalken 2 überdacht die Rolle 8 weitestgehend. Dabei ist er, wie am besten aus Figur 1 zu entnehmen ist, vom ersten bis zum zweiten Ende 5, 7, bis auf die vorgenannte Bohrung 18 im ersten Längsabschnitt 10 sowie den Schmiermitteldurchtritt 17 im ersten Untersegment 12 des zweiten Längsabschnitts 1 1 , durchgehend geschlossen und weitestgehend glattwandig dargestellt. Liste der Bezugszahlen ) Kipphebel
) Querbalken
) Seitenwand
) Lagerauge
) erstes Ende
) Kontaktbereich
) zweites Ende
) Nockenanlauffläche, Rolle
) Oberseite
0berster Längsabschnitt
1 )zweiter Längsabschnitt
2) erstes Untersegment
3) zweites Untersegment
4) Seitenwandbereich
5) Bolzen
6) Rohrstück
7) Schmiermitteldurchtritt
8) Bohrung
9) Unterseite
0) Schmierm itteldurchtritt

Claims

Patentansprüche
Kipphebel (1 ) aus Stahlblech, insbesondere für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit zwei durch einen Querbalken (2) einteilig verbundenen Seitenwänden (3), die im Bereich ihrer Längsmitte je ein Lagerauge (4) zur zumindest mittelbaren verschwenkbeweglichen Abstüt- zung auf einem Kippzentrum aufweisen, wobei einerseits an einem ersten Ende (5) des Kipphebels (1 ), an einer Unterseite (19) des Querbalkens (2), ein Kontaktbereich (6) für ein Gaswechselventil sitzt und andererseits an einem zweiten Ende (7) des Kipphebels (1 ) die Seitenwände (3) von einer Nockenanlauffläche (8) überbrückt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebel (1 ) aus zwei zueinander lateral versetzten Längsabschnitten (10, 1 1 ) besteht, wobei der erste Längsabschnitt (10) von dem ersten Ende (5) ausgeht und den Kontaktbereich (6) hat, welcher zweite Längsabschnitt (1 1 ) aus einem ersten Untersegment (12) bei den Lageraugen (4) und einem zweiten Untersegment (13) bei dem zweiten Ende (7) mit der Nockenanlauffläche (8) gebildet ist, wobei die Längsabschnitte (10, 1 1 ) durch zwei gleichsinnig gekröpfte Seitenwand- bereiche (14) verbunden sind, wobei die Seitenwände (3) bei dem zweiten Längsabschnitt (1 1 ) einen durchgehend unausgebaucht- geradwandigen, orthogonal zur Drehachse der Lageraugen (4) ausgerichteten Verlauf haben und wobei die Seitenwände (3) an ihrer Oberseite (9) durch den Querbalken (2) verbunden sind.
Kipphebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Nockenanlauffläche (8) eine wälz- oder gleitgelagerte Rolle vorgesehen ist, welche auf einem in den Seitenwänden (3) vor dem zweiten Ende (7) sitzenden Bolzen (15) verläuft sowie zumindest weitestgehend zwischen den Seitenwänden (3) sowie unterhalb des am zweiten Ende (7) geschlossen ausgeführten Querbalkens
(2) aufgenommen ist und wobei die Seitenwände (3) im Bereich des zweiten Längsabschnitts (1 1 ) derartig eng benachbart sind, dass diesen lediglich eine lichte Weite in der Breite der hierzwischen verlaufenden Rolle als Nockenanlauffläche (8) immanent ist.
3. Kipphebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den Lageraugen (4) der Seitenwände (3) ein Rohrstück (16) zur unmittelbaren Lagerung des Kipphebels (1 ) auf einer Achse als Kippzentrum sitzt.
Kipphebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (16) sowie das darüber liegende erste Untersegment (12) des zweiten Längsabschnitts (1 1 ) mit wenigstens einem als Bohrung oder Fenster ausgebildeten Schmiermitteldurchtritt (17) versehen sind.
Kipphebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Querbalken (2) vom ersten bis zum zweiten Ende (5, 7), bis auf eine Bohrung (18) zur Aufnahme eines Ventilspieleinstellglieds im ersten Längsabschnitt (10) sowie einen Schmiermitteldurchtritt (17) im ersten Untersegment (12) des zweiten Längsabschnitts (1 1 ), durchgehend geschlossen ist.
6. Kipphebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (6) für das Gaswechselventil entweder als einteilig aus dem Querbalken (2) geformter Zylinderansatz dargestellt ist, welcher a) für einen unmittelbaren Ventilkontakt vorgesehen oder b) mit einer Bohrung (18) zur Aufnahme eines Ventilspieleinstellglieds (Schraube, Stift, Ansatz) versehen ist oder dass der Kontaktbereich (6) unausgeformt glattflächig vorliegt.
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