DE102006002996A1

DE102006002996A1 - Kipphebel aus Stahlblech

Info

Publication number: DE102006002996A1
Application number: DE102006002996A
Authority: DE
Inventors: Van Hau Dipl.-Ing.(FH) Nguyen
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-01-21
Filing date: 2006-01-21
Publication date: 2007-08-02
Also published as: EP1979581B1; CN101360889B; EP1979581A1; WO2007082622A1; US7918200B2; CN101360889A; US20090007870A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Kipphebel (1) aus dünnwandigem Stahlblech. Dieser ist für eine hängende Anordnung mit weiteren gleichartigen Kipphebeln unter einem balkenartigen Träger (2) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Er hat ein umgekehrt U-förmiges Profil. An einer Unterseite (5) seines Querbalkens (4) ist an einem Ende (6) eine Anlage (7) für ein Gaswechselventil gebildet. Eine Oberseite (9) des Querbalkens (4) ist im Bereich der Anlage (7) durch einen Präge-Fließpressvorgang so in Richtung zur Unterseite (5) durchgestellt, dass ein M-ähnlicher Querschnitt mit einem an der Oberseite (9) gebildeten Längskanal (10) vorliegt. An seinem anderen Ende (11) ist der Kipphebel (1) gabelartig offen dargestellt und geht in einen in Richtung zu der Unterseite (5) abgekröpften Bereich (12) über, an dem eine Rolle (13) als Nockenanlauffläche appliziert ist. Ein derartiger Kipphebel (1) besitzt u.a. eine hervorragende Steifigkeit, lässt sich fertigungstechnisch einfach darstellen und benötigt nur eine geringe Bauhöhe.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Kipphebel aus dünnwandigem Stahlblech zur verschwenkbeweglich hängenden Anordnung unter einem balkenartigen Träger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit umgekehrt U-förmigem Querschnitt, wobei an einer Unterseite seines Querbalkens an einem Ende eine Anlage für ein Gaswechselventil und am anderen Ende eine Rolle als Nockenanlauffläche appliziert ist bzw. betrifft die Erfindung einen balkenartigen Träger mit einer Reihe hängend daran angeordneter Kipphebel wie vorgenannt.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Kipphebel geht aus der EP 1 119 689 B1 , s. bspw. 2-6, hervor. Dieser ist ebenfalls verschwenkbeweglich hängend unter einem balkenartigen Träger eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine montiert. Nachteilig ist es bei dem als gattungsbildend betrachteten Stand der Technik, dass der vorgenannte Kipphebel nur eine ungenügende Steifigkeit, gerade im Bereich seiner Ventilschaftanlage, jedoch auch über seinen gesamten Verlauf, hat. Auch erweist sich dessen Herstellung und Montage relativ aufwändig, da beispielsweise ein separates, quer verlaufendes Anlageteil für den Ventilschaft an dem einen Ende vorgesehen ist. Zur Befestigung des Anlageteils müssen die Seitenwände mit separaten Aussparungen versehen werden. Außerdem wird festgestellt, dass sich der Querbalken des vorgenannten Kipphebels auch noch, in Längsrichtung gesehen, hinter den Bereich der Rolle als Nockenanlauffläche erstreckt. Aufgrund des überwiegend „geraden" Verlaufs des Kipphebels muss dieser ggf. relativ stark dimensioniert werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kipphebel bzw. einen balkenartigen Träger mit wenigstens einem daran hängend angeordneten Kipphebel zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile beseitigt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die neuen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere hat der Kipphebel bzw. der wenigstens eine, am Träger befestigte Kipphebel, am einen Ende einen M-ähnlichen Querschnitt, der vorzugsweise (nicht Bedingung) durch einen Präge-Fließpressvorgang generiert ist. Gleichzeitig ist der Kipphebel am anderen Ende bei der Rolle gabelförmig offen und besitzt einen in Richtung zur Unterseite abgekröpften Verlauf.

Somit sind die vorgenannten Nachteile beseitigt. Der Kipphebel lässt sich fertigungstechnisch einfach darstellen, wobei er gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik eine verbesserte Steifigkeit besitzt. Gerade durch den Präge-Fließpressvorgang zur Schaffung der M-förmigen Anlage hat der Kipphebel in diesem Bereich eine hervorragende Steifigkeit und kann gegebenenfalls dünnwandiger dimensioniert werden.

Aber auch aufgrund der gabelartig offenen Abkröpfung am anderen Ende bei der Rolle wird Material gespart. Durch die Kröpfung ist die Steifigkeit zusätzlich erhöht. Auch hat der Kipphebel gegenüber dem eingangs kritisierten Hebel ein verbessertes Massenträgheitsmoment, da vom Schwenkzentrum entfernt weniger Masse akkumuliert ist.

Weitere zweckmäßige Maßnahmen sind Gegenstand der Unteransprüche, die auch selbständig schutzfähige Maßnahmen, allein oder in Kombination mit weiteren Ansprüchen, aufweisen können.

Nach Anspruch 2 soll die Kröpfung am anderen Ende vorteilhafterweise derartig groß sein, dass eine Axiallinie der Rolle unterhalb einer gedachten Verlängerung von Unterseiten der Seitenwände liegt.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Gestaltung der Erfindung soll der Querbalken weitestgehend glattflächig geschlossen ausgebildet sein und endet somit vor dem gekröpften Abschnitt. Er kann lediglich wenigstens eine Aussparung zur Befestigung eines Federclips haben. Denkbar sind jedoch auch mehrere längenverteilte Aussparungen im Querbalken bzw. in den Seitenwänden, die zu einer Massereduzierung führen. Gegebenenfalls wird der Fachmann durch geeignete Sickung/Versteifungsrippen etc. für eine ausreichende Steifigkeit des Kipphebels sorgen.

Der durch den Präge-Fließpressvorgang in der Oberseite des Querbalkens erzeugte Längskanal soll schmaler sein, als ein Abstand von Innenflächen der Seitenwände darunter. Dieser Längskanal hat zweckmäßigerweise gerade Seitenwände und eine flache Grundfläche. Somit ist durch diesen Vorgang auf einfache Art und Weise eine besonders steife Ventilschaftanlage geschaffen. Das Prägen/Fließpressen kann beim eigentlichen Stanz-Biegevorgang des Kipphebels, der beispielsweise in mehreren Ziehstufen auf einem Stanz-Biegeautomat dargestellt werden kann, realisiert werden.

Des Weiteren ist es zur einfachen Lagerung des Kipphebels gegenüber dem balkenartigen Träger vorgeschlagen, in einer Oberseite des Querbalkens eine kalottenförmige Einformung zu applizieren. In diesem Bereich kann dann vorzugsweise auch ein Clip befestigt werden, über den der jeweilige Kipphebel verschwenkbeweglich auf dem vom Träger ausgehenden Kopfstück hängend befestigt werden kann. Somit ist eine einfache Vormontierbarkeit des Trägers mit Kopfstücken und daran befestigten (vorzugsweise) gleichartigen Kipphebeln gegeben. Die gesamte Vorrichtung kann dann komplett vormontiert bereitgehalten und beim Motorenhersteller verbaut werden.

Zur Montage ist es notwendig, den jeweiligen Kipphebel mit vormontiertem Federclip, dessen Aussparung über der kalottenförmigen Einformung liegt, über das vom Träger entsprechend ausgehende Kopfstück zu drücken, wobei dann die Ausnehmung des Federclips in einen Hinterschneidung des jeweiligen Kopfstücks greift.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Konkretisierung der Erfindung soll die Rolle über das andere Ende des Kipphebels sowie über eine Ober- und Unterseite der Seitenwände hinausstehen. Somit wird in diesem Bereich zusätzlich Material gespart.

Auch kann es vorgesehen sein, den Kipphebel im Bereich seiner Enden schmaler als im Mittenbereich bei der Kalotte auszuführen. Somit benötigt dieser auch in seitliche Richtung relativ wenig Bauraum. Auch ist dem Fachmann klar, dass durch die schmalen Endbereiche des Kipphebels Masse gespart wird und das Massenträgheitsmoment verringerbar ist.

Die einenendige Rolle kann über eine Wälzlagerung (vorzugsweise Nadellagerung) oder aber auch über eine Gleitlagerung auf einem Bolzen verlaufen, der stirnseitig in den Seitenwänden im abgekröpften Bereich befestigt ist. Gegebenenfalls ist im abgekröpften Bereich jedoch auch ein Gleitabgriff für den Nocken denkbar und vorgesehen.

Gleichermaßen ist ein balkenartiger Träger unter Schutz gestellt, an dem die vorbeschriebenen Kipphebel hängend über ihren Federclip befestigt sind. Dabei kann das Kopfstück für jeden Kipphebel entweder Bestandteil eines Druckkolbens eines hydraulischen Spielausgleichselements oder Bestandteil einer mechanischen Spielausgleichsvorrichtung sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine räumliche Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Kipphebel;
2 einen Längsschnitt durch den Kipphebel;
3 eine Draufsicht auf den Kipphebel;
4 einen Querschnitt durch den Kipphebel im Bereich seiner Anlage;
5 einen balkenartigen Träger mit daran hängend montiertem einen Kipphebel und hydraulischem Spielausgleichselement und
6 ein Trägersystem ähnlich dem vorgenannten Aufbau, jedoch mit zwei Reihen anhängender Kipphebel und mechanischer Spielausgleichsvorrichtung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung offenbart einen Kipphebel 1 aus dünnwandigem Stahlblech. Dieser ist für eine hängende Anordnung unter einem balkenartigen Träger 2 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine vorgesehen (siehe auch 5, 6). Er besteht generell aus zwei sich längs erstreckenden Seitenwänden 3, die an ihrer Oberseite 9 durch einen Querbalken 4 verbunden sind. Der Kipphebel 1 bildet somit im Querschnitt generell ein umgekehrt U-förmiges Profil.
Im Bereich eines Endes 6 hat der Kipphebel 1 an einer Unterseite 5 seines Querbalkens 4 eine Anlage 7 für ein Gaswechselventil. In diesem Bereich weist der Kipphebel 1 im Querschnitt ein M-ähnliches Profil auf (siehe 4). Dieses ist vorzugsweise durch einen Präge-Fließpressvorgang erzeugt. Dabei greift u. a. ein Prägestempel des gesamten Werkzeugs auf die Oberseite 9 des Querbalkens 4 an dem einen Ende 6 derartig an, dass diese Oberseite 9 abschnittsweise in Richtung zur Unterseite 5 durchgestellt ist und dass in der Oberseite 9 somit ein Längskanal 10 gebildet ist, der direkt von dem einen Ende 6 ausgeht. Das vorgenannte Profil der Anlage 7 kann während der Spanlosfertigung des Kipphebels 1 in Großserie (Stanz-Biegeautomat) mit generiert werden. Der Bereich der Anlage 7 besitzt eine hervorragende Steifigkeit.
Wie des Weiteren offenbart ist (siehe beispielsweise 3), ist der Kipphebel 1 in seinem mittleren Bereich am breitesten ausgebildet. Der Querbalken 4 hat an dessen Oberseite 9 hier eine kalottenförmige Einformung 17. Über diese kann der Kipphebel 1, wie die 5, 6 offenbaren, mittelbar an einem Träger 2 (s. u.) verschwenkbeweglich angeordnet werden.
Am anderen Ende 11 weist der Kipphebel 1 einen nach unten abgekröpften Bereich 12 auf. Dieser ist hier gabelförmig offen ausgelegt, so dass der Querbalken 4 in etwa vor dem abgekröpften Bereich 12 endet. In diesem Bereich 12 ist in den Seitenwänden 3 ein Bolzen 24 befestigt, auf dem über eine Wälzlagerung 23a eine Rolle 13 für einen reibungsarmen Nockenkontakt verläuft. Durch die vorgenannte Kröpfung gewinnt der Kipphebel 1 zusätzlich an Steifigkeit.
Wie 4 näher zeigt, hat der durch den Präge-Fließpressvorgang in der Oberseite 9 des Querbalkens 4 gebildete Längskanal 10 aufrechte Seitenwände 15 und eine flache Grundfläche 16. Der somit durchgestellte Bereich kann eine Dicke wie der restliche Querbalken aufweisen, jedoch auch dünner oder dicker ausgebildet sein.
In der in 1 gezeigten Aussparung 20 im Querbalken 4 ist ein Federclip 19 (s. a. 5, 6) mit einer Seite befestigt. Eine andere Seite des Federclips 19 ist über eine Stirnseite 21 des Querbalkens 4 vor dem abgekröpften Bereich 12 „gehakt".
Der Federclip 19 hat eine Ausnehmung 22 oberhalb der Einformung 17. Zur verschwenkbeweglichen Befestigung des Kipphebels 1 an dem entsprechenden Kopfstück 18 des Trägers 2 ist es erforderlich, den Kipphebel 1 mit Federclip 19 so über das Kopfstück 18 zu stecken, dass die Ausnehmung 22 des Federclips 19 in eine Hinterschneidung 23 des jeweiligen Kopfstücks 18 schnappt. Somit ist eine einfache, gelenkige und verliersichere Vormontage des jeweiligen Kipphebels 1 gegenüber dem darüber liegenden Träger 2 geschaffen. Denkbar sind an dieser Stelle jedoch auch noch andere gelenkige und verliersichere Verbindungen für den Kipphebel 1 mit dem Träger 2.
Nach 5 ist das Kopfstück 18 Bestandteil eines Druckkolbens 25 eines hydraulischen Spielausgleichselements 26. Somit erstrecken sich vom Träger 2 eine Reihe von Druckkolben 25 noch unten, an die verschwenkbeweglich die entsprechenden Kipphebel 1 geclipst sind. Eine Versorgung der hydraulischen Spielausgleichselemente 26 mit Hydraulikmittel kann über einen diese schneidenden und längs verlaufenden Kanal 27 realisiert sein.
Nach 6 ist eine mechanische Spielausgleichsvorrichtung 28 vorgesehen. Das jeweilige Kopfstück 18 ist bolzenartig ausgebildet und integraler Bestandteil der mechanischen Spielausgleichsvorrichtung 28, die an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden muss. Unterschied dieser Lösung zu der nach 5 ist zudem, dass an einem Träger 2 zwei Reihen voneinander weg weisender, vorzugsweise gleichartiger Kipphebel 1 angeordnet sind.

1: Kipphebel
2: Träger
3: Seitenwand
4: Querbalken
5: Unterseite
6: eines Ende
7: Anlage
7a: Gaswechselventil
8: Innenseite
9: Oberseite
10: Längskanal
11: anderes Ende
12: abgekröpfter Bereich
13: Rolle
14: Unterseite
14a: Oberseite
15: Seitenwand
16: Grundfläche
17: Einformung
18: Kopfstück
19: Federclip
20: Aussparung
21: Stirnseite
22: Ausnehmung
23: Hinterschneidung
23a: Wälzlagerung
24: Bolzen
25: Druckkolben
26: hydraulisches Spielausgleichselement
27: Kanal
28: mechanische Spielausgleichsvorrichtung

Claims

Kipphebel (1) aus dünnwandigem Stahlblech zur verschwenkbeweglich hängenden Anordnung unter einem balkenartigen Träger (2) eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, mit zwei Seitenwänden (3), die gemeinsam mit einem diese verbindenden Querbalken (4) im Querschnitt überwiegend ein umgekehrt U-förmiges Profil bilden, wobei an einer Unterseite (5) des Querbalkens (4) an einem Ende (6) eine Anlage (7) für ein Gaswechselventil (7a) mit durch Innenseiten (8) der Seitenwände (3) gebildeten Führungsabschnitten verläuft, wobei eine Oberseite (9) des Querbalkens (4) im Bereich der Anlage (7) durch einen Präge-Fließpressvorgang so in Richtung zur Unterseite (5) durchgestellt ist, dass ein M-ähnlicher Querschnitt mit einem an der Oberseite (9) gebildeten Längskanal (10) vorliegt und wobei der Kipphebel (1) an seinem anderen gabelartig offenen Ende (11) in einen in Richtung zu der Unterseite (5) abgekröpften Bereich (12) übergeht, an dem eine Rolle (13) als Nockenanlauffläche appliziert ist.
Kipphebel nach Anspruch 1, wobei der Bereich (12) des Kipphebels (1) am anderen Ende (11) derartig gekröpft ist, dass eine Axiallinie der Rolle (13) auf oder unterhalb einer gedachten Verlängerung von Unterseiten (14) der Seitenwände (3) liegt.
Kipphebel nach Anspruch 1, wobei dem Längskanal (10) in der Oberseite (9) des Querbalkens (4) am einen Ende (6) im wesentlichen aufrechte Seitenwände (15) und eine flache Grundfläche (16) immanent sind.
Kipphebel nach Anspruch 1, wobei der Querbalken (4), ausgehend vom einen Ende (6) bis zum abgekröpften Bereich (12) am anderen Ende (11), überwiegend glattflächig geschlossen dargestellt ist.
Kipphebel nach Anspruch 1, wobei der Querbalken (4) an dessen Oberseite (9) zwischen den Enden (6, 11) eine kalottenförmige Einformung (17) zur Anordnung an einem von dem Träger (2) ausgehenden Kopfstück (18) hat.
Kipphebel nach Anspruch 5, wobei die Einformung (17) von einem dünnwandigen Federclip (19) zur Lagerung des Kipphebels (1) an dem Kopfstück (18) des Trägers (2) übergriffen ist, welcher Federclip (19) einenends in eine Aussparung (20) des Querbalkens (4) und anderenends an einer Stirnseite (21) des Querbalkens (4) am abgekröpften Bereich (12) eingehakt ist sowie eine Ausnehmung (22) mit wahlweisen Federzungen hat, die im Lagerungsfall in eine Hinterschneidung (23) des Kopfstücks (18) eingreift.
Kipphebel nach Anspruch 1, wobei die Rolle (13) über das andere Ende (11) sowie über eine Ober- und Unterseite (14a, 14) der Seitenwände (3) hinaussteht.
Kipphebel nach Anspruch 5, wobei der Kipphebel (1) im Bereich der kalottenförmigen Einformung (17) im Querbalken (4) seine größte Breite besitzt, wohingegen er im Abschnitt seiner Enden (6, 11) schmaler oder schmal zulaufend dargestellt ist.
Kipphebel nach Anspruch 1, wobei die Rolle (13) über eine Wälz- oder Gleitlagerung (23a) auf einem Bolzen (24) angeordnet ist, der stirnseitig in den Seitenwänden (3) im abgekröpften Bereich (12) verläuft.
Balkenartiger Träger mit wenigstens einer Reihe daran angeordneter Kipphebel nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.
Balkenartiger Träger nach Anspruch 9, sofern auf Anspruch 5 oder 6 rückbezogen, wobei das Kopfstück (18) für jeden Kipphebel (1) Bestandteil eines Druckkolbens (25) eines hydraulischen Spielausgleichselements (26) ist, welches jeweilige Spielausgleichselement (26) über wenigstens einen durch den Träger (2) längs laufenden Kanal (27) mit Hydraulikmittel beaufschlagbar ist.
Balkenartiger Träger nach Anspruch 9, sofern auf Anspruch 5 oder 6 rückbezogen, wobei das Kopfstück (18) für jeden Kipphebel (1) Bestandteil einer mechanischen Spielausgleichsvorrichtung (28) ist.