DE102009011967B4

DE102009011967B4 - Kipp- oder Schwinghebel

Info

Publication number: DE102009011967B4
Application number: DE102009011967.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Sailer; Oliver Schnell; Oliver Witter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: DE102009011967A1

Abstract

Kipp- oder Schwinghebel, der zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine dient und ein Lagerauge (2) zu seiner schwenkbeweglichen Lagerung auf einer druckbeaufschlagtes Hydraulikmittel führenden Achse (3), eine Aufnahme (5) und ein darin angeordnetes hydraulisches Ventilspielausgleichselement (6) sowie einen zwischen dem Lagerauge (2) und der Aufnahme (5) verlaufenden Kanal (12) zur hydraulischen Verbindung der Achse (3) mit dem Ventilspielausgleichselement (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) eine in die Umgebung des Kipp- oder Schwinghebels (1) führende Mündung aufweist, die mittels eines drucklos und in Richtung des Kanals (12) geöffneten Rückschlagventils (16) verschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kipp- oder Schwinghebel, der zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine dient und ein Lagerauge zu seiner schwenkbeweglichen Lagerung auf einer druckbeaufschlagtes Hydraulikmittel führenden Achse, eine Aufnahme und ein darin angeordnetes hydraulisches Ventilspielausgleichselement sowie einen zwischen dem Lagerauge und der Aufnahme verlaufenden Kanal zur hydraulischen Verbindung der Achse mit dem Ventilspielausgleichselement umfasst.
Bei Kipp- oder Schwinghebeln handelt es sich bekanntermaßen um Nockenfolger, die gegenüber linear geführten Stößeln oder kugelgelenkig abgestützten Schlepphebeln auf einer starren Achse gelagert sind. Sie unterscheiden sich kinematisch dadurch, dass Kipphebel mittig gelagert sind und einen endseitigen Nockenabgriff aufweisen, während Schwinghebel endseitig gelagert sind und einen mittigen Nockenabgriff aufweisen. Bei dem Nockenabgriff kann es sich um eine starre Gleitfläche oder um eine gleit- oder wälzgelagerte Rolle handeln.
Die einwandfreie Funktion des selbsttätig nachstellenden, hydraulischen Ventilspielausgleichselements hängt in erster Linie davon ab, dass die hydraulische Versorgung des Hochdruckraums im Ausgleichselement frei von (kompressiblen) Gasblasen erfolgt, um den Nockenhub mit möglichst geringer Elastizität auf das Gaswechselventil zu übertragen. Die hierzu erforderliche Entlüftung der hebelinternen Hydraulikmittelgalerie kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Im Falle von Hebeln aus Aluminiumwerkstoff ist die Verwendung von Stahlscheiben üblich, die nicht nur das Ventilspielausgleichselement gegenüber dem relativ weichen Hebelkörper großflächig abstützen, sondern auch den Hydraulikmittelkanal bis auf querschnittsarme Entlüftungssicken gegenüber der Umgebung verschließen. Eine derartige Anordnung ergibt sich beispielsweise aus der DE 196 29 203 A1 .
Ebenfalls bekannt sind von der Aufnahme für das Ventilspielausgleichselement ausgehende Spritzbohrungen, die nicht nur der Schmierung der Nockenanlauffläche dienen, sondern auch eine entlüftende Funktion haben. Die JP H06-10640 A zeigt einen Kipphebel mit einer derartigen Spritzbohrung.
Weiterhin offenbart die JP S63-248906 A einen Kipphebel, dessen Ventilspielausgleichselement mit einer inneren Entlüftung des Hochdruckraums nach Art eines Labyrinths versehen ist. Der das Lagerauge für die Achse mit der Aufnahme für das Ventilspielausgleichselement verbindende Kanal ist in diesem Fall mit einem dichtenden Stopfen verschlossen.
Nachteilig an den beiden erstgenannten Ausgestaltungen zur Entlüftung ist der permanente Druck- und Hydraulikmittelverlust durch die Entlüftungssicken bzw. die Spritzbohrung, während im Falle der letztgenannten Druckschrift Gasblasen den Hochdruckraum passieren müssen, um abgeschieden zu werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kipp- oder Schwinghebel der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die Entlüftung der hebelinternen Hydraulikmittelgalerie möglichst vollständig und ohne die genannten Einschränkungen erfolgt.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind. Demnach wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kanal eine in die Umgebung des Kipp- oder Schwinghebels führende Mündung aufweist, die mittels eines drucklos und in Richtung des Kanals geöffneten Rückschlagventils verschließbar ist. Mit anderen Worten sieht die Erfindung eine vom Betriebsdruck der Hydraulikmittelversorgung gesteuerte Entlüftung des Kanals vor, der lediglich bis zum Anliegen eines Mindestdruckes gegenüber der Umgebung des Hebels geöffnet bleibt.
Der Kanal und dessen Mündung sind in Abhängigkeit der Einbaulage des Hebels in der Brennkraftmaschine so anzuordnen, dass das Rückschlagventil geodätisch möglichst hoch positioniert ist. Auf diese Weise können zunächst Gasblasen über das während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine noch geöffnete Rückschlagventil aus dem Kanal entweichen, bis der zunehmende Druck in der Hydraulikmittelversorgung zu einem Schließen des Rückschlagventils führt. Gasblasen, die anschließend aus der Achse gefördert werden, können über den Lagerspalt zwischen Achse und Lagerauge abgeschieden werden.
Als Alternative zu einem urformtechnisch (durch Gießen, Sintern, Spritzgießen, etc.) hergestellten Kanal ist es in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Kanal als das Lagerauge schneidende Bohrung ausgebildet ist, wobei das Lagerauge zwischen der Mündung und der Aufnahme verläuft. Im Hinblick auf einen geringen Herstell- und Montageaufwand kann dabei das Rückschlagventil als in einer zur Bohrung konzentrischen Senkung befestigte Baueinheit ausgebildet sein. Dem kostengünstigen Gleichteileprinzip folgend soll diese zweckmäßigerweise aus dem Baukasten hydraulischer Ventilspielausgleichselemente stammen, deren Ausgleichskolben mit einem drucklos geöffneten Rückschlagventil versehen sind. Derartige Ausgleichskolben sind typischerweise aus einem hohlzylindrischen Ventilträger, der mit einem Zwischenboden ein im wesentlichen H-förmiges Längsschnittprofil und einen den Zwischenboden durchsetzenden Durchlass aufweist, einer Kugel, die seitens des Kanals angeordnet ist und mit einem den Durchlass begrenzenden Ventilsitz dichtend zusammenwirkt, einer Druckfeder, die zwischen der Kugel und dem Zwischenboden eingespannt ist, und einer Ventilkappe, die seitens des Kanals in den Ventilträger eingesetzt ist und einen Anschlag für die Kugel bildet, zusammengesetzt.
Eine konstruktiv einfache Abstützung der Ventilkappe gegenüber der Senkung kann dadurch erreicht werden, dass die Baueinheit weiterhin einen Stützring umfasst, der zwischen der Ventilkappe und dem Grund der Senkung eingespannt ist. Die Baueinheit ist vorzugsweise mittels eines Längspressverbands in der Senkung befestigt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Figuren, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kipphebels dargestellt ist. Es zeigen:

• 1 den Kipphebel im Längsschnitt und
• 2 das Detail Z gemäß 1.

Der in 1 offenbarte Kipphebel 1 findet Verwendung in Brennkraftmaschinen des Nutzfahrzeugbereichs, die in Unterflurbauweise als Antrieb für Busse und Lkw dienen. Dabei ist der hier aus Stahlguss bestehende Hebel 1 gemäß der eingezeichneten Schwerkraftrichtung in der Brennkraftmaschine orientiert.
Der Hebel 1 ist mit einem mittig angeordneten Lagerauge 2 auf einer fest in der Brennkraftmaschine angeordneten Achse 3 schwenkbeweglich gleitend gelagert, wobei als Gleitlager ein im Hebel 1 befestigter Bronzering 4 dient. In den einen Endabschnitt des Hebels 1 ist eine Aufnahme 5 eingearbeitet, in der ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement 6 bekannter Bauart angeordnet ist. Das Ausgleichselement 6, das mittels einer einen Ölübertritt 7 ins Innere des Ausgleichskolbens 8 aufweisenden Abstützscheibe 9 gegen den Grund der Aufnahme 5 abgestützt ist, betätigt über ein gelenkig aufgenommenes Druckstück 10 ein nicht dargestelltes Gaswechselventil. Der andere Endabschnitt des Hebels 1 trägt eine gleitgelagerte Rolle 11 als reibungsarme Abgriffsfläche für einen ebenfalls nicht dargestellten Nocken.
Die hohle Achse 3 führt druckbeaufschlagtes Hydraulikmittel und ist mit dem Ausgleichselement 6 über einen Kanal 12 in Form einer Bohrung 12 verbunden, die an einer geodätisch hohen Stelle im Bereich der Rolle 11 in den Hebel 1 eintritt, das Lagerauge 2 sekantenartig schneidet und in der Aufnahme 5 endet. Der Hydraulikmittelübertritt aus der Achse 3 in die Bohrung 12 erfolgt seitens der Achse 3 über eine Querbohrung 13 und seitens des Lagerauges 2 über eine Ringnut 14 und eine zur Bohrung 12 hin ausgerichtete Übertrittsbohrung 15 jeweils im Bronzering 4. Die Breite der Ringnut 14 ist selbstverständlich kleiner als die Breite des Lagerauges 2. Die Bohrung 12 weist nicht nur zugunsten eines geringen Werkzeugverschleißes, sondern auch im Hinblick auf ein erweitertes und gegen Leerlaufen weitreichend geschütztes Hydraulikmittelreservoir für das „unten“ liegende Ventilspielausgleichselement 6 einen vergleichsweise großen Durchmesser auf.
Wie die Einzelheit Z in 2 verdeutlicht, ist der Eintritt der Bohrung 12 oder, anders ausgedrückt, die in die Umgebung des Hebels 1 führende Mündung des Kanals 12 mittels eines drucklos und in Richtung der Bohrung 12 geöffneten Rückschlagventils 16 verschließbar. Dieses ist als Baueinheit ausgebildet und mittels eines Längspressverbands in einer zur Bohrung 12 konzentrischen Senkung 17 befestigt. Das Rückschlagventil 16 besteht aus einem Ventilträger 18, einer kanalseitig darin angeordneten Kugel 19, einer diese umgebenden Ventilkappe 20, einer Druckfeder 21 und einem Stützring 22. Der zwischen dem Grund der Senkung 17 und der Ventilkappe 20 eingespannte Stützring 22 hält die Ventilkappe 20 in Anlage an einem Zwischenboden 23 des Ventilträgers 18, der hohlzylindrisch ist und mit dem Zwischenboden 23 ein im wesentlichen H-förmiges Längsschnittprofil aufweist. Durch den Zwischenboden 23 verläuft ein Durchlass 24, der von einem mit der Kugel 19 dichtend zusammenwirkenden Ventilsitz 25 begrenzt wird. Die zwischen der Kugel 19 und dem Zwischenboden 23 eingespannte Druckfeder 21 bewirkt, dass die Kugel 19 bei druckloser Bohrung 12 vom Ventilsitz 25 beabstandet verläuft und an der als Anschlag dienenden Ventilkappe 20 anliegt, so dass der Durchlass 24 geöffnet ist.
Ausgehend vom drucklosen Zustand der Bohrung 12 während des Stillstands der Brennkraftmaschine kommt es bei deren Startvorgang zu einem mehr oder weniger verzögerten Druckaufbau in der Hydraulikmittelversorgung. Gasblasen, die sich (beispielsweise infolge Abkühlung und Volumenverringerung des Hydraulikmittels) im oberen Teil der Bohrung 12 angesammelt haben, werden aufgrund des aus der Achse 3 nachgeförderten Hydraulikmittels weitestgehend über den geöffneten Durchlass 24 ausgespült, bis der anliegende Hydraulikmitteldruck die Kugel 19 gegen den Ventilsitz 25 drückt und das Rückschlagventil 16 verschließt. Die Abscheidung von Gasblasen kann ab diesem Zeitpunkt über den Führungsspalt zwischen Lagerauge 2 und Achse 3 erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Kipphebel
2: Lagerauge
3: Achse
4: Bronzering
5: Aufnahme
6: Ventilspielausgleichselement
7: Ölübertritt
8: Ausgleichskolben
9: Abstützscheibe
10: Druckstück
11: Rolle
12: Kanal / Bohrung
13: Querbohrung in der Achse
14: Ringnut im Bronzering
15: Übertrittsbohrung im Bronzering
16: Rückschlagventil
17: Senkung
18: Ventilträger
19: Kugel
20: Ventilkappe
21: Druckfeder
22: Stützring
23: Zwischenboden des Ventilträgers
24: Durchlass
25: Ventilsitz

Claims

Kipp- oder Schwinghebel, der zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine dient und ein Lagerauge (2) zu seiner schwenkbeweglichen Lagerung auf einer druckbeaufschlagtes Hydraulikmittel führenden Achse (3), eine Aufnahme (5) und ein darin angeordnetes hydraulisches Ventilspielausgleichselement (6) sowie einen zwischen dem Lagerauge (2) und der Aufnahme (5) verlaufenden Kanal (12) zur hydraulischen Verbindung der Achse (3) mit dem Ventilspielausgleichselement (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) eine in die Umgebung des Kipp- oder Schwinghebels (1) führende Mündung aufweist, die mittels eines drucklos und in Richtung des Kanals (12) geöffneten Rückschlagventils (16) verschließbar ist.
Kipp- oder Schwinghebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (12) als das Lagerauge (2) schneidende Bohrung (12) ausgebildet ist, wobei das Lagerauge (2) zwischen der Mündung und der Aufnahme (5) verläuft.
Kipp- oder Schwinghebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (16) als in einer zur Bohrung (12) konzentrischen Senkung (17) befestigte Baueinheit ausgebildet ist.
Kipp- oder Schwinghebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit aus einem hohlzylindrischen Ventilträger (18), der mit einem Zwischenboden (23) ein im wesentlichen H-förmiges Längsschnittprofil und einen den Zwischenboden (23) durchsetzenden Durchlass (24) aufweist, einer Kugel (19), die seitens des Kanals (12) angeordnet ist und mit einem den Durchlass (24) begrenzenden Ventilsitz (25) dichtend zusammenwirkt, einer Druckfeder (21), die zwischen der Kugel (19) und dem Zwischenboden (23) eingespannt ist, und einer Ventilkappe (20), die seitens des Kanals (12) in den Ventilträger (18) eingesetzt ist, zusammengesetzt ist.
Kipp- oder Schwinghebel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit weiterhin einen Stützring (22) umfasst, der zwischen der Ventilkappe (20) und dem Grund der Senkung (17) eingespannt ist.
Kipp- oder Schwinghebel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit mittels eines Längspressverbands in der Senkung (17) befestigt ist.