DE20000746U1 - Kipphebelanordnung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Kipphebelanordnunq für einen Verbrennungsmotor

Die vorliegende Erfindung betrifft Kipphebel wie sie zur Steuerung von Ventilen bei Verbrennungsmotoren verwendet werden.

Im Allgemeinen weist ein Kipphebel einen Grundkörper in Gestalt eines Hebels auf, der mit einem ersten Ende, das mit einem Schwenklagerelement versehen ist, auf einem festen Widerlagerelement ruht, um das der Hebel schwenken kann, während ein zweites Ende, das dem ersten Ende gegenüber liegt und mit einem Druckelement versehen ist, mit einem Ventilschaft zusammenwirkt.

Zwischen den beiden Enden des Hebels befindet sich eine Rolle, die frei drehbar an dem Hebel gelagert ist. Die Rolle steht in ständigem Kontakt mit einem Nocken einer Nockenwelle des Motors, und zwar derart, dass die Rotation

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des Nockens eine periodische Schwenkbewegung des Hebels und somit eine Betätigung des Ventilschaftes bewirkt. Die Rolle hat für gewöhnlich die Gestalt einer zylindrischen Rolle, die drehbar auf einer feststehenden Achse mittels Nadellager oder eines Gleitlagers gelagert ist. Die feststehende Achse, die die Rolle trägt, sitzt in Öffnungen, die in seitlichen Flanschen des Kipphebelkörpers ausgebildet sind, und sie ist an dem Kipphebelkörper in geeigneter Weise befestigt, beispielsweise durch eine einstellbare Klemmverbindung und/oder durch Umformen des Materials (Verstemmen). Der Kipphebelkörper schwenkt auf dem Widerlagerelement mittels einer sphärischen Kalotte pder Kugelpfanne, wobei das Ende des Auflageelementes die komplementäre sphärische Gestalt hat, z.B. ein Kugelkopf ist.

Ein Kipphebel kann auch mit einem Schwenklagerelement versehen sein, dass zwischen der Rolle und dem Druckglied angeordnet ist. In diesem Falle befindet sich die Rolle an einem Ende des Kipphebels während das Druckelement an einer mittleren Stelle angeordnet ist.

Die EP-A-O 831 206 beschreibt einen Kipphebel, der mit einer Rolle versehen ist, die mit einem Gleitlagerbüchse gelagert ist, deren äußere Enden abgerundet sind, um die Bildung eines Schmierfilms zu begünstigen.

Die US-A-5 325 825 beschreibt einen Kipphebel der mit einem Schmiersystem ausgerüstet ist, bei dem unter Druck stehendes Öl über das Widerlagerteil durch eine Düse weitergeleitet wird, die in dem Kugelkopf des Widerlagers vorgesehen ist, wobei die Düse das Schmiermittel unter Druck in Richtung auf die Kontaktzone zwischen der Rolle des Kipphebels und dem Nocken der Nockenwelle spritzt.

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Eines der Probleme, die mit dieser Anordnung gelöst werden sollen, besteht darin eine ausreichende Schmierung im Inneren der Rolle zu gewährleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kipphebel zu schaffen, bei dem das Schmiermittel in einfacher Weise aufgeteilt wird und in den Raum zwischen den seitlichen Flanschen des Kipphebels sowie den seitlichen Stirnflächen der Rolle und in das innere der Rolle eindringen kann, um eine ausreichende interne Schmierung zwischen den sich relativ zu einander bewegend zylindrischen Flächen zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Kipphebelanordnung zur Steuerung der Ventile eines Verbrennungsmotors weist, wie an sich bekannt ist, einen Kipphebelkörper auf, der von einem Hebel gebildet ist, der mit einer Rolle versehen ist, die frei drehbar auf einer Achse sitzt, die zwischen zwei seitlichen Flanschen des Kipphebelkörpers angeordnet ist. Die Rolle ist dazu vorgesehen, mit einem Nocken einer Nockenwelle des Motors zusammenzuwirken, und zwar derart, dass die Drehung der Nockenwelle eine periodische Schwenkbewegung des Kipphebels und eine Betätigung des Ventils bewirkt. Die Anordnung weist wenigstens eine Schmierbohrung auf, die dazu eingerichtet ist, einen Schmierstoffstrahl in Richtung auf die Achse der Rolle und in eine Zone zu spritzen, die zwischen einer der Seitenflächen des Kipphebelkörpers und einer Stirnfläche der Rolle liegt, wobei die Stirnfläche sich neben der Wand befindet.

Vorteilhafterweise weist der Kipphebelkörper ein Schwenklagerelement, das dazu eingerichtet ist, mit einem Widerlagerelement zusammenzuwirken, sowie eine Steuerfläche

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zum Betätigen eines Ventils auf.

Vorteilhafterweise ist jede Bohrung in dem Widerlagerelement ausgebildet und läuft durch dieses Widerlagerelement hindurch, um das aus dem Widerlager kommende Schmiermittel aufzunehmen.

Vorteilhafterweise enthält die Anordnung einen Kanal, der auf wenigstens einer Seitenwand in dem Aufnahmebereich des Schmiermittels ausgebildet ist und sich über die Länge des Kipphebelkörpers wenigstens zwischen einer Aufnahmezone für das Schmiermittel und der Achse der Rolle erstreckt. Der Kanal erleichtert das Eindringen von Schmiermittel zwischen dem jeweiligen Flansch des Kipphebelkörpers und der Stirnfläche der Rolle ebenso wie das Eindringen in das Innere der Rolle.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Kanal durch Prägen erzeugt.

Vorteilhafterweise weist die Anordnung wenigstens eine Schmierbohrung auf, die dazu vorgesehen ist, einen Schmiermittelstrahl in Richtung auf die Achse der Rolle und in eine Zone zu spritzen, die sich zwischen der anderen der Seitenwände und der anderen Stirnfläche der Rolle befindet, wobei die andere seitliche Stirnfläche sich neben der anderen Seitenwand befindet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gehört zu der Anordnung wenigstens eine Schmiermittelbohrung, die dazu eingerichtet ist, einen Schmiermittelstrahl gegen eine Außenfläche der Rolle und gegen den Nocken zu spritzen.

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Vorteilhafterweise ist der Kipphebelkörper ein Stanzbiegeteil aus Blech.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Rolle zwischen dem Schenklagerelement und der Steuerfläche für das Ventil angeordnet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Rolle auf einer Achse mittels eins Gleitlagers gelagert.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Rolle auf ihrer Achse mittel Wälzkörpern gelagert.

Die Erfindung gestattet es, die Schmierung zwischen der Rolle und dem sie lagernden Lagerzapfen deutlich zu verbessern ebenso wie zwischen der Rolle und den Seitenwänden des Kipphebelkörpers. Es können gefahrlos Rollen mit Gleitlagern verwendet werden, ohne dass Probleme bei der Schmierung entstehen. Die Verwendung von Rollen mit Gleitlagern erlaubt es, bei gleicher Belastbarkeit wie bei Rollen mit Nadellagerung den Außendurchmesser der Rolle zu vermindern, mit den daraus sich ergebenden Vorteilen, dass die Fähigkeit besteht, der Kontaktfläche des Nockens auch dann genau zu folgen, wenn diese leicht konkave Abschnitte aufweist. In der Tat kann eine Gleitlagerbüchse eine geringere Wandstärke aufweisen verglichen mit dem Durchmesser der Nadeln, die man bei einer mit Nadellagern gelagerten Rolle benötigt, was es gestattet den Außendurchmesser der Rolle zu vermindern, wobei eine Achse mit gleichem Querschnitt beibehalten werden kann, oder eine Achse mit geringfügig vergrößertem Durchmesser zu verwenden, was die Steifigkeit der Anordnung verbessert, oder man kann sogar beide Vorteile miteinander kombinieren.

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Im übrigen sind Weiterbildungen der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen in seiner Umgebung angeordneten Kipphebel nach dem Stand der Technik, in einem Längsschnitt,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßer Kipphebel, in einem Längsschnitt,

Fig. 3 den Kipphebelkörper nach Fig. 2, in einem Schnitt längs der Linie III-III nach Fig. 2 und

Fig. 4 den Kipphebelkörper geschnitten längs der Linie IV-IV nach Fig. 2.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Kipphebel nach dem Stand der Technik einen Kipphebelkörper 1 in länglicher Gestalt auf, zu dem zwei Seitenwände oder Flansche gehören, von denen in Fig. 1 lediglich der Flansch 2 sichtbar ist. An einem Ende ist der Kipphebelkörper 1 mit einem Schwenklagerelement 3 versehen, das zwischen den beiden Flanschen angeordnet ist und diese miteinander verbindet. Das Schwenklagerelement 3 ist mit einer kugelförmigen Kalotte oder Kugelpfanne 4 versehen. An dem gegenüber liegenden Ende trägt der Kipphebelkörper 1 ein Druckelement 5 in Gestalt einer Querstrebe, die die beiden Seitenwände 2 miteinander verbindet und eine untere leicht konvexe Fläche trägt. Zwischen den beiden Enden befindet sich eine Achse 7, die zwischen den seitlichen Flanschen 2 eingefügt und an jedem befestigt ist. Die Achse 7 trägt eine Rolle 8, die mittels einer Vielzahl von Nadeln 9 gelagert ist, die zwi-

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sehen der zylindrischen Außenumfangsflache der Achse 7 und der Innenwand einer zylindrischen Bohrung der Rolle 8 eingefügt sind. Die Rolle 8 ist auf diese Weise frei auf der Achse 7 drehbar und zwischen den beiden Flanschen 2 gefesselt.

Das Schwenklagerelement 3 wirkt mit einem Widerlager 10 zusammen, das eine konvexe Auflagefläche trägt, die die Gestalt einer Kugel hat, die an die Kugelpfanne 4 angepasst ist. Das Widerlager 10 sitzt an anderen nicht veranschaulichten Teilen des Motors. Durch das Widerlager 10 verläuft eine Schmiermittelbohrung 12, die auf einem Scheitel 13 des Widerlagers 10 mündet, um unter Druck stehendes Schmiermittel, das beispielsweise von einer nicht veranschaulichten Öldruckpumpe des Motors kommt, zu verspritzen.

An der Mündung der Schmiermittelbohrung ist die Kugelpfanne 4 mit einer Ausnehmung 14 versehen, deren Abmessung größer ist als die der Bohrung 12, damit bei Änderungen der Neigung des Kipphebels gegenüber dem Widerlager 10 das Schmiermittel aus der Bohrung 12 in die Ausnehmung 14 gelangen kann. Von der Ausnehmung 14 eine eine Düse bildende Bohrung 15 aus, die auf die Berührungsstelle zwischen der Rolle und dem Nocken 16 gerichtet ist und die an der Außenseite zwischen den beiden seitlichen Flanschen 2 mündet. Ein auf einer Welle 17 drehfest angeordneter Nocken 16 trägt eine Steuerfläche 18, die mit der zylindrischen Außenfläche 8a der Rolle 8 in Eingriff steht. Wenn der Motor läuft, ruft due Drehung des Nockens eine Bewegung der Rolle 8 sowie ein Schwenken des Kipphebels um das Widerlager 10 hervor. Die Bohrung 15 in dem Schwenklagerelement spritzt einen Schmiermittelstrahl auf die Berührungsstelle zwischen der zylindrischen Außenfläche 8a der Rolle 8 und der Steu-

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erfläche 18, so dass sich ein Schmiermittelfilm zwischen der Steuerfläche 18 des Nockens 16 und der zylindrischen Außenumfangsflache 8a der Rolle 8 ausbilden kann, was eine gute Funktion gestattet und die Gefahr des Fressens oder einer vorzeitige Abnutzung der Flächen minimiert.

Die konvexe Fläche 6 des Druckgliedes 5 steht mit einem Ventilschaft 19 in Berührung, von dem lediglich der obere Bereich in der Figur 1 gezeigt ist. Der Ventilschaft 19 ist mit einer oberen verrundeten, konvexen Fläche 20 versehen, deren Gestalt an die konvexe Fläche 6 angepasst ist. Der Ventilschaft 19 kann sich in Richtung eines Pfeiles 21 translatorisch bewegen. Im Betrieb ruft die Drehung des Nockens 16 das regelmäßige Schwenken des Kipphebels 1 um das Widerlager 10 hervor, sowie die Betätigung des Ventilschaftes 19 in Längsrichtung. Die Rolle 8 steht mit der Steuerfläche 18 des Nockens 16 in Wälzkontakt.

In den Fig. 2 bis 4 tragen die Elemente, die denen aus Fig. 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen erhöht um die Zahl 100. Die Fig. 2 bis 4 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kipphebels.

Das Schwenklagerelement 103 enthält drei Bohrungen, die Düsen für das Schmiermittel bilden und von der Kugelpfanne 104 ausgehen und die Wand des Schwenklagerelements 103 durchqueren. Die Bohrung 115 entspricht der in Fig. 1 veranschaulichten Bohrung. Zwei Bohrungen 122 sind symmetrisch bezüglich einer Längssymmetrieebene des Kipphebels 101 vorhanden. Eine der Bohrungen 122 ist in den Zwischenraum gerichtet, der den seitlichen Flansch 102 von der Stirnseite der Rolle 108 trennt. Die andere Bohrung 122 ist in den Zwischenraum zwischen dem anderen seitlichen Flansch

125 und der Rolle 108 ausgerichtet. Jede der Bohrungen zielt im Wesentlichen auf die Achse 107, in der Weise, dass das Schmiermittel zwischen jeden der beiden seitlichen Flansche 102, 125 und der Rolle 108 in das Innere der Rolle 108 eindringen kann.

Es ist ersichtlich, dass jeder seitliche Flansch 102, 125 eine plane Innenfläche 102a, 125a aufweist, die rechtwinkelig zu der geometrischen Achse der Rolle 108 verläuft. Die Rolle 108 wird ebenfalls von zwei radial verlaufenden Stirnflächen 108b und 108c in Längsrichtung begrenzt. Die Flächen 102a, 125a stehen jeweils den Stirnflächen 108b, 108c gegenüber. Jeder seitliche Flansch 102, 125 ist an seiner Innenseite 102a, 125a mit einer Vertiefung 124 versehen. Die Vertiefung 124 mit geringer Tiefe liegt zwischen der Achse 107 und dem Schwenklagerelement 103. Jede Vertiefung 124 reicht wenigstens von der Achse 107 bis jenseits des Umfangs der Rolle 108 in der Weise, dass ein Kanal entsteht, der es dem mittels der Bohrung 122 verspritzen Schmiermittel gestattet einerseits zwischen die Innenflächen 102a, 125a der seitlichen Flansche 102, 125 und den Stirnflächen 108b, 108c der Rolle 8 zu gelangen und andererseits in die Bohrung der Rolle 108 einzudringen. Hierzu ist gemäß Fig. 4 jede Bohrung 122 derart ausgerichtet, dass der Schmiermittelstrahl, der von der Bohrung 122 abgegeben wird, in den Kanal 124 gespritzt wird.

Eine in der Rolle 108 sitzende und mit dieser drehfeste Lagerbüchse 123 gestattet die frei Rotation der Rolle 108 gegenüber der Achse 107. Die Rolle 108 kann auf diese Weise im Durchmesser reduziert werden, verglichen mit der Anordnung nach Fig. 1, in dem Sinne als eine Lagerbüchse einen geringeren radialen Raumbedarf hat als ein Satz von

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Nadellagernadeln. Diese Verminderung des Außendurchmessers der Rolle 108 gestattet dieser, besser der Außenfläche 118 des Nockens 116 folgen zu können, insbesondere wenn dieser konkave Abschnitte aufweist. Der Ersatz der Nadeln durch
eine Lagerbüchse 123 wird durch die Verbesserung der
Schmierung möglich, die die Bohrungen 122 und der Kanal gewährleisten.

Der Kipphebelkörper besteht vorzugsweise aus einem
gestanzten und gebogenen Blechabschnitt. Die Kanäle 124
werden in wirtschaftlicher Weise durch örtliche Verformung der Oberflächen 102a und 125a mittels Prägen ausgeführt.

Wohl bemerkt, kann die vorliegende Erfindung auch mit einer Rolle ausgeführt werden, die auf einer Achse mit jeder Art von Wälzelementen gelagert ist.

Der erfindungsgemäße Kipphebel kann ebenfalls mit einer Bohrung 115 versehen sein, die für die Schmierung von
Nocken und Rolle dient, wobei diese Funktion auch durch
andere unabhängige Mittel ermöglicht wird.

Dank der Erfindung wird ein wirtschaftlicher Kipphebel geschaffen, der eine vergrößerte Steifigkeit und eine verringerte Masse aufweist und dessen ausgezeichnete Schmierung
die Verwendung von Glattlagerbüchsen gestattet, die
ihrerseits eine Verminderung des Außendurchmessers der Rolle und ein besseres Abtasten der Kontur des Nockens ermöglichen .

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Claims (10)

1. Kipphebelanordnung zur Steuerung von Ventilen (19) eines Verbrennungsmotors,
mit einem zwei seitlichen Flansche (102, 125) aufweisenden und einen Hebel bildenden Kipphebelkörper (105), zwischen denen sich eine Achse (107) erstreckt,
mit einer zwischen den Flanschen angeordneten Rolle (108), die auf der Achse (107) frei drehbar gelagert ist,
wobei die Rolle (108) dazu eingerichtet ist, mit einem Nocken (116) einer Nockenwelle des Motors zusammenzuwirken, derart, dass bei einer Rotation der Nockenwelle eine periodische Schwenkbewegung des Kipphebelkörpers (101) und eine Betätigung des Ventils (19) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Schmiermitteldüse (122) vorhanden ist, die derart gestaltet ist, dass sie einen Schmiermittelstrahl in Richtung auf die Achse (107) der Rolle (108) in einen Bereich richtet, der sich zwischen einem der seitlichen Flansche (102, 125) des Kipphebelkörpers (101) und einer Stirnfläche (108b, 108c) der Rolle (108) befindet, und dass die betreffende Stirnfläche (108b, 108c) dem betreffenden seitlichen Flansch (102, 125) benachbart ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebelkörper (101) ein Schwenklagerelement (103), das mit einem Widerlagerelement (10) zusammenwirkt, sowie einer Steuerfläche (106) aufweist, die mit dem Ventil zusammenwirkt, und dass jede Schmiermitteldüse (122) in dem Schwenklagerelement (103) ausgebildet ist und das Schwenklagerelement durchsetzt, um das von dem Widerlagerelement (10) kommende Schmiermittel aufzunehmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der seitlichen Flansche (102, 125) ein Kanal (124) ausgebildet ist, und dass sich der Kanal (124) längs des Kipphebelkörpers (101) wenigstens zwischen einer Aufnahmezone für das Schmiermittel und der Achse (107) der Rolle (108) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (124) durch Prägen gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Schmiermitteldüse (122) enthält, um einen Schmiermittelstrahl in Richtung auf die Achse (107) der Rolle (108) in eine Zone zu spritzen, die sich zwischen dem anderen seitlichen Flansch (102, 125) und der anderen Stirnseite (108b, 108c) der Rolle (108) befindet, und dass die andere Stirnseite (108b, 108c) dem anderen seitlichen Flansch (102, 125) benachbart ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Schmiermitteldüse (115) aufweist, die einen Schmiermittelstrahl in Richtung auf eine Außenfläche (108a) der Rolle und in Richtung auf den Nocken (16) spritzt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebelkörper (101) als Stanzbiegeteil eines Blechabschnittes ausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (108) zwischen dem Schwenklagerelement (103) und der Steuerfläche (106) für das Ventil angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (108) auf der Achse (107) mittels einer Gleitlagerbüchse (123) drehbar gelagert ist.

10. Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (108) auf der Achse (107) mittels Wälzkörpern drehbar gelagert ist.