Bezeichnung der Erfindung

Schlepp- oder Kipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Schlepp- oder Kipphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Der Schlepp- oder Kipphebel überträgt den Hub eines Nockens auf ein Gaswechselventil und weist einen länglichen, aus Blechwerk- Stoff umgeformten Hebelkörper mit Seitenwänden, einem Bodenteil sowie einer Gelenkpfanne, die zur schwenkbeweglichen Abstützung des Hebelkörpers auf einem in der Brennkraftmaschine ruhend gelagerten Gelenkkopf dient, auf. Dabei bilden die Seitenwände mit dem Bodenteil ein zum Nocken hin offenes und abschnittsweise bevorzugt U-förmiges Querschnittsprofil, und die Gelenk- pfanne erhebt sich ausgehend vom Bodenteil zwischen den Seitenwänden.

Hintergrund der Erfindung

Im Stand der Technik sind derartige Hebel als auf Gelenkköpfen von Abstütz- elementen schwenkbeweglich gelagerte Schlepphebel mit endseitigem Lagerpunkt oder als Kipphebel mit mittigem Lagerpunkt bekannt, wobei deren jeweils aus Blechwerkstoff überwiegend oder vollständig spanlos hergestellter Hebel-

körper gegenüber gegossenen Hebeln zu einer erheblichen Kostensenkung des Ventiltriebs führt.

Ein solcher Schlepphebel geht beispielsweise aus der DE 198 10 462 B4 her- vor. In einer Draufsicht auf dessen Hebelkörper ist deutlich erkennbar, dass sich der Abstand der Seitenwände in Richtung der oftmals auch als Kalotte bezeichneten Gelenkpfanne hin vergrößert. Dies liegt darin begründet, dass die aus dem flachen Bodenteil durch Kaltumformen herausgedrückte und sich zwischen den Seitenwänden erhebende Gelenkpfanne eine vorgegebene, auf den Gelenkkopf des Abstützelements angepasste Innengröße aufweist und gleichzeitig eine Kollision der Seitenwände und der Gelenkpfanne im Sinne einer umformtechnisch allenfalls nur schwer beherrschbaren Materialdurchdringung zu vermeiden ist.

Bei sehr eng bemessenem Bauraumangebot für die Hebel, wie es beispielsweise bei modernen, fremd- oder selbstzündenden Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung und zentraler Lage des Injektors auftreten kann, besteht mitunter der Zwang, die Breite der Hebel auch im Bereich der Gelenkpfanne bei deutlich zu reduzieren, ohne die Innengröße der Gelenkpfanne zu verklei- nern. In der US 5,535,641 ist es zu diesem Zweck vorgeschlagen, den inneren Abstand der Seitenwände im Bereich der Gelenkpfanne durch lokale Reduzierung der Wandstärke der Seitenwände zu vergrößern. Der aus dieser Maßnahme resultierende Bauraumgewinn ist jedoch dahingehend beschränkt, dass der für die Gelenkpfanne zusätzlich zur Verfügung stehende Bauraum lediglich der Summe der aus Herstellbarkeits- und Steifigkeitsgründen nur begrenzt durchführbaren Wandstärkenreduzierung entspricht.

Aus der EP 1 157 193 B1 geht ein Schlepphebel der vorgenannten Art hervor, dessen Gelenkpfanne mit den Seitenwänden „verschmolzen" ist. Gegenüber der zuvor genannten Schrift mit lokaler Wandstärkenreduzierung der Seitenwände bietet diese Verschmelzung von Gelenkpfanne und Seitenwänden zwar ein deutlich größeres Potenzial zur Minimierung der Hebelbreite, erscheint jedoch fertigungstechnisch nicht oder allenfalls nur mit erheblichem Herstell-

aufwand beim Kaltumformen einer Blechplatine als Ausgangswerkstück durchführbar.

Aus der US 4,913,104 geht schließlich ein Kipphebel hervor, der auf einem in der Brennkraftmaschine hängend angeordneten Abstützelement schwenkbeweglich gelagert ist. Dieser ist, wie sein dort vorgeschlagenes Pendant in Form eines Gabelhebels zur gleichzeitigen Betätigung von zwei Gaswechselventilen, ebenfalls aus Blechwerkstoff kaltumgeformt und weist gemäß Figur 1 dieser Druckschrift die um die Gelenkpfanne herum gezogenen Seitenwände mit ent- sprechend lokaler Verbreiterung des Kipphebels auf.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlepp- oder Kipphe- bei der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die Hebelbreite bei vorgegebener Innengröße der Gelenkpfanne insbesondere im Hinblick auf eine einfache und prozesssichere Umformbarkeit des aus Blechwerkstoff hergestellten Hebelkörpers und auch unter Einhaltung der für den Betrieb erforderlichen Gestaltfestigkeit kleinstmöglich ausgeführt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Seitenwände mit fensterartigen und sich bis zum Bodenteil erstreckenden Durchbrechungen versehen sind, in welche die Gelenkpfanne hineinragt. Dadurch, dass die Gelenkpfanne frei in diese Durchbrechungen hineinragen kann, wird die im erläuterten Stand der Technik erforderliche und umformtechnisch bestenfalls nur schwer beherrschbare Materialdurchdringung oder -Verschmelzung der Gelenkpfanne mit den Seitenwänden vermieden. Gegenüber einem Hebel, dessen Seitenwände im Bereich der Gelenkpfanne eine lokale Wandstärkenreduzierung aufweisen, führen die fensterartigen Durchbrechungen bei größtmöglicher Minimierung der Hebelbreite allenfalls zu einer vernachlässigbaren Reduzierung der Gestaltfestigkeit des Hebelkörpers im Bereich der Gelenkpfanne.

Die größtmöglich erreichbare Minimierung der Hebelbreite ist gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung dann gegeben, wenn die Gelenkpfanne und der Hebelkörper im wesentlichen gleiche Außenbreiten im Bereich der Durchbrechungen aufweisen. Der Innendurchmesser der dann außenbündig mit den Seitenwänden abschließenden Gelenkpfanne kann somit gleichgroß oder je nach Wandstärke der Gelenkpfanne sogar größer als der Innenabstand der Seitenwände im Bereich der Gelenkpfanne ausgeführt werden.

Außerdem kann es vorgesehen sein, dass die Gelenkpfanne im wesentlichen kugelsegmentförmig und die Durchbrechungen im wesentlichen kreissegment- förmig ausgebildet sind. Während die Form einer solchen Gelenkpfanne deren näherungsweise hohlkugeliger Innenkontur folgt, tragen die kreissegmentför- migen Durchbrechungen in den Seitenwänden, vergleichbar einer Torbogen- konstruktion, zu einer hervorragenden Gestaltfestigkeit des Hebels bei.

Schließlich soll als Abgriffsfläche für den Nocken eine Rolle vorgesehen sein, die auf einem an den Seitenwänden befestigten und diese verbindenden Lagerbolzen vorzugsweise nadelgelagert angeordnet ist. üblicherweise kann die aus Wälzlagerwerkstoff bestehende Rolle mit deutlich höheren Kontaktpressungen beaufschlagt werden als eine starre Gleitfläche, insbesondere wenn diese einstückig mit dem Hebelkörper ausgebildet ist und somit ebenfalls aus Blech Werkstoff besteht, dessen gute Umformbarkeit in der Regel mit vergleichsweise kleinen ertragbaren Kontaktpressungen einhergeht. Entspre- chend kann die Rolle bei gleicher Verschleißbeständigkeit deutlich schmaler als die Gleitfläche ausgeführt werden, so dass die vorteilhafte Wirkung der Erfindung besonders bei einem Rollen-Schlepphebel oder Rollen-Kipphebel zum Tragen kommt.

Die Erfindung ist darüber hinaus auch bei umschaltbaren Hebeln vorteilhaft einsetzbar, um deren vergleichsweise große Baubreite infolge der nebeneinander angeordneten Innen- und Außenhebel wirksam zu reduzieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be- Schreibung und aus den Zeichnungen, in denen jeweils ein erfindungsgemäßer Schlepphebel und ein Kipphebel dargestellt sind. Sofern es nicht ausdrücklich anders erwähnt ist, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:

Figur 1 den Schlepphebel in perspektivischer Ansicht;

Figur 2 den Schnitt A-A gemäß Figur 1 ;

Figur 3 den Kipphebel im Längsschnitt und

Figur 4 die Einzelheit X aus Figur 3.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Ein in Figur 1 dargestellter Schlepphebel 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine weist einen länglichen, aus Blechwerkstoff kaltumgeformten Hebelkörper 2a mit Seitenwänden 3, einem Bodenteil 4 sowie einer Gelenkpfanne 5 auf, über die der Schlepphebel 1 auf bekannte Weise auf einem in der Brennkraftmaschine ruhend gelagerten und hier nicht dargestellten Abstützelement schwenkbeweglich abgestützt ist. Die Seitenwände 3 bilden mit dem Bodenteil 4 ein zu einem ebenfalls nicht dargestellten Nocken hin offenes und abschnittsweise, d.h. in Längsrichtung des Hebelkörpers 2a vor und hinter der Gelenkpfanne 5, U-förmiges Querschnittsprofil, wobei sich die kugelsegment- förmig ausgebildete Gelenkpfanne 5 ausgehend vom Bodenteil 4 zwischen den Seitenwänden 3 erhebt.

Alternativ zu dem hier U-förmigen Querschnittsprofil können jedoch auch die im Stand der Technik bekannten H-förmigen oder M-förmigen Profile vorgesehen sein, bei denen der Bodenteil zur weiteren Erhöhung der Formsteifigkeit des Hebelkörpers gegenüber den nockenfernen Seitenwandunterkanten etwas zu- rückgesetzt verläuft.

Als Abgriffsfläche für den Nocken dient eine Rolle 6, die auf einem an den Seitenwänden 3 befestigten und diese verbindenden Lagerbolzen 7 vorzugsweise nadelgelagert angeordnet ist. Wie es auch anhand des in Figur 2 vergrößert dargestellten Schnittes A-A deutlich wird, sind die Außenbreite des Hebelkörpers 2a und die Außenbreite der Gelenkpfanne 5 im wesentlichen gleich groß ausgeführt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass die Seitenwände 3 mit fensterartigen Durchbrechungen 8, die hier eine Kreissegmentform aufweisen und sich bis zur nockenfernen Unterseite des Bodenteils 4 erstre- cken, versehen sind, so dass die Gelenkpfanne 5 ohne Materialkollision mit den Seitenwänden 3 frei in die Durchbrechungen 8 hineinragen kann. Demzufolge kann die Außenbreite des Hebelkörpers 2a im Bereich der Gelenkpfanne 5 so gewählt werden, dass die Außenbreite die vorgegebene Mündungsbreite einer als Kontaktfläche 9 für das Abstützelement dienenden Innenkontur der Gelenkpfanne 5 zuzüglich dem etwa doppelten Wert von deren Wandstärke nicht überschreitet.

Ein erfindungsgemäßer Kipphebel 10 ist in Figur 3 offenbar. Gegenüber dem Schlepphebel 1 ist dieser nicht endseitig, sondern mittig auf einem Gelenkkopf 11 eines in der Brennkraftmaschine ebenfalls ruhend, hier jedoch hängend gelagerten Abstützelements 12 schwenkbeweglich abgestützt. In Analogie zur Funktionsweise des Schlepphebels 1 wird der Hub eines Nockens 13 über die Rolle 6 auf ein Gaswechselventil 14 übertragen. Der die Rolle 6 hier gleitlagernde Lagerbolzen 7 ist an den Seitenwänden 3 eines ebenfalls aus Blech- Werkstoff kaltumgeformten Hebelkörpers 2b befestigt, der mit dem Bodenteil 4 ein ebenfalls zum Nocken 13 hin offenes und abschnittsweise U-förmiges Querschnittsprofil bildet. Wie aus der stark vergrößerten Einzelheit X mit zusätzlichem Ausbruch gemäß Figur 4 erkennbar, sind auch die Seitenwände 3

des Hebelkörpers 2b mit den kreissegmentförmigen und sich bis zum Bodenteil 4 erstreckenden Durchbrechungen 8 versehen, in welche die Gelenkpfanne 5 hineinragt.

Das Einbringen der Durchbrechungen 8 in die aus einer Blechplatine als Ausgangswerkstück kaltumgeformten Hebelkörper 2a, 2b kann zu verschiedenen Zeitpunkten während des Umformprozesses erfolgen. In einer ersten Variante kann es vorgesehen sein, zunächst die Gelenkpfanne 5 aus der Blechplatine herauszuformen, in einem anschließenden Schritt die Durchbrechungen 8 zu stanzen und nachfolgend die Seitenwände 3 zur Erzeugung des U-förmigen Querschnittsprofils umzubiegen. In einer zweiten Variante können auch zunächst die Durchbrechungen 8 aus der Blechplatine herausgestanzt, nachfolgend die Seitenwände 3 umgebogen und anschließend die Gelenkpfanne 5 geformt werden. Eine weitere Variante besteht darin, zunächst wiederum die Durchbrechungen 8 aus der Blechplatine herauszustanzen, nachfolgend die Gelenkpfanne 5 zu formen und anschließend die Seitenwände 3 umzubiegen.

Liste der Bezugszahlen

1 Schlepphebel

2a, b Hebelkörper 3 Seitenwand

4 Bodenteil

5 Gelenkpfanne

6 Rolle

7 Lagerbolzen 8 Durchbrechung

9 Kontaktfläche

10 Kipphebel

11 Gelenkkopf

12 Abstützelement 13 Nocken

14 Gaswechselventil