Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, mit einem ersten Hebelende, an dem eine Ventil- kontaktfläche für das Gaswechselventil verläuft, und mit einer Hebelmitte, in der ein Rollenbolzen und eine darauf gelagerte Rolle zum Abgriff eines Nockens verläuft, sowie mit einem zweiten Hebelende, an dem eine Gelenkpfanne zur schwenkbeweglichen Lagerung des Schlepphebels auf einem stationär in der Brennkraftmaschine angeordneten Gelenkkopf verläuft. Der Schlepphebel weist zwei in dessen Längsrichtung zueinander beabstandet verlaufende Seitenwände auf, die als Einzelteile hergestellt sind und am ersten Hebelende durch ein an den Seitenwänden gehaltertes Ventilkontaktelement, in der Hebelmitte durch den in zueinander fluchtenden Durchgangsöffnungen der Seitenwände gehalterten Rollenbolzen und am zweiten Hebelende durch ein an den Seitenwänden gehaltertes Gelenkpfannenelement miteinander verbunden sind.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Schlepphebel mit einem aus mehreren Einzelteilen zusammen- gebauten Hebelkörper ist bereits in der als gattungsbildend betrachteten DE 10 2005 057 298 A1 vorgeschlagen. Im Gegensatz zu Schlepphebeln mit Hebelkörpern, die in einem mehrstufigen Stanz-Biege-Prozess aus einer einzigen Blechplatine zum Fertigteil umgeformt werden und die aufgrund ihrer Dimensionierung in lediglich einer spezifischen Ventiltriebskinematik einsetzbar sind, er- möglicht die modulare Bauweise des mehrteiligen Hebelkörpers eine maximier- te Flexibilität im Hinblick auf die Anpassung des Schlepphebels an unterschiedliche Ventiltriebskinematiken bei gleichzeitig minimiertem Herstellaufwand für Muster- und Großserienwerkzeuge. So ist es beispielsweise möglich, verschieden dimensionierte Schlepphebel nach dem Baukastenprinzip mit identischen Ventilkontaktelementen, Rollen und Gelenkpfannenelementen auszustatten und lediglich die Seitenwände an den spezifischen Einsatzfall anzupassen.

Nachteilig am eingangs zitierten Stand der Technik ist die dort vorgeschlagene Fügetechnik zur Verbindung der Seitenwände mit dem Ventilkontaktelement und dem Gelenkpfannenelement, die dort nach Art einer Feder-Nut-Verbindung an den Seitenwänden befestigt sind. Denn eine derartige Verbindung ist im Hinblick auf die Präzision, die für die dynamische Dauerfestigkeit von Ventiltriebsbauteilen erforderlich ist, nur mit entsprechend hohem und kostenintensivem Herstellaufwand darstellbar.

Aus der EP 1 500 794 A1 geht ein ebenfalls gebauter Schlepphebel mit einem als Einzelteil hergestellten Ventilkontaktelement hervor. Dieses ist in zueinander fluchtenden Durchgangsöffnungen der Seitenwände nach Art einer Bolzen- Bohrung-Verbindung schwimmend und begrenzt drehbar gelagert. Jedoch sind die Seitenwände einstückig mit dem die Seitenwände verbindenden Gelenkpfannenelement umgeformt, so dass die oben genannte Flexibilität des Schlepphebels bezüglich dessen Anpassung an unterschiedliche Ventiltriebskinematiken nicht oder in nicht ausreichendem Maße gegeben ist. Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schlepphebel der vorgenannten Art konstruktiv so zu verbessern, dass die zitierten Nachteile beseitigt sind. Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Seitenwände am ersten Hebelende und am zweiten Hebelende mit paarweise zueinander fluchtenden Durchgangsöffnungen versehen sind, in welchen das Ventilkon- taktelement und das Gelenkpfannenelement jeweils mittels in Querrichtung der Seitenwände weisender Bolzenenden oder Bolzenstümpfe nach Art einer Bolzen-Bohrung-Verbindung gehaltert sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmäßige, teils alternative Ausgestaltungen der Erfindung angegeben, die im Zusammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen näher dargestellt und erläutert werden. Sofern möglich und zweckmäßig, können diese Merkmale über die dargestellten Ausführungen hinaus auch beliebig miteinander kombiniert werden.

Weitere, nicht dargestellte Ausgestaltungen betreffen nach dem erfindungsgemäßen Baukastenprinzip zusammengesetzte Kipphebel, die im Gegensatz zu Schlepphebeln nicht endseitig, sondern in der Hebelmitte schwenkbeweglich gelagert sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen jeweils in räumlich perspektivischer Ansicht einen Schlepphebel im Zusammenbau und dessen Einzelteile:

Figuren 1 eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 2 eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 3 eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 4 eine vierte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphe- bels;

Figuren 5 eine fünfte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels; Figuren 6 eine sechste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 7 eine siebte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 8 eine achte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 9 eine neunte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 10 eine zehnte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels;

Figuren 11 eine elfte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schlepphebels und

Figur 12 einen Ausschnitt eines Schlepphebel-Ventiltriebs mit verschiedenen Ventiltriebskinematiken und modular daran angepassten Schlepphebeln.

Sofern nicht anders erwähnt, sind gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Ausgangspunkt der nachfolgenden Erläuterungen ist Figur 12, in der nach dem erfindungsgemäßen Baukastenprinzip konstruierte Schlepphebel 1 , 1 ' und 1 " zur Betätigung von Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen für unter- schiedliche Ventiltriebskinematiken in einem einzigen Bild dargestellt sind. An einem ersten Hebelende 2 der Schlepphebel verläuft eine Ventil kontaktfläche 3 zur Betätigung des Gaswechselventils 4, und an einem zweiten Hebelende 5 der Schlepphebel verläuft eine Gelenkpfanne zur schwenkbeweglichen Lagerung der Schlepphebel auf einem Gelenkkopf eines stationär in der Brennkraft- maschine angeordneten Abstützelements 6. Gelenkpfanne und Gelenkkopf sind in der Darstellung verdeckt, jedoch als an sich bekannte kalottenförmige Ausnehmung bzw. als Kugelkopf ausgeführt. In der Hebelmitte 7 verläuft ein Rollenbolzen 8 und eine darauf (wälz- oder gleit-) gelagerte Rolle 9, die den Hub eines Nockens 10 reibungsarm abgreift. Erfindungsgemäß wird die Anpassung der Schlepphebel 1 , 1 ' und 1 " an die unterschiedlichen Ventilthebskinematiken dadurch erreicht, dass die Schlepphebel lediglich ein Paar unterschiedlich gestalteter Seitenwände 11 , 11 ' und 11 " aufweisen, während es sich bei den übri- gen Komponenten um Gleichteile handelt. Konstruktiv entsprechen die Schlepphebel 1 , 1 ' und 1 " der in den Figuren 8 dargestellten und später erläuterten Ausgestaltung der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen Schlepphebel 1 a im fertig montierten Zustand. Der Schlepp- hebel 1a ist aus zwei in dessen Längsrichtung zueinander parallel beabstandet verlaufenden Seitenwänden 11 a, einem Ventilkontaktelement 12a mit der darauf verlaufenden Ventilkontaktfläche 3, einem Gelenkpfannenelement 13a mit der darin verlaufenden Gelenkpfanne 14, dem Rollenbolzen 8 und der darauf gelagerten Rolle 9 zusammengesetzt. Die als gestanzte Einzelteile aus Blech- Werkstoff hergestellten Seitenwände 11 a gehen aus Figur 1 a hervor. Sie weisen an den Hebelenden 2, 5 und in der Hebelmitte 7 paarweise zueinander fluchtende Durchgangsöffnungen 15a, 16a und 17 auf, in welchen das Ventilkontaktelement 12a, das Gelenkpfannenelement 13a bzw. der Rollenbolzen 8 nach Art einer Bolzen-Bohrung-Verbindung gehaltert sind und die Seitenwände 11a miteinander verbinden.

Das Ventilkontaktelement 12a und das Gelenkpfannenelement 13a sind jeweils als Sinterteil hergestellt und gehen in vergrößerter Darstellung aus den Figuren 1 b bzw. 1 c hervor. Wie es ebenfalls für die nachfolgend erläuterten Ausgestal- tungen der Erfindung gemäß den Figuren 2 bis 11 zutrifft, sind alternativ auch andere urformende Herstellverfahren wie Metallspritzgießen, Gießen, Fließpressen, Schmieden, etc. denkbar. Beide Elemente 12a, 13a sind mit einstückig daran ausgebildeten und in Querrichtung der Seitenwände 11a weisenden Bolzenstümpfen 18a bzw. 19a mit zylindrischer Form versehen, die in die kreisför- migen Durchgangsöffnungen 15a, 16a eingesteckt sind und die Elemente 12a, 13a mittels stirnseitigem Vernieten der Bolzenstümpfe 18a, 19a kraftschlüssig verdrehfest an den Seitenwänden 11 a haltern. Der in den Figuren 2 dargestellte Schlepphebel 1 b weist gemäß Figur 2a Seitenwände 11 b auf, dessen Durchgangsöffnungen 15b, 16b an den beiden Hebelenden 2, 5 nicht-kreisförmig und hier oval ausgebildet sind. Als Ventilkontaktelement 12b (siehe Figur 2b) ist ein Bolzen mit einer zu den Durchgangsöff- nungen 15b komplementären, d.h. generell ovalen Querschnittsform vorgesehen, dessen Mittelabschnitt zur Bildung der konvexen Ventilkontaktfläche 3 ausgespart ist. Das in Figur 2c dargestellte Gelenkpfannenelement 13b ist mit einstückig daran ausgebildeten Bolzenstümpfen 19b versehen, die mit einem ovalen Querschnitt ebenfalls komplementär zu den Durchgangsöffnungen 16b sind. Die jeweils ovalen Bolzenenden 18b und Bolzenstümpfe 19b bewirken, dass das Ventilkontaktelement 12b und das Gelenkpfannenelement 13b formschlüssig verdrehfest in den Durchgangsöffnungen 15b und 16b gehaltert ist. Insofern weist die Nietverbindung der stirnseitig ebenfalls vernieteten Bolzenenden 18b und Bolzenstümpfe 19b eine gute Festigkeit auf.

Der in den Figuren 3 offenbarte Schlepphebel 1 c weist ebenfalls eine formschlüssige Verdrehsicherung des Ventil kontaktelements 12c und des Gelenkpfannenelements 13c gegenüber den Seitenwänden 11 c mit guter Festigkeit auf. Während die Durchgangsöffnungen 15c, 16c wie beim Schlepphebel 1a zur Aufnahme zylindrischer Bolzenenden 18c und 19c kreisförmig sind, erfolgt der Formschluss dadurch, dass die Elemente 12c und 13c an beiden Seiten mit in Querrichtung der Seitenwände 11 c verlaufenden Vorsprüngen 20c und 21 c versehen sind, die in dazu komplementäre Aussparungen 22 und 23 an den Unterkanten der Seitenwände 11 c (d.h. die dem Gaswechselventil zugewandte Seite) eingreifen. Das Ventilkontaktelement 12c und das Gelenkpfannenelement 13c sind mit den Vorsprüngen 20c und 21 c als einstückige Sinterteile hergestellt und gehen vergrößert aus den Figuren 3a bzw. 3b hervor. Die Elemente 12c, 13c sind in diesem Fall jeweils mit einer Querbohrung 24 und 25 versehen, durch die bei der Montage des Schlepphebels 1 c jeweils ein zylindrischer BoI- zen 26 und 27 hindurchgeführt wird, dessen Bolzenenden 18c und 19c zur HaI- terung der Elemente 12c, 13c in den Durchgangsöffnungen 15c, 16c dienen. Vorteilhaft an den Schlepphebeln 1 a bis 1 c ist die geringe Anzahl der Einzelteile.

Bei den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 4 bis 11 sind das Ventilkontaktelement 12 und das Gelenkpfannenelement 13 in Querrichtung des Schlepphebels 1 verdrehbar an den Seitenwänden 11 gehaltert. Ein sich hieraus ergebender Vorteil ist der vergleichsweise geringe Verschleiß zwischen der Ventilkontaktfläche 3 und dem Gaswechselventil 4. Die gegen Verdrehen gesicherte Anordnung der Elemente 12, 13 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass das Verhältnis zwischen der Nockenhubkurve und der Ventilhubkurve nicht geändert wird.

Der in den Figuren 4 dargestellte Schlepphebel 1d weist Seitenwände 11 d gemäß Figur 4a auf, die an den Hebelenden 2, 5 mit kreisförmigen Durchgangsöffnungen 15d, 16d versehen sind. Wie beim Schlepphebel 1c sind das Ventil- kontaktelement 12d gemäß Figur 4b und das Gelenkpfannenelement 13d gemäß Figur 4c mit Querbohrungen 24, 25 zur Aufnahme zylindrischer Bolzen 26, 27 versehen, deren Bolzenenden 18d, 19d in diesem Fall jedoch mit fertigungsgünstiger Spielpassung in den Durchgangsöffnungen 15d, 16d verlaufen, so dass die Elemente 12d, 13d in Querrichtung des Schlepphebels 1d frei, d.h. um einen beliebigen Winkel, verdrehbar an den Seitenwänden 11d gehaltert sind. Vorteil dieser Ausgestaltung ist die einfache Fertigung des Schlepphebels 1d.

Demgegenüber sind bei den in den Figuren 5 bis 11 dargestellten Schlepphebeln 1 das Ventilkontaktelement 12 und das Gelenkpfannenelement 13 mit in Querrichtung der Seitenwände 11 verlaufenden Vorsprüngen 28 und 29 versehen, die zur Drehbegrenzung des Ventilkontaktelements 12 und des Gelenkpfannenelements 13 an Anschlagflächen 30 und 31 der Seitenwände 11 anlaufen. Wie beim Schlepphebel 1 c und 1d sind die Ventil kontaktelemente 12 und die Gelenkpfannenelemente 13 mit Querbohrungen 24, 25 zur Aufnahme zy- lindrischer Bolzen 26, 27 versehen, deren Bolzenenden 18, 19 mit fertigungsgünstiger Spielpassung in den Durchgangsöffnungen 15, 16 verlaufen. Das Ventil kontaktelement 12e (siehe Figur 5b) und das Gelenkpfannenelement 13e (siehe Figur 5c) des in Figur 5 offenbarten Schlepphebels 1e weisen jeweils an beiden Querseiten zylindrische Vorsprünge 28e, 29e auf, die gemäß der Längsschnittdarstellung des Schlepphebels 1e (siehe Figur 5a) in kreisbo- genförmigen Nuten 32, 33 der einander zugewandten Innenseiten der Seitenwände 11 e verlaufen und an den als Anschlagflächen 3Oe, 31 e dienenden Enden der Nuten 32, 33 anlaufen.

Der in den Figuren 6 dargestellte Schlepphebel 1f weist ein Ventilkontaktele- ment 12f gemäß Figur 6b und ein Gelenkpfannenelement 13f gemäß Figur 6c mit jeweils T-förmigem Querschnitt und entsprechend quaderförmigen Vorsprüngen 28f, 29f auf, die gegenüberliegend den als Anschlagflächen 3Of, 31 f dienenden Oberkanten der Seitenwände 11 f gemäß Figur 6a (d.h. die dem Gaswechselventil abgewandte Seite) mit hier etwa 0,2mm Abstand spielbehaf- tet verlaufen.

Der in den Figuren 7 dargestellte Schlepphebel 1g weist ein Ventilkontaktelement 12g gemäß Figur 7a und ein Gelenkpfannenelement 13g gemäß Figur 7b mit ebenfalls jeweils T-förmigem Querschnitt und entsprechend quaderförmigen Vorsprüngen 28g, 29g auf, die in diesem Fall gegenüberliegend den als Anschlagflächen 30g, 31g dienenden Unterkanten der Seitenwände 11g mit hier etwa 0,2mm Abstand spielbehaftet verlaufen.

Der in den Figuren 8 dargestellte Schlepphebel 1 h unterscheidet sich von dem Schlepphebel 1g lediglich dadurch, dass die den Unterkanten der Seitenwände 11 h zugewandten Anlaufflächen 34, 35 der am Ventilkontaktelement 12h und am Gelenkpfannenelement 13h ausgebildeten Vorsprünge 28h, 29h nicht eben, sondern ballig ausgebildet sind, wie es aus einem Vergleich der Figuren 7a mit 8a und 7b mit 8b deutlich wird.

Der Schlepphebel 1 i gemäß den Figuren 9 entspricht im wesentlichen dem Schlepphebel 1 h, der um ein Verbindungselement 36 zur verliersicheren Halte- rung der Gelenkpfanne 14 auf dem Gelenkkopf des Abstützelements 6 (siehe Figur 12) ergänzt ist. Das in Figur 9a dargestellte und an sich bekannte Verbin- dungselement 36 besteht aus stanzgebogenem Dünnblech, wobei die nach o- ben weisenden Schenkel 37 und 38 in Längsaussparungen 39 und 40 eines gemäß Figur 9a angepassten Gelenkpfannenelements 13 i eingerastet sind.

Der in den Figuren 10 offenbarte Schlepphebel 1 k weist gemäß Figur 10a ein Gelenkpfannenelement 13k auf, das gegenüber dem Gelenkpfannenelement 13i materialsparender gefertigt ist. Der in den Figuren 11 offenbarte Schlepphebel 11 weist ein sintergerechtes Ventilkontaktelement 121 gemäß Figur 11 a und ein sintergerechtes Gelenkpfannenelement 13I gemäß Figur 11 b auf.

Bezugszahlen

1 Schlepphebel

2 erstes Hebelende

3 Ventilkontaktfläche

4 Gaswechselventil

5 zweites Hebelende

6 Abstützelement

7 Hebelmitte

8 Rollenbolzen

9 Rolle

10 Nocken

11 Seitenwand

12 Ventilkontaktelement

13 Gelenkpfannenelement

14 Gelenkpfanne

15 Durchgangsöffnung am ersten Hebelende

16 Durchgangsöffnung am zweiten Hebelende

17 Durchgangsöffnung in der Hebelmitte

18 Bolzenende / Bolzenstumpf

19 Bolzenende / Bolzenstumpf

20 Vorsprung am Ventilkontaktelement

21 Vorsprung am Gelenkpfannenelement

22 Aussparung der Seitenwand

23 Aussparung der Seitenwand

24 Querbohrung im Ventil kontaktelement

25 Querbohrung im Gelenkpfannenelement

26 Bolzen für Ventilkontaktelement

27 Bolzen für Gelenkpfannenelement

28 Vorsprung zur Drehbegrenzung des Ventilkontaktelements

29 Vorsprung zur Drehbegrenzung des Gelenkpfannenelements

30 Anschlagfläche der Seitenwand 31 Anschlagfläche der Seitenwand

32 Nut in der Seiteninnenwand am ersten Hebelende

33 Nut in der Seiteninnenwand am zweiten Hebelende

34 Anlauffläche am Ventilkontaktelement

35 Anlauffläche am Gelenkpfannenelement

36 Verbindungselement

37 Schenkel des Verbindungselements

38 Schenkel des Verbindungselements

39 Längsausparung am Gelenkpfannenelement 40 Längsausparung am Gelenkpfannenelement