[0001] Die Erfindung betrifft einen Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb nach
dem Hauptpatent (Patentanmeldung DE 102 35 402).
[0002] In diesem Patent (Patentanmeldung 102 35 402 DE) wird ein Blechgehäuse für einen
Schwenkhebel in einem hubvariablen Ventiltrieb eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine
vorgeschlagen. Der Schwenkhebel weist einerseits ein Rollenelement mit einem Schwingdrehpunkt,
der auf der Kulissenbahn einer Kulisse abgestützt ist und andererseits eine Steuerbahn,
die auf einem Zwischenelement zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist,
auf. Der Schwenkhebel wird zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits
von dem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Federkraft geschwenkt und andererseits
wird der Schwingdrehpunkt von einer Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel
zur Kulissenbahn verschoben. Das Gehäuse und die Kulisse sind einstückig aus einem
Blech hergestellt.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattunsgemäßen Schwenkhebel aufzuzeigen,
dessen Gehäuse leichter als aus Blech und somit für hohe Drehzahlen der Brennkraftmaschine
geeignet ist.
[0004] Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 gelöst.
[0005] In vorteilhafter Weise kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung das Gehäuse
in Verbindung mit dem pulvermetallurgischen Spritzgießverfahren gewichtsoptimiert
ausgelegt werden, so dass beim Betrieb in einer Brennkraftmaschine hohe Drehzahlen
erreichbar sind. Die nach Patentanspruch 1 produzierten Schwenkhebelgehäuse können
gegenüber der Blechausführung erheblich komplexere Formen aufweisen, da neue Freiheitsgrade
der Formgebung möglich sind. Dies führt zu gewichtsoptimierten Geometrien, die bei
gleicher Steifigkeit ein geringeres Gewicht aufweisen. Ferner weisen die kostengünstigen
Rohteile eine hohe Formgenauigkeit auf, wodurch geringere Bearbeitungszugaben nötig
sind. Auch ist gegenüber der Blechausführung eine freiere Werkstoffauswahl möglich.
[0006] Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in
einer einzigen Figur näher erläutert.
[0007] Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel
1 mit einem Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 wird im wesentlichen von einer ersten und einer
zweiten, parallel zueinander angeordneten Seitenwange 2a, 2b gebildet, die mit einer,
an einem Ende zwischen den Seitenwangen 2a, 2b angeformten Steuerbahn 4 miteinander
einen U-förmigen Bügel bilden. Die Steuerbahn 4 weist eine Leerhubkurve 4' und eine
Hubkurve 4" auf. Von der Steuerbahn 4 beabstandet weist das Gehäuse 2 in etwa mittig
eine zweite Bohrung 8 und an dem der Steuerbahn gegenüberliegenden Ende eine erste
Bohrung 7 auf, die sich durch beide Seitenwangen 2a, 2b erstreckt. In der ersten Bohrung
7 ist ein erstes Rollenelement 3 und in der zweiten Bohrung 8 ist ein zweites Rollenelement
6 drehbar gelagert. Das erste Rollenelement 3 dient zur Verstellung eines Gaswechsel-Ventilhubes,
das zweite Rollenelement 6 zur Betätigung eines nicht dargestellten Gaswechselventils.
Zwischen den Rollenelementen 3 und 6, verbindet ein Bügel 9 die Seitenwangen 2a und
2b. Dieser Bügel 9 dient zur Versteifung des weitgehend U-förmigen Gehäuses 2. Damit
das sehr dünnwandige Gehäuse 2 eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine ausreichende
Struktursteifigkeit aufweist, weisen die Seitenwangen 2a, 2b, jeweils eine, die Seitenwangenkontur
umlaufende erfindungsgemäße erste und zweite Versteifungsstruktur 5, 5' auf.
[0008] Die zwei Seitenwangen 2a, 2b sowie die Steuerbahn 4 und der Bügel 9 sind einstückig
und materialeinheitlich. Sie sind durch ein pulvermetallurgisches Spritzgießverfahren
hergestellt worden, das auch unter der Bezeichnung "Metal Injection Moulding, MIM"
bekannt ist. Bei diesem Verfahren werden in der Regel sehr feine Metallpulver mit
organischen Bindern zu einer homogenen Masse vermischt. Der Volumenanteil des Metallpulvers
beträgt dabei mehr als 50%. Dieses Gemisch kann mit Spritzgießmaschinen in einem Spritzgießprozess
zu Formkörpern gespritzt werden, die schon alle typischen geometrischen Merkmale des
fertigen Bauteils aufweisen. In einem anschließenden Entbinderungsprozess werden die
organischen Binder entfernt. Die porösen Formkörper werden durch Sintern auf die entgültigen
geometrischen Eigenschaften verdichtet.
[0009] Durch dieses pulvermetallurgische Feingießverfahren können weitere Bearbeitungsschritte,
ausschließlich einer Feinstbearbeitung wie z.B. der Steuerbahn 4, entfallen. Ferner
kann die Metallzusammensetzung sehr exakt an die mechanischen und wärmebehandlungstechnischen
Anforderungen angepasst werden. Mit Hilfe einer Wärmebehandlung kann beispielsweise
die Oberfläche der Steuerbahn 4 auf die geforderte Härte eingestellt werden.
[0010] Mit Hilfe dieses MIM-Verfahrens ist es somit möglich, einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel
1 wirtschaftlich zu fertigen, dessen Gewicht unter dem Gewicht eines Schwenkhebels
1 mit einem Blechgehäuse liegt. Aufgrund der Gewichtsreduzierung ist ein Betreib der
Brennkraftmaschine mit deutlich höheren Drehzahlen möglich.
[0011] Die Materialstärke liegt im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen ca. 0,6 mm
und 2,5 mm. Sie kann jedoch abhängig von der Belastung des Bauteils auch verringert
oder auf mehrere mm verstärkt werden. Das erste Rollenelement 3 und das zweite Rollenelement
6 sind wie für einen Schwenkhebel 1 mit einem Blechgehäuse aus gehärtetem Stahl. Das
erste und das zweite Rollenelement 3 und 6 können wälz- oder nadelgelagert sein. Um
weiteren mechanischen Anforderungen Genüge zu tun, können die erste und die zweite
Seitenwange 2a, 2b auch Versteifungsstrukturen aufweisen, die sich von denen im vorliegenden
Ausführungsbeispiel deutlich unterscheiden.
Bezugszeichenliste
[0012]
- 1
- Schwenkhebel
- 2
- Gehäuse
- 2a
- erste Seitenwange
- 2b
- zweite Seitenwange
- 3
- Erstes Rollenelement
- 3'
- Schwingdrehpunkt
- 4
- Steuerbahn
- 4'
- Leerhubkurve
- 4"
- Hubkurve
- 5
- Erste Versteifungsstruktur
- 5'
- Zweite Versteifungsstruktur
- 6
- Zweites Rollenelement
- 7
- Erste Bohrung
- 8
- Zweite Bohrung
1. Schwenkhebel (1) mit einem Gehäuse (2), für einen hubvariablen Ventiltrieb in einem
Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach Patent (Patentanmeldung 102 35 402 DE),
der einerseits mit einem Rollenelement (3) mit einem Schwingdrehpunkt (3') auf einer
Kulissenbahn einer Kulisse und andererseits mit einer Steuerbahn (4) auf einem Zwischenelement
zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (1) zur
Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken einer Nockenwelle
entgegen einer Kraft einer Feder gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt
(3') von einer Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn
gesteuert verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und die Steuerbahn (4) einstückig mittels eines pulvermetallurgischen
Spritzgießverfahrens hergestellt sind und das Gehäuse (2) eine Versteifungsstruktur
(5) aufweist.
