Die Erfindung betrifft einen Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung DE 102 35 402).
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.
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.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.
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.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
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.
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.
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.
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.
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
- 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