Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur verliersicheren Halterung eines
hebelartigen Nockenfolgers, der zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine
dient, an einem Abstützelement mit einem sphärischen Ende, auf dem der Nockenfolger
mittels einer kalottenförmigen Einformung schwenkbeweglich gelagert ist, wobei das
Verbindungselement in eine ringförmige Nut unterhalb des sphärischen Endes eingreift.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Derartige Verbindungselemente ermöglichen bekanntermaßen die Erzeugung einer Baueinheit,
die beispielsweise einen Schlepphebel als Nockenfolger und ein Abstützelement beinhaltet.
Mit einer solchen Baueinheit wird dann das Risiko einer potenziellen Fehlmontage beim
Kunden minimiert. Diese könnte unter anderem darin bestehen, dass der Schlepphebel
um 180° verdreht im Ventiltrieb montiert wird. In diesem Fall wären die Kontaktpartner
Kugelkopf des Abstützelements und Kalotte des Schlepphebels sowie Ventilschaftende
und entsprechende Gegenfläche am Schlepphebel vertauscht. Eine solche Fehlmontage
würde zumindest zu einer Ventiltriebsfehlfunktion und im schlimmsten Fall sogar zu
einem gravierenden Motorschaden führen. Weitere Anforderungen an dieses Verbindungselement
bestehen darin, dass auf der einen Seite eine Trennung von Schlepphebel und Abstützelement
durch Transporteinflüsse sicher ausgeschlossen ist und auf der anderen Seite das Verbindungselement
keinen nachteiligen Beitrag zur Ventiltriebsreibung bei der Schwenkbewegung des Schlepphebels
auf dem Abstützelement leistet.
[0003] In der DE 102 49 560 A1 ist ein Verbindungselement, welches die vorgenannten Anforderungen
vorteilhaft erfüllt, vorgeschlagen. Bei diesem aus Flachmaterial bestehenden Verbindungselement
wird das sphärische Ende des Abstützelements hinter eine ovale Aussparung des Verbindungselements,
die sich unterhalb der kalottenförmigen Einformung des Schlepphebels befindet, geclipst.
Dadurch greift das Verbindungselement zwar in die ringförmige Nut unterhalb des sphärischen
Endes ein, lässt aber dennoch eine reibungsminimale Schwenkbewegung in Betätigungsrichtung
des Gaswechselventils zu. Voraussetzung für ein einwandfreies Einclipsen des Abstützelements
hinter das Verbindungselement ist nun allerdings dessen elastische Verformung im Bereich
der Aussparung. Die erforderliche Elastizität kann durch geeignete Geometrie der Aussparung
sowie geeignete Eigenschaften und Stärke des Verbindungselementmaterials problemlos
erreicht werden, dennoch verbleibt ein Montagespalt quer zur Betätigungsrichtung des
Schlepphebels zwischen Verbindungselement und ringförmiger Nut im Abstützelement.
Folglich wird der Schlepphebel auch nicht vom Verbindungselement bei einer Schwenkbewegung
quer zu seiner Betätigungsrichtung vollständig behindert, wobei diese Schwenkbewegung
dann bis zu 15° betragen kann. Ein solches Abkippen des Schlepphebels um seine Längsachse
kann ebenfalls in der montierten Brennkraftmaschine auftreten, nämlich bei Kontaktverlust
zwischen Schlepphebel und dem betätigenden Nocken. Ursachen für einen solchen Kontaktverlust
können ein unerwünschtes Einsinken der zumeist verwendeten Abstützelemente mit hydraulischem
Ventilspielausgleich oder ein Entfernen des Schlepphebels vom betätigenden Nocken
in Folge einer Überdrehzahl der Brennkraftmaschine sein.
[0004] Diesbezüglich sind insbesondere Schlepphebel mit sehr schmaler Nockenkontaktfläche
zu beachten. Diese finden Verwendung bei bauraumbeengten Mehrventilmotoren oder auch
bei variablen Ventilsteuerungen, bei denen ein aus mehreren Nocken unterschiedlichen
Hubes bestehendes Nockenpaket axial auf seiner Nockenwelle verschiebbar gelagert ist
und von dem ein zum Betriebszustand der Brennkraftmaschine passender Nocken in Eingriff
mit dem Schlepphebel gebracht wird. Der Schlepphebel ist dann hinsichtlich eines weiteren
oder vollständigen Abkippens vom Abstützelement besonders gefährdet, da er sich bei
erneutem Kontakt zu seinem Nocken aufgrund der schmalen Nockenkontaktfläche nicht
mehr ausreichend am Nocken auszurichten vermag.
Aufgabe der Erfindung
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verbindungselement der vorgenannten Art zu
schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile beseitigt sind, so dass insbesondere
bei Nockenfolgern mit schmaler Nockenkontaktfläche ein stabiles Ausrichten am betätigenden
Nocken in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gewährleistet werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
[0006] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1, während
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprüchen entnehmbar sind.
[0007] Demnach wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein zentraler Abschnitt des Verbindungselements
an einer dem Abstützelement zugewandten Unterseite des Nockenfolgers anliegt und mit
zwei Schenkeln sowie einen diese verbindenden Steg eine in Längsrichtung des Nockenfolgers
U-förmige Ausnehmung bildet, die die Nut gabelartig und orthogonal zur Verschwenkrichtung
des Nockenfolgers im wesentlichen spielfrei umgreift, wobei von den Schenkeln abgewinkelte
Haltekrallen in Querrichtung des Nockenfolgers verlaufen, die dessen Seitenwände zangenartig
derartig übergreifen, dass durch Klemmung der Haltekrallen mittels Ausformungen, die
auf Innenseiten der zugehörigen Seitenwände gerichtet sind, die U-förmige Ausnehmung
hinsichtlich ihrer Lage in Querrichtung zum Nockenfolger und ihrer Form im wesentlichen
fixiert ist.
[0008] Hierdurch sind die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt. Die Ausführung
des Verbindungselementes gewährleistet, dass der Nockenfolger verliersicher mit dem
Abstützelement verbunden und gleichzeitig dessen Verkippmöglichkeit um seine Längsrichtung
minimiert ist. Letzteres wird hauptsächlich dadurch erreicht, dass das Verbindungselement
die ringförmige Nut U-förmig umgreift, so dass es schuhartig auf den Nockenfolger
aufgezogen werden kann, während sich das sphärische Ende des Abstützelements bereits
in der kalottenförmigen Ausnehmung befindet. Somit sind eine elastische Verformung
des Verbindungselements, wie sie bei einem Einclipsen des Abstützelements erfolgt,
sowie der damit verbundene Montagespalt zwischen Verbindungselement und ringförmiger
Nut nicht mehr erforderlich. Der geringe Elastizitätsbedarf ermöglicht ferner die
Verwendung eines Verbindungselements hoher Materialstärke, welches ein Verkippen des
Nockenfolgers neben der Spielfreiheit zur ringförmigen Nut auch durch hohe Bauteilsteifigkeit
wirksam behindert.
[0009] Die Materialstärke der Schenkel kann dennoch problemlos so beschränkt sein, dass
sie geringer als die axiale Breite der Nut ist, so dass das Verbindungselement bei
Schwenkbewegungen des Nockenfolgers in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils in
der Nut geometrisch frei beweglich ist. Insofern nimmt das Verbindungselement verformungsfrei
an der Schwenkbewegung des Nockenfolgers teil und erzeugt darüber hinaus keine zusätzliche
Reibleistung bei Betätigung des Gaswechselventils.
[0010] Das Verbindungselement soll zur Montage auf dem Nockenfolger vorzugsweise aus einem
federnden Werkstoff, wie federharter Stahl bestehen. Alternativ können auch Leichtmetall
oder Kunststoff, der mit Fasern oder Partikeln verstärkt ist, verwendet werden. Besonders
zu bevorzugen ist dabei die Verwendung von einem Flachmaterial.
[0011] Der hebelartige Nockenfolger ist zweckmäßigerweise ein Schlepphebel. Dieser Schlepphebel
kann eine Gleitfläche oder besonderes bevorzugt auch eine drehbar gelagerte Rolle
als Nockenkontaktfläche haben. Schließlich soll der Schlepphebel einen generell U-förmigen
Querschnitt haben. Anstelle des U-förmigen Querschnitts kann auch lediglich ein U-ähnlicher
Querschnitt bzw. ein H-Querschnitt oder ähnliches vorgesehen sein. In Kombination
hierzu ist ausgeführt, dass der Schlepphebel aus Blechwerkstoff besteht. Denkbar sind
an dieser Stelle natürlich auch weitere für die Funktion geeignete Werkstoffe, so
auch Kunststoffe bzw. umformtechnisch erzielte Schlepphebel, wobei vom Schutzbereich
dieser Erfindung auch die U-Form ohne Kombination mit dem Blechwerkstoff eingeschlossen
ist.
[0012] Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0013] Die Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Seitenansicht auf das erfindungsgemäße Verbindungselement bei betriebsbereit
montiertem Zustand des Ventiltriebs,
- Figur 2
- eine Rückansicht des Ventiltriebs im Teilschnitt
- Figur 3
- eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselementes.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
[0014] Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen Nockenfolger 1 und ein diesen schwenkbar lagerndes
Abstützelement 2, das hier mit einem nicht näher dargestellten hydraulischen Ventilspielausgleich
ausgeführt ist. Der Nockenfolger 1 wird in an sich bekannter Weise über einen Nocken
3 mittels einer mit dem Nockenfolger 1 verbundenen und drehbar gelagerten Rolle 4
in Betätigungsrichtung eines Gaswechselventils 5 angetrieben. Selbstverständlich kann
anstelle der Rolle 4 auch eine mit dem Nockenfolger 1 starr verbundene Gleitfläche
als Nockenkontakt vorgesehen sein. Der Nockenfolger 1 ist in den dargestellten Ausführungen
ein Schlepphebel, der einen U-förmigen Querschnitt besitzt und vorzugsweise aus Blechwerkstoff
in einem Umformverfahren hergestellt ist.
[0015] Der Nockenfolger 1 weist eine kalottenförmige Einformung 6, mittels der er auf einem
sphärischen Ende 7 des Abstützelements 2 gelagert ist, auf. Wie besonders aus Figur
2 ersichtlich ist, befindet sich unterhalb des sphärischen Endes 7 eine ringförmige
Nut 8 in die ein hier aus Flachmaterial bestehendes Verbindungselement 9 eingreift.
Das Verbindungselement 9 liegt mit einem zentralen Abschnitt 10 an einer dem Abstützelement
2 zugewandten Unterseite 11 des Nockenfolgers 1 an. Der zentrale Abschnitt 10 weist
zwei Schenkel 12, 13 auf, die durch einen Steg 14 miteinander verbunden sind und eine
in Längsrichtung des Nockenfolgers 1 U-förmige Ausnehmung 15 bilden. Aus Figur 2 ist
ersichtlich, dass dabei die Schenkel 12, 13 die Nut 8 senkrecht zur Betätigungsrichtung
des Nockenfolgers 1 spielfrei umgreifen.
[0016] Von den Schenkeln 12, 13 gehen in einer Querrichtung des Nockenfolgers 1 abgewinkelte
Haltekrallen 16, 17 aus, die Seitenwände 18, 19 des Nockenfolgers 1 zangenartig übergreifen.
Dabei weisen Endabschnitte 20, 21 der Haltekrallen 16, 17 Ausformungen 22, 23 auf,
die auf Innenseiten 24, 25 der Seitenwände 18, 19 gerichtet sind. Die so ausgebildeten
Haltekrallen 16, 17 erzeugen eine Klemmung des Verbindungselements 9 auf den Seitenwänden
18, 19 des Nockenfolgers 1. Diese Klemmung erzeugt einerseits einen in Längsrichtung
des Nockenfolgers 1 wirkenden Reibschluss mit dem Verbindungselement 9, so dass auch
im Betriebszustand der Brennkraftmaschine dessen Verrutschen auf dem Nockenfolger
1 wirkungsvoll verhindert wird. Andererseits wird durch die Klemmung die Lage der
U-förmigen Ausnehmung 15 relativ zur kalottenförmigen Einformung 6 fixiert.
[0017] Gut erkennbar ist auch, dass für den Montagevorgang das Verbindungselement 9 leicht
auf den Nockenfolger 1 aufschiebbar ist, während sich das sphärische Ende 7 des Abstützelements
2 bereits in der kalottenförmigen Einformung 6 befindet. Somit kann das Verbindungselements
9 mit hoher Materialstärke bei geringer Elastizität ausgeführt werden, um ein Verkippen
des Nockenfolgers 1 neben der Spielfreiheit zur ringförmigen Nut auch durch hohe Bauteilsteifigkeit
wirksam zu behindern.
[0018] Die Schenkel 12,13 besitzen dennoch eine Materialstärke, die geringer ist als die
axiale Breite der Nut 8. Somit ist das Verbindungselement 9 bei Schwenkbewegungen
des Nockenfolgers 1 in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils 5 in der Nut 8 frei
beweglich, so dass es sich bei Betrieb der Brennkraftmaschine weder verformt noch
einen Beitrag zu deren Reibleistung beisteuert.
[0019] Als Werkstoffe für das erfindungsgemäße Verbindungselement 9 kommen natürlich beliebige
Werkstoffe in Frage, solange sie den technischen und auch finanziellen Ansprüchen
genügen. So sind neben federnden Stahl- und Leichtmetallwerkstoffen selbstverständlich
auch Kunststoffe, die eine Partikel- oder Faserverstärkung aufweisen können, möglich.
Diese haben aufgrund ihrer geringen Dichte einen vernachlässigbaren Anteil an den
bewegten Massen des Ventiltriebs.
Bezugszeichen
[0020]
- 1
- Nockenfolger
- 2
- Abstützelement
- 3
- Nocken
- 4
- Rolle
- 5
- Gaswechselventil
- 6
- kalottenförmige Einformung
- 7
- sphärisches Ende
- 8
- Nut
- 9
- Verbindungselement
- 10
- zentraler Abschnitt
- 11
- Unterseite
- 12
- Schenkel
- 13
- Schenkel
- 14
- Steg
- 15
- U-förmige Ausnehmung
- 16
- Haltekralle
- 17
- Haltekralle
- 18
- Seitenwand
- 19
- Seitenwand
- 20
- Endabschnitt
- 21
- Endabschnitt
- 22
- Ausformung
- 23
- Ausformung
- 24
- Innenseite
- 25
- Innenseite
1. Verbindungselement (9) zur verliersicheren Halterung eines hebelartigen Nockenfolgers
(1), der zur Betätigung eines Gaswechselventils (5) einer Brennkraftmaschine dient,
an einem Abstützelement (2), das ein sphärisches Ende (7) aufweist, auf dem der Nockenfolger
(1) mittels einer kalottenförmigen Einformung (6) schwenkbeweglich gelagert ist, wobei
das Verbindungselement (9) in eine ringförmige Nut (8) unterhalb des sphärischen Endes
(7) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Abschnitt (10) des Verbindungselements (9) an einer dem Abstützelement
(2) zugewandten Unterseite (11) des Nockenfolgers (1) anliegt und mit zwei zueinander
beabstandeten Schenkeln (12, 13) sowie einen diese verbindenden Steg (14) eine in
Längsrichtung des Nockenfolgers (1) U-förmige Ausnehmung (15) bildet, die die Nut
(8) gabelartig und orthogonal zur Verschwenkrichtung des Nockenfolgers (1) im wesentlichen
spielfrei umgreift, wobei von den Schenkeln (12, 13) abgewinkelte Haltekrallen (16,
17) in Querrichtung des Nockenfolgers (1) verlaufen, die dessen Seitenwände (18, 19)
zangenartig derartig übergreifen, dass durch Klemmung der Haltekrallen (16, 17) mittels
Ausformungen (22, 23), die auf Innenseiten (24, 25) der zugehörigen Seitenwände (18,
19) gerichtet sind, die U-förmige Ausnehmung (15) hinsichtlich ihrer Lage in Querrichtung
zum Nockenfolger (1) und ihrer Form im wesentlichen fixiert ist.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9) auf den Nockenfolger (1) parallel zu dessen Längsrichtung
aufschiebbar ist, wobei sich das sphärische Ende (7) des Abstützelements (2) beim
Aufschieben des Verbindungselements (9) bereits in der kalottenförmigen Einformung
(6) befindet.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (12, 13) eine Materialstärke aufweisen, die geringer als die axiale
Breite der Nut (8) ist, so dass das Verbindungselement (9) bei Schwenkbewegungen des
Nockenfolgers (1) in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils (5) in der Nut (8)
geometrisch frei beweglich ist.
4. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9) aus einem federnden Werkstoff, wie federharter Stahl oder
Leichtmetall oder aus einem Kunststoff, wahlweise mit Faser- oder Partikelverstärkung,
besteht.
5. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9) aus Flachmaterial besteht.
6. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1) ein Schlepphebel ist.
7. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlepphebel einen generell U-förmigen Querschnitt besitzt und spanlos aus Blechwerkstoff
hergestellt ist.