Lagerung eines Kipphebels für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Lagerung eines Kipphebels (2, 3) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Kipphebellagerbock (8) an dem eine Achse (6) angeordnet ist, auf den der Kipphebel (2, 3) mit einer zugeordneten Bohrung (4, 5) schwenkbar aufgesteckt und mittels einer axialen Lagesicherung gehalten ist. Erfindungsgemäß ist die axiale Lagesicherung eine Führungsverbindung als Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung zwischen dem Lagerbock (8) und dem Kipphebel (2, 3), bei der ein quer zur Achsrichtung ausgerichtetes Eingriffselement (9, 10) in ein zugeordnetes Gegenelement (11, 12) mit axialer Flankenabstützung (16, 17) schwenkbeweglich eingreift.

Beschreibung

[0001] Eine allgemein bekannte Lagerung eines Kipphebels besteht aus einem Kipphebellagerbock, an dem eine Achse angeordnet ist, auf die ein oder zwei Kipphebel mit einer zugeordneten Bohrung schwenkbar aufgesteckt und mittels einer axialen Lagesicherung gehalten sind. Die Lagesicherung erfolgt über Anlageflächen an den Kipphebelflanken. Diese Flanken werden insbesondere durch Kalibrierung des Schmiederohlings bzw. durch mechanische Bearbeitung erstellt. Lagerbockseitig erfolgt die Fixierung ebenfalls über entsprechend bearbeitete Flächen sowie mittels Scheiben und Sicherungsringen.

[0002] Weiter sind axiale Lagesicherungen zwischen einem Kipphebel und der Achse bekannt. Beispielsweise weist dazu ein Bereich der Achse, welcher von der Bohrung des Kipphebels umschlossen ist, eine Ringnut auf, in der ein Sprengring verläuft, welcher zugleich mit seinem außen liegenden Ringabschnitt in einer Ringnut des Kipphebels verläuft (WO 95/2780042).

[0003] Die bekannten axialen Lagesicherungen erfordern relativ viele Bauteile, wobei die Lagesicherungen mit seitlich aufgesetzten Scheiben zudem einen ungünstig großen Bauraum benötigen.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lagerung eines Kipphebels für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine so weiterzubilden, dass mit möglichst wenigen Bauteilen eine funktionssichere und wenig Bauraum erfordernde axiale Lagesicherung möglich ist.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die axiale Lagesicherung eine Führungsverbindung als Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung zwischen dem Lagerbock und dem Kipphebel ist, bei der ein quer zur Achsrichtung ausgerichtetes Eingriffselement in ein zugeordnetes Gegenelement mit axialer Flankenabstützung schwenkbeweglich eingreift.

[0006] Die axiale Lagesicherung erfolgt somit hier über eine axiale Flankenabstützung zwischen dem Lagerbock und dem Kipphebel, wobei diese Flankenabstützung lediglich über ein dem Eingriffselement zugeordnetes Gegenelement, das heißt ohne weitere zusätzliche Bauteile, wie Stützscheiben und/oder Sicherungsringe erfolgt. Eine solche Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung kann so innerhalb des Bereichs Lagerbock/Kipphebel angebracht werden, dass darüber hinaus kein weiterer Bauraum benötigt wird. Bei geeigneter Dimensionierung des Eingriffselements und des Gegenelements, insbesondere der Flankenabstützung wird eine belastbare und funktionssichere axiale Lagesicherung eines Kipphebels erreicht.

[0007] Bevorzugt wird das Eingriffselement als Erhebung am Kipphebel und das Gegenelement als zugeordnete Vertiefung am Lagerbock angeordnet, wobei grundsätzlich auch die umgekehrte Anordnung mit dem Eingriffselement am Lagerbock und dem Gegenelement am Kipphebel für eine funktionsfähige Ausführungsform möglich ist.

[0008] Eine konstruktiv einfache Anordnung, die einfach herstellbar und montierbar ist, wird erreicht, wenn das Eingriffselement ein Federelement und das Gegenelement eine Nut einer Führungsverbindung als Nut-Feder-Verbindung ist.

[0009] Zweckmäßig wird dabei das Federelement dem Kipphebel zugeordnet und als Teil eines im Bereich des Lagerbocks am Kipphebelumfang angeordneten Ringstegs ausgebildet. Ein umlaufender Ringsteg ist ersichtlich nicht erforderlich, da nur ein Stegteil als Eingriffselement entsprechend des Schwenkwegs erforderlich ist.

[0010] Ein solcher Teil eines Ringstegs kann dann in eine zugeordnete Nut am Lagerbock, vorzugsweise einem angepassten konkaven Ringnutteil eingreifen. Damit wird ein wirksamer Nut-Feder-Formschluss geschaffen.

[0011] In einer bevorzugten konkreten Ausführungsform ist das Federelement am Kipphebel einstückig geformt, vorzugsweise bei einem Kipphebel als Schmiedeteil präzisionsgeschmiedet. Die Nut ist dabei an einem einstückigen Lagerbock z.B. durch Fräsen eingebracht. Alternativ könnte der Lagerbock auch als Sinterteil ausgeführt sein.

[0012] Alternativ könnte das Federelement jedoch auch als separates Bauteil hergestellt und am Kipphebel angebracht werden. Ebenso könnte der Lagerbock mehrteilig insbesondere mit einer Trennebene im Nutbereich ausgeführt werden. Diese mehrteiligen Anordnungen können je nach den Gegebenheiten Vorteile hinsichtlich unterschiedlicher Materialkombinationen und der erforderlichen Bearbeitungen ergeben.

[0013] Für eine sichere Funktion der Lagerung ist eine ausreichend gute Schmierung im Bereich des Eingriffselement-Gegenelement-Kontakts erforderlich. Bei einer wannenartigen Ausbildung der Nut am Lagerbock, insbesondere als konkave Teilringnut fängt sich dort Öl beziehungsweise wird dort Öl vorgehalten, so dass bei den betriebsmäßigen Schwenkbewegungen der Bereich des Eingriffselement-Gegenelement-Kontakts stets gut geschmiert ist. Weiter kann eine gezielte Ölzuführung an den Bereich des Eingriffselement-Gegenelement-Kontakts gesehen werden, insbesondere durch wenigstens eine Bohrung im Kipphebel und/oder im Lagerbock und/oder durch wenigstens eine Spritzdüse.

[0014] Zur Montageerleichterung bei der Zusammenführung des Eingriffselements und des Gegenelements können am Eingriffselement und/oder am Gegenelement Gleitschrägen vorgesehen werden.

[0015] Für eine leichtgängige Relativbewegung zwischen dem Eingriffselement und dem Gegenelement ist insbesondere an der Flankenabstützung ein Spiel vorzusehen. Geeignete Werte für ein solches Spiel liegen bei 0,1mm bis 1,0mm. Vorzugsweise weist die Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung ein Spiel von 0,10mm bis 0,45mm, besonders bevorzugt von 0,25mm bis 0,35mm auf. Insbesonder hat sich die Einstellung des Spiels auf einen Wert unter 0,50mm als besonders vorteilhaft für den gesamten Ventiltrieb erwiesen. Bei einem derartigen Spiel ist zum einen eine ausreichend leichtigängige Relativbeweung zwischen Eingriffselement und Gegenelement gegeben. Zum anderen wird dabei ein Verkippen oder Verschwenken des Kipphebels weitgehend verhindert, wodurch so genannte Kantenträger vermieden werden können. Darüber hinaus wird dadurch das Spiel auf in Wirkverbindung mit dem Kipphebel stehende Bauteile, wie beispielsweise einer Ventilbrücke oder eines Elefantenfusses (beweglicher Kontakt- und/oder Verbindungskörper zwischen Ventilbrücke und Kipphebel), möglichst gering gehalten, was sich wiederum positiv insbesondere auf die Präzision der Ventilansteuerung auswirkt und eine definierte Bewegung der oben genannten Bauteile gewährleistet.

[0016] Je nach den Gegebenheiten kann die Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung über den Bewegungsweg auch nur in Teilbereichen als formschlüssige Verbindung ausgelegt werden. Beispielsweise kann dabei ein Eingriffselement in der Art eines stegförmigen Federelements kammförmig mit Ausnehmungen ausgeführt sein, wodurch Gewicht reduziert und gegebenenfalls eine Ölzuführung und Schmierung verbessert werden kann. Ebenso kann bei Bedarf eine Nut am Lagerbock in Teilbereichen mit taschenförmigen Ausnehmungen vergrößert sein.

[0017] Die Montage der vorstehenden Lagerung kann einfach durchgeführt werden, wobei in einem ersten Montageschritt der Kipphebel auf die Achse gesteckt und in einem zweiten Montageschritt die Kipphebel-Achse-Baugruppe auf den Lagerbock unter Herstellung der Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung gesetzt und befestigt wird.

[0018] Die Lagerung mit der axialen Lagesicherung ist vorstehend anhand eines Kipphebels erläutert. Die Ausführungen und die entsprechenden Ansprüche sollen jedoch durch eine spiegelbildliche Anordnung mit zwei Kipphebeln an einem Lagerbock umfassen.

[0019] Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

[0020] Es zeigen:

Fig. 1

eine Kipphebelanordnung von zwei Kipphebeln an einem Lagerbock in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2

eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3

einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Fig. 2, und

Fig. 4

eine vergrößerte Darstellung des Teilbereichs B aus Fig. 3.

[0021] In Fig. 1 ist eine Kipphebelanordnung 1 mit zwei Kipphebeln 2, 3 dargestellt, die mit Bohrungen 4, 5 jeweils seitlich auf eine Achse 6 schwenkbeweglich aufgesteckt sind. Die Achse 6 ist mit Schrauben 7 auf einem Lagerbock 8 befestigt, der sich seitlich jeweils bis unter die Bereiche der Kipphebel 2, 3 erstreckt.

[0022] Für eine axiale Lagesicherung der Kipphebel 2, 3 ist an diesen jeweils ein abragendes, auf den Lagerbock hingerichtetes Eingriffselement geformt. Diese Eingriffselemente sind als Ringstegteile 9, 10 ausgebildet und sind Federelemente einer Nut-Feder-Verbindung. Die Nutelemente als Gegenelemente sind als Ringnutteile 11, 12 am einstückigen Lagerbock 8 z.B. durch Fräsen eingebracht.

[0023] Insbesondere aus der Seitenansicht nach Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Ringstegteile 9, 10 jeweils seitlich den Bereich des Lagerbocks 8 so weit überragen, dass über den gesamten Kipphebelschwenkweg (Pfeil 13) ein voller Eingriff in das jeweils zugeordnete Ringnutteil 11, 12 mit einer axialen Flankenabstützung zwischen den Ringstegteilen 9, 10 und den zugeordneten Ringnutteilen 11, 12 gewährleistet ist.

[0024] Im Schnitt nach Fig. 3 ist wiederum der Lagerbock 8 mit den beiden Ringnutteilen 11, 12 und die mit der Schraubverbindung 7 gehaltene Achse 6 ersichtlich. Zudem sind Ölführungskanäle 14 mit Austrittsbohrungen 15 dargestellt. Die jeweils seitlich auf die Achse 6 aufgesteckten Kipphebel 2, 3 greifen mit ihren Ringstegteilen 9, 10 formschlüssig mit einem geringen Flankenspiel in die Ringnutteile 11, 12 für die axiale Lagesicherung ein.

[0025] In Fig. 4 ist der Eingriffsbereich zwischen dem Ringnutteil 11 und dem Ringstegteil 9 vergrößert dargestellt, wobei hier deutlich die beidseitige axiale Flankenabstützung 16, 17 erkennbar ist. Weiter sind in der Fig. 4 ringnutteilseitig ausgebildeten Gleitschrägen 18, 19 erkennbar, die zur Montageerleichterung dienen.

[0026] Zur Montage der Kipphebelanordnung 1 werden in einem ersten Montageschritt die Kipphebel 2, 3 auf die Achse 6 gesteckt. In einem zweiten Montageschritt wird dann die vormontierte Kipphebel-Achse-Baugruppe auf den Lagerbock 8 unter Herstellung der Eingriffsverbindung zwischen den Ringstegteilen 9, 10 und den Ringnutteilen 11, 12 gesetzt und dort mittels der Schraubverbindung 7 befestigt.

Ansprüche

1. Lagerung eines Kipphebels für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einem Kipphebellagerbock (8), an dem eine Achse (6) angeordnet ist, auf die der Kipphebel (2, 3) mit einer zugeordneten Bohrung (4, 5) schwenkbar aufgesteckt und mittels einer axialen Lagesicherung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Lagesicherung eine Führungsverbindung als Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung zwischen dem Lagerbock (8) und dem Kipphebel (2, 3) ist, bei der ein quer zur Achsrichtung ausgerichtetes Eingriffselement (9, 10) in ein zugeordnetes Gegenelement (11, 12) mit axialer Flankenabstützung (16, 17) schwenkbeweglich eingreift.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement ein Federelement (9, 10) und das Gegenelement eine Nut (11, 12) einer Führungsverbindung als Nut-Feder-Verbindung ist.

3. Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als Teil eines im Bereich des Lagerbocks (8) am Kipphebelumfang angeordneten Ringstegs (9, 10) ausgebildet ist, der in eine zugeordnete Nut (11, 12) am Lagerbock (8) eingreift.

4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (9, 10) am Kipphebel (2, 3) einstückig geformt, vorzugsweise bei einem Kipphebel (2, 3) als Schmiedeteil präzisionsgeschmiedet ist und die Nut (11, 12) an einem einstückigen Lagerbock (8) gefräst ist.

5. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Federelement als separates Bauteil hergestellt und am Kipphebel (2, 3) angebracht ist und/oder
dass der Lagerbock (8) mehrteilig, insbesondere mit einer Trennebene im Nutbereich ausgeführt ist.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (11, 12) am Lagerbock (8) wannenartig ausgebildet ist.

7. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine gezielte Ölzuführung (14, 15) an den Bereich eines Eingriffselement-Gegenelement-Kontakts vorgesehen ist, insbesondere durch wenigstens eine Bohrung im Kipphebel und/oder im Lagerbock und/oder durch wenigstens eine Spritzdüse.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement (9, 10) und/oder das Gegenelement (11, 12) mit Gleitschrägen (18, 19) zur Montageerleichterung ausgeführt sind.

9. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung insbesondere bezüglich der Flankenabstützung (16, 17) ein gegebenenfalls über den Bewegungsweg variierendes Spiel von 0,1mm bis 1,0mm, vorzugsweise von 0,10mm bis 0,45mm, besonders bevorzugt von 0,25mm bis 0,35mm, aufweist.

10. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Eingriffselement (9, 10) und dem Gegenelement (11, 12) über den Bewegungsweg nur in Teilbereichen eine formschlüssige Verbindung besteht.

11. Verfahren zur Montage einer Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet dass in einem ersten Montageschritt der Kipphebel (2, 3) auf die Achse (6) gesteckt und in einem zweiten Montageschritt die Kipphebel-Achse-Baugruppe auf den Lagerbock (8) unter Herstellung der Eingriffselement-Gegenelement-Verbindung gesetzt und befestigt wird.

Zeichnung