EP2156021B1

EP2156021B1 - Kipphebel einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP2156021B1
Application number: EP08736306A
Authority: EP
Inventors: Volker Schmidt; Wolfgang Christgen; Arndt Ihlemann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: EP2156021A1; DE502008001539D1; JP2010526958A; WO2008138702A1; PL2156021T3; DE102007021855A1; ATE484656T1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kipphebel einer Brennkraftmaschine, wobei der Kipphebel mit einer Nocke betätigbar ist und an einem ersten, ventilseitigen Ende des Kipphebels eine mit einem Innengewinde versehene Ausnehmung ausgebildet ist, in die eine Stellschraube eingeschraubt ist, wobei das erste, ventilseitige Ende des Kipphebels ein U-förmiges Profil aufweist und die Stellschraube mit einer Mutter in der Ausnehmung fixiert ist.

Hintergrund der Erfindung

Kipphebel, auch Kniehebel oder Ventil-Kipphebel genannt, werden dazu eingesetzt, um an Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise einem Ottomotor eines Kraftfahrzeugs, Ventile gezielt zu öffnen und zu schließen. Hierzu wirkt eine Nocke einer Nockenwelle derart auf ein nockenseitiges Ende des Kipphebels ein, dass sich dieser zu gewünschten Zeitpunkten im Betrieb der Brennkraftmaschine bewegt, um beispielsweise das Einströmen eines Luft-KraftstoffGemisches in einen Zylinderraum bzw. das Ausströmen der Verbrennungsgase aus dem Zylinderraum zu ermöglichen. Bekannt sind Kipphebel, die in einem Gussverfahren hergestellt werden. Besonders zur Gewichtsersparnis, um die bewegten Massen bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine zu reduzieren, kann ein derartiger Kipphebel auch aus einem Metallblech ausgestanzt und in gewünschter Weise umgeformt werden.
Der Kipphebel verfügt über ein ventilseitiges erstes Ende mit einer Ausnehmung, in deren Innengewinde eine Stellschraube eingeschraubt ist, wobei z.B. ein Ende der Stellschraube im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet sein kann, um mit einer entsprechend ausgebildeten Gegenfläche am zu steuernden Ventil möglichst reibungsfrei zusammenwirken zu können.
Um die Stellschraube in einer gewünschten axialen Position zu halten und ein Verdrehen der Stellschraube relativ zum Kipphebel bzw. zu dem durch das ausgestanzte und umgeformte Blech gebildete U-förmigen Profil zu vermeiden ist es bekannt, mindestens eine Mutter vorzusehen, die auf ein entsprechend ausgebildetes Außengewinde an der Stellschraube aufgeschraubt und derart fest angezogen ist, dass die Mutter am Material des ersten Endes des Kipphebelkörpers unmittelbar anliegt und die Stellschraube fixiert bzw. kontert.
Die US 3,096,749 beschreibt einen Kipphebel, der aus zwei U-förmigen und miteinander verschweißten Blechen aufgebaut ist. An einem ersten, ventilseitigen Ende des Kipphebels ist ein Aufnahmezylinder mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Stellschraube angeordnet oder ausgebildet, der die beiden U-förmigen Bleche des Kipphebels durchsetzt. Dieser Aufnahmezylinder und somit die aufzunehmende Stellschraube ist zwischen zwei Seitenwangen des ersten, ventilseitigen Endes des Kipphebels angeordnet. Dieser Kipphebel hat einen vergleichsweise komplizierten Aufbau, da er aus zwei Blechzuschnitten und dem genannten Aufnahmezylinder zusammengesetzt ist.
Bei dem Kipphebel der JP 2001 13241 A ist das erste, ventilseitige Ende des Kipphebels durch ein Umbiegen des Kipphebelblechs um 180° auf sich selbst zurückgefaltet, so dass in diesem Bereich eine Materialverdickung ausgebildet ist.
In ein mit einem Innengewinde versehenen Schraubloch dieser Materialverdickung ist eine mit dem zu betätigenden Ventil in Kontakt kommende Stellschraube einschraubbar, wobei aufgrund der genannten Materialverdickung eine höhere Stabilität des Kipphebels als ohne diese Blechfaltung erreicht ist.
In der US 7,021,260 B2 ist das erste, ventilseitige Ende des Kipphebels mit einer Befestigungsöffnung für eine Stellschraube versehen, wobei dieser erste Endbereich des Kipphebels, wie aus der dortigen Figur 3 ersichtlich, durch Umfaltungen von Seitenwangen eines U-förmigen Profils gebildet wurde, um derart ebenfalls eine Materialverdickung am Ort der Befestigungsöffnung zu erhalten.
Schließlich ist aus der DE 103 38 837 A1 ein Ventil-Kipphebel bekannt, bei dem eine ventilseitige Stellschraube zwischen zwei Seitenwangen eines U-förmigen ersten Endes des Kipphebels angeordnet ist. Ein Fixieren der Stellschraube in einem mit einem Innengewinde versehenen Befestigungsloch erfolgt durch ein Kontern mit zwei Muttern oder mit einer Bundmutter oder mit einer Mutter mit Unterlegscheibe. Dabei sind die Muttern an der den Seitenwangen gegenüberliegenden Seite des Kipphebels angeordnet und daher im eingebauten Zustand an der Brennkraftmaschine nur schwer zugänglich.
Nachteilig bei bekannten Kipphebeln ist, dass eine Fixierung oder Konterung der ventilseitigen Stellschraube mit zumindest einer Mutter, die zwischen den Seitenwangen eines U-förmigen Profils eines ersten Endes des Kipphebels angeordnet ist, sehr schwierig bis unmöglich ist, da das Anziehen oder Lösen dieser Muttern, beispielsweise mit einem Ringschlüssel oder Steckschlüssel, durch die Seitenwangen und die beengten Einbaumaße des Kipphebels praktisch nicht möglich ist.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kipphebel für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, dessen zwischen Seitenwangen angeordnete Stellschraube in einfacher Weise mittels einer Mutter fixiert werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zum Fixieren einer Stellschraube eines Kipphebels mindestens eine Mutter auf ein entsprechendes Außengewinde der Stellschraube aufgeschraubt und angezogen werden muss. Soll die Mutter an derjenigen Seite auf die Stellschraube aufgeschraubt werden, an der auch Seitenwangen eines U-förmigen Profils eines ventilseitigen ersten Endes des Kipphebels ausgebildet sind, ist es notwendig, die fixierende Mutter vom Grund des U-förmigen Profils, das beispielsweise durch einen Stanz- und Biegevorgang hergestellt wird, zu beabstanden. Hierzu ist ein zusätzlicher Abstandshalter vorgesehen, der den Schaft der Stellschraube umgreift und zwischen der mindestens einen Mutter und dem Grund des U-förmigen Profils angeordnet ist.
Demnach betrifft die Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs einen Kipphebel einer Brennkraftmaschine, wobei der Kipphebel mit einer Nocke betätigbar ist und an einem ersten, ventilseitigen Ende des Kipphebels eine mit einem Innengewinde versehene Ausnehmung ausgebildet ist, in die eine Stellschraube eingeschraubt ist, wobei das erste, ventilseitige Ende des Kipphebels ein U-förmiges Profil aufweist und die Stellschraube mit einer Mutter in der Ausnehmung fixiert ist. Außerdem ist bei diesem Kipphebel vorgesehen, dass innerhalb eines U-förmigen Profils des ersten Endes des Kipphebels ein Abstandshalter zwischen einem Grund des U-förmigen Profils und der Mutter angeordnet ist.
Der Vorteil des Kipphebels gemäß der Erfindung besteht darin, dass durch den zusätzlichen Abstandshalter zwischen demjenigen Blechabschnitt des Kipphebels, der den Profilgrund bildet, sowie der auf die Stellschraube aufgeschraubten Mutter eine zusätzliche Beabstandung der Mutter vom Grund des Profils des Kipphebels erreicht wird.
Dabei wird die Länge der Stellschraube und/oder die Höhe des Abstandhalters bevorzugt derart gewählt werden, dass auf die auf die Stellschraube aufgeschraubte Mutter beispielsweise mit einem Ringschlüssel eingewirkt werden kann, ohne das die Seitenwangen diese Einwirkung verhindern. Zudem kann ein solcher Abstandshalter derart leichtgewichtig ausgeführt sein, dass die gesamte bewegte Masse des Kipphebels nur unwesentlich erhöht ist. Es versteht sich in Kenntnis der Erfindung von selbst, dass auch mehrere Muttern bezüglich der Stellschraube gekontert werden können oder dass eine Mutter mit einer Vorrichtung zur Selbstsicherung aufgeschraubt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgebenstandes ist vorgesehen, dass die Höhe des Abstandshalters mindestens so hoch oder vorzugsweise sogar noch höher ist wie die Höhe der Seitenwangen, gemessen vom Grund des U-förmigen Profils, um die Mutter oberhalb der Seitenwangen zu positionieren, so dass eine Betätigung derselben stets ohne Einschränkung möglich ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Kipphebels ist vorgesehen, dass der Abstandshalter unmittelbar und damit einstückig an der Mutter ausgebildet ist sowie eine runde oder mehreckige Außengeometrie aufweist. Demnach wird eine axial soweit verlängerte Schraube genutzt, dass deren Schraubenkopf über die Höhe der Seitenwangen des Kipphebels hinausragt.
Ein zusätzlicher separater Abstandshalter ist beispielsweise als Ring oder als blockförmige Scheibe mit einer mittigen Ausnehmung ausgebildet und besteht aus einem geeigneten Material, beispielsweise einem Hartkunststoff oder einem Metall. Er kann als ein separates Bauteil ausgebildet sein, das erst bei der Montage des Kipphebels auf die Stellschraube aufgesteckt und mit der Mutter gemeinsam fixiert wird. Ebenso ist es möglich, dass der Abstandshalter mit dem Kipphebel fest verbunden ist. Ein separater Abstandshalter aus Metall wird beispielsweise mittels einer Punktschweißung oder einer Klebung an dem Kipphebel fixiert, um ein Verlieren zu vermeiden.
In gleicher Weise können die Seitenwangen derart verformt bzw. geprägt sein, dass ein Abstandshalter aus Metall oder Kunststoff am Ort der Ausnehmung für die Stellschraube fixiert ist. Ein solcher zusätzlicher Prägevorgang kann vorteilhaft bei der Herstellung des Kipphebels ausgeführt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der zusätzliche Abstandshalter einstückig zusammen mit dem ersten, ventilseitigen Ende des Kipphebels ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Grund des Profils an diesem Ende des Kipphebels mit einer größeren stirnseitigen Länge als für den an sich Kipphebel benötigt ausgeführt wird. Dieser in Längsrichtung des Kipphebels von der Drehachse des Kipphebels wegweisende Abschnitt kann nachfolgend in einem Bearbeitungsschritt im Wesentlichen auf sich selbst zurück umgefaltet werden, so dass diese Umfaltung innerhalb der Seitenwangen auf sich selbst bzw. auf dem eigentlichen ersten Ende des Kipphebels zu liegen kommt.
Es versteht sich in Kenntnis der Erfindung von selbst, dass die mit einem Innengewinde versehene Ausnehmung sowohl den Grund des Profils als auch diese Umfaltung gemeinsam durchgreift, um die Stellschraube einführen und fixieren zu können. Es ist jedoch auch möglich, dass das Innengewinde nur im nur im Grundkörper oder nur in dem Umfaltungsabschnitt ausgebildet ist, wobei dann der Bohrungsdurchmesser in dem jeweils gewindelosen Abschnitt etwas größer ist als der Gewindedurchmesser. Bei diesen Ausgestaltungen ist ein Verlieren des Abstandshalters jeweils ausgeschlossen.
In einer dazu alternativen Variante ist vorgesehen, dass der Grund des U-förmigen Profils im Bereich der Ausnehmung U-förmig ausgeschnitten wird und nachfolgend eine Umfaltung dieses U-förmigen Abschnitts in Richtung zum stirnseitigen und ventilnahen Ende des Kipphebels erfolgt. Schließlich wird eine Lochung in diesem umgefalteten U-förmigen Abschnitt durchgeführt. Somit wird einerseits eine zusätzliche Beabstandung der Mutter vom eigentlichen Grund des U-förmigen Profils erreicht und durch die Ausstanzung im Grund des Profils zwischen den beiden Seitenwangen des Kipphebels wird die Blech-umfaltung ohne zusätzliche Materialabschnitte erhalten, so dass das Gesamtgewicht des Kipphebels praktisch nicht erhöht ist. Hierzu ist es dem Fachmann möglich, beispielsweise Wandstärken und Materialien der Kipphebel derart zu wählen, dass diese dennoch über ausreichende Stabilitäten und Festigkeiten verfügen.
Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist mit Vorteil vorgesehen, dass der umgefaltete Abschnitt bzw. der umgefaltete U-förmige Abschnitt am Grund des ersten Endes des Kipphebels formschlüssig und/oder stoffschlüssig fixiert ist. Eine stoffschlüssige Fixierung der Umfaltung kann beispielsweise durch Punktschweißen realisiert sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1: einen Kipphebel mit einem separaten Abstandshalter,
Fig. 2: einen Kipphebel mit einem anderen separaten Abstandshalter,
Fig. 3: einen Kipphebel mit einem separaten Abstandshalter und mit an den Abstandshalter zu dessen Fixierung angeformten Seitenwangen in einer Draufsicht,
Fig. 4: einen Kipphebel mit einem integrierten Abstandshalter, hergestellt durch eine Blech-Umfaltung, und
Fig. 5: einen weiteren Kipphebel mit einem integrierten Abstandshalter, hergestellt durch eine gesonderte Stanzung und eine Blech- Umfaltung.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In den Figuren 1 und 2 ist jeweils ein Kipphebel 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt, der an seinem zweiten, ventilfernen Ende mittels einer zur Vereinfachung der Darstellung hier nicht abgebildeten und auf einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine angeordneten Nocke in an sich bekannter Weise betätigt werden kann. An einem ersten, ventilseitigen Ende 2 des Kipphebels 1 ist eine in Fig. 3 erkennbare Ausnehmung 3 ausgebildet, die üblicherweise über ein Innengewinde verfügt. In die Ausnehmung 3 ist eine Stellschraube 4 eingeschraubt, die einenends Schlüsselflächen in Form eines Vierkants 5 für ein Betätigungswerkzeug aufweist. Mit ihrem anderen Ende kann die Stellschraube 4 unmittelbar oder über ein weiteres Stellglied mit einem Ventil in Kontakt gebracht werden. Zur Fixierung oder Konterung der Stellschraube 4 an dem Kipphebel 1 in einer gewünschten Stelltiefe dient in an sich bekannter Weise eine Mutter 6.
Das erste, ventilseitige Ende 2 des Kipphebels 1 weist ein im Wesentlichen U-förmiges Profil mit zwei Seitenwangen 7 und 8 sowie einen die beiden Seitenwangen verbindenden Grund 9 des Profils auf. Der gesamte Kipphebel 1 ist bei dessen Herstellung aus einem Blechzuschnitt ausgestanzt, in gewünschter Weise gelocht und umgeformt worden.
Um das Anziehen der Mutter 6 auch dann zu ermöglichen, wenn die Mutter 6 von derjenigen Seite her auf die Stellschraube 4 aufgeschraubt wird, an der auch die beiden Seitenwangen 7, 8 des U-förmigen Profils angeordnet sind, ist zusätzlich ein Abstandshalter 10 vorgesehen, der zwischen der Mutter 6 und dem Grund 9 des U-förmigen Profils angeordnet ist und den Schaft der Stellschraube 4 koaxial umgreift.
In Fig. 1 ist der Abstandshalter 10 als ein separater Ring ausgebildet, beispielsweise aus einem Hartkunststoff oder einem Metall. Bei einer Ausführung in Metall kann der Abstandshalter 10 mit einer Punktschweißung oder einer Klebung am Grund 9 des Kipphebels 1 befestigt sein, um ein Verlieren desselben zu vermeiden.
In gleicher Weise kann der Abstandshalter 10, wie in Fig. 2 dargestellt, als im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Scheibe 12 oder Block mit einer mittigen Ausnehmung für die Stellschraube 4 ausgebildet sein. Eine solche Ausführung des Abstandshalters 10 begünstigt bei einer Montage die koaxiale Ausrichtung der Ausnehmung desselben und der Ausnehmung 3 im Grund 9 des Kipphebel 1.
Bei den beiden Varianten des Abstandshalters 10 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist die Höhe derselben, in axialer Richtung der Stellschraube 4 gesehen, derart gewählt, dass diese zumindest weitgehend der Höhe der Seitenwangen 7, 8 entspricht oder die Seitenwangenhöhe sogar noch übertrifft.
Eine dazu alternative Befestigungsmöglichkeit für den Abstandshalter 10, hier in Form eines Rings, besteht in einer Prägung bzw. Verformung der Seitenwangen 7 und 8, um den Abstandshalter 10 zwischen den Seitenwangen 7, 8 einzuklemmen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung des Abstandshalters ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist der Grund 9 des U-förmigen Profils des ersten Endes 2 des Kipphebels 1 stirnseitig verlängert ausgeführt und um 180° auf sich selbst zurückgefaltet. Dies kann mit an sich bekannten Bearbeitungsmaschinen erfolgen, wobei der Fachmann die Materialstärke bzw. die hierzu geeigneten Materialien auswählen kann. Es versteht sich, dass der umgefaltete Abschnitt 11 ebenfalls über eine Ausnehmung 3 zum Hindurchstecken bzw. Einschrauben der Stellschraube 4 verfügt.
Schließlich ist in Fig. 5 eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Grund 9 des ersten Endes 2 des Kipphebels 1 vor dessen stirnseitigen Ende und vor der kipphebelseitigen Ausnehmung 3 im Wesentlichen U-förmig ausgestanzt ist. Nachfolgend wird dieser U-förmige Abschnitt 12 ebenfalls um 180° auf sich selbst bzw. auf den Grund 9 zum stirnseitigen Ende 2 hin umgefaltet und die Ausnehmung 3 in diese doppelte Materiallage eingebracht, um die Stellschraube 4 einschrauben zu können. Wie Fig. 5 außerdem zeigt, ist an dem Grund 9 des Kipphebels 1 ein in Richtung zum Ventil weisender Führungsabschnitt 13 ausgebildet, der zur Vergrößerung der Einschraublänge der Stellschraube 4 dient.
Bei beiden vorstehenden Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 können die umgefalteten Abschnitte 11, 12 noch mittels einer Punktschweißung in der umgefalteten Position fixiert werden. Bei diesen beiden Ausgestaltungen ist die Höhe des derart gebildeten Abstandshalters üblicherweise geringer als die Höhe der Seitenwangen 7, 8. Bei geeigneter Auswahl einer Mutter 6 kann dennoch mit einem Betätigungswerkzeug auf die Mutter 6 zumindest auf denjenigen Abschnitt der Mutter 6 eingewirkt werden, der in axialer Richtung der Stellschraube 4 gesehen über die Seitenwangen 7, 8 übersteht.
Zur Vereinfachung der Darstellung ist das Innengewinde in der Ausnehmung 3 jeweils nicht abgebildet.

Bezugszeichen liste

1: Kipphebel
2: Erstes, ventilseitiges Ende des Kipphebels
3: Ausnehmung
4: Stellschraube
5: Vierkant
6: Mutter
7: Seitenwange
8: Seitenwange
9: Grund des Kipphebels
10: Abstandshalter
11: Umgefalteter Abschnitt
12: U-förmiger Abschnitt
13: Führungsabschnitt

Claims

Kipphebel (1) einer Brennkraftmaschine, wobei der Kipphebel (1) mit einer Nocke betätigbar ist und an einem ersten, ventilseitigen Ende (2) des Kipphebels (1) eine mit einem Innengewinde versehene Ausnehmung (3) ausgebildet ist, in die eine Stellschraube (4) eingeschraubt ist, wobei das erste, ventilseitige Ende (2) des Kipphebels (1) ein U-förmiges Profil aufweist und die Stellschraube (4) mit einer Mutter (6) in der Ausnehmung (3) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines U-förmigen Profils des ersten, ventilseitigen Endes (2) des Kipphebels (1) ein Abstandshalter (10) zwischen einem Grund (9) des U-förmigen Profils und der Mutter (6) angeordnet ist.
Kipphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10), in axialer Richtung der Stellschraube (4) gesehen, mindestens so hoch oder höher ist wie die Seitenwangen (7, 8) des U-förmigen Profils.
Kipphebel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10) unmittelbar an der Mutter (6) ausgebildet ist und eine runde oder mehreckige Außengeometrie aufweist.
Kipphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10) lösbar oder fest mit dem Kipphebel (1) verbunden ist.
Kipphebel nach zumindest einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwangen (7, 8) an den Abstandshalter (10) angeprägt oder angeformt sind.
Kipphebel nach zumindest einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10) einstückig zusammen mit dem ersten, ventilseitigen Ende (2) des Kipphebels (1) ausgebildet ist.
Kipphebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (10) einstückig zusammen mit dem ersten, ventilseitigen Ende (2) des Kipphebels (1) durch eine Umfaltung eines überstehenden Abschnitts (11) auf den Grund (9) des ersten, ventilseitigen Ende (2) des Kipphebels (1) gebildet ist.
Kipphebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Grund (9) des U-förmigen Profils ein U-förmiger Abschnitt (12) ausgeschnitten, zum stirnseitigen Ende (2) des Kipphebels (1) umgefaltet und mit einer Ausnehmung (3) versehen ist.
Kipphebel nach Anspruch 6, 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass der umgefaltete Abschnitt (11) oder der umgefaltete U-förmige Abschnitt (12) am Grund (9) des ersten Endes (2) des Kipphebels (1) formschlüssig und/oder stoffschlüssig fixiert ist.