DE4133033C2 - Schwinghebel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen einstückigen, kaltgeformten Schwinghebel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bzw. des Oberbegriffs des Patentan­ spruchs 6. Derartige Schwinghebel sind im allgemeinen mittels Kaltformverfahren, wie Gesenkschmieden, Prägen oder anderen bekannten Verfahren herstellbar.

Zum Stand der Technik zählt bereits ein Schwinghebel (US 4,628,874), welcher zwischen einem ersten und einem zweiten Endbereich einen Mittelbereich aufweist. Der Mittelbereich besitzt zwei im wesentlichen parallele Seitenwandungen, die axial fluchtende Öffnungen aufweisen. In diese Öffnung ist eine Achse einsetzbar, auf welcher eine Rolle gelagert ist, welche durch einen obenliegenden Nocken beaufschlagt werden kann.

Der erste Endbereich des Metallkörpers besitzt eine abgerundete, konkave, nach unten offene Ausnehmung, in welche das Ende eines Schwinghebellagerzapfens eingreifen kann. Auf diesem ist der Schwinghebel drehbar gelagert.

Der zweite Endbereich besitzt zwei Seitenwandungen mit einer Nut mit umgekehrt U- förmigem Querschnitt, die am oberen Ende eines Ventilschaftes angreift.

Derartige bekannte Schwinghebel sind insbesondere während des Langzeitbetriebes erhebli­ chen Belastungen unterworfen, so daß die Gefahr der Störanfälligkeit besteht.

Entsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemä­ ßen, einstückigen, kaltgeformten Schwinghebel nach Patentanspruch 1 bzw. nach Patent­ anspruch 6 zu schaffen, welcher bei einfacher, konstruktiver Ausbildung eine höhere Festig­ keit insbesondere in Bereichen erhöhter Belastung besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß insbesondere im zweiten Endbereich des Metallkörpers auf einfache Weise eine höhere Steifigkeit und damit eine verbesserte Festigkeit erzielt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ventilbetätigungsmechanismus mit dem erfindungsgemäßen Schwinghebel im Querschnitt;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Schwinghebels gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schwinghebel gemäß Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 4 und

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt einen Schwinghebel 10 mit einem auf einem den Schwinghebeldrehpunkt bestim­ menden Teil oder Schwinghebellagerzapfen 12 angeordneten ersten Endbereich, welcher sich von einem Zylinderkopf 14 eines Verbrennungsmotors nach oben erstreckt. Ein zweiter Endbereich des Schwinghebels greift am oberen Ende des Ventilschaftes 16 an. Der Ventilschaft erstreckt sich vom Zy­ linderkopf 14 durch eine spiralförmige Druckfeder 18 hindurch nach oben, welche zwischen Zylinderkopf und einen am Ventil­ schaft 16 angeordneten Haltering 20 angeordnet ist. Ein oben­ liegender Nocken 22 beaufschlagt einen Mittelbereich des Schwinghebels 10, so daß sich ein am unteren Ende des Ventil­ schaftes 16 angeordnetes, nicht dargestelltes Ventil bei Längs­ bewegung des Schaftes durch den Schwinghebel 10 öffnet und schließt. Öl oder eine andere Schmierflüssigkeit können durch einen mittigen Durchgang 24 in der Nockenwelle des Nockens 22 einem schräg verlaufenden Kanal 26 zugeführt werden.

Der Schwinghebellagerzapfen oder das den Schwinghebeldrehpunkt bestimmende Teil 12 ist gleitend in einer Kammer 28 eines Zy­ linders 30 angeordnet. Der Schwinghebellagerzapfen 12 wird durch Flüssigkeit, wie z. B. Öl, in der Kammer 28 nach oben gedrückt, welche durch eine kleine Öffnung 32 von einem Zuführ­ kanal 34 zugeführt wird. Der Schwinghebellagerzapfen 12 kann somit bei Drehen des Nockens 22 etwas nachgeben.

In der Praxis wird der Schwinghebellagerzapfen 12 bei nach unten gerichteter Nase des Nockens 22 leicht nach unten gedrückt, wodurch der Schwinghebel 10 spielfrei gelagert wird. Die Öffnung 32 ist so bemessen, daß ein kontrolliertes Austre­ ten des Öls aus der Kammer 28 und somit die Regelung des Öl­ drucks in der Kammer ermöglicht wird. Darüberhinaus kann das Öl auch vom Zuführkanal 34 durch einen in dem Schwinghebellager­ zapfen 12 vorgesehenen Kanal zum Schwinghebel 10 zur Schmierung hinaufgeleitet werden.

Wie insbesondere in den Fig. 2 bis 7 dargestellt, umfaßt, der Schwinghebel 10 einen einstückigen Metallkörper 36, der vor­ zugsweise mittels Kaltformverfahren, wie Gesenkschmieden, Prä­ gen und anderen bekannten Verfahren herstellbar ist. Der Schwinghebelkörper 36 umfaßt einen ersten Endbereich 38, einen zweiten Endbereich 40 und einen Mittelbereich 42.

Der erste Endbereich 38 des Schwinghebelkörpers 36 weist eine untere Wandung 44 (Fig. 2, 3 und 4) sowie zwei sich nach oben erstreckende Seitenwandungen 46 und 48 auf. Diese sind an ihrer Unterkante einstückig mit der unteren Wandung 44 verbunden und erstrecken sich im wesentlichen parallel zueinander nach oben. Die Seitenwandungen tragen erheblich zur Erhöhung der Steifheit des gesamten Schwinghebelkörpers 36 bei.

In der unteren Wandung 44 ist eine abgerundete Ausnehmung 50 vorgesehen, die nach unten offen von den Seitenwandungen 46 und 48 abgewandt ausgebildet ist. In die Ausnehmung 50 greift das obere Ende des Schwinghebellagerzapfens 12 ein, auf dem der Schwinghebel 10 drehbar gelagert ist. Ein in der unteren Wan­ dung 44 des ersten Endbereiches 38 ausgebildetes Schmier- oder Ölloch 52 steht mit der Ausnehmung 50 in Verbindung und kann ein Reservoir für Öl bilden, das den die Ausnehmung 50 umgeben­ den Flächen und dem Schwinghebellagerzapfen 12 zugeführt wird.

In dem zweiten Endbereich 40 des Schwinghebelkörpers 36 ist eine Nut 54 (Fig. 4 und 6) ausgebildet, welche einen im all­ gemeinen umgekehrt U-förmigen Querschnitt aufweist. Die Nut 54 greift an dem oberen Ende des Ventilschaftes 16 an und bewegt den Schaft bei Drehung des Schwinghebels 10 in Längsrichtung. Der zweite Endbereich 40 weist eine untere Wandung 56 mit zwei sich nach unten erstreckenden Seitenwandungen 58 und 60 auf, die die Nut 54 bilden. Die Oberkanten der Seitenwandungen 58 und 60 sind einstückig mit den Seitenkanten der unteren Wandung 56 verbunden.

Der zweite Endbereich 40 weist auch sich nach oben erstreckende Außenseitenwandungen 62 und 64 auf, die im wesentlichen par­ allel zu den Seitenwandungen 58, 60 verlaufen und an ihrer Unterkante einstückig mit der Unterkante der Seitenwandungen 58, 60 verbunden sind.

Wie dargestellt, sind die sich nach oben erstreckenden Seiten­ wandungen 62 und 64 länger als die sich nach unten er­ streckenden Seitenwandungen 58 und 60 und erstrecken sich für ein erhöhtes Maß an Steifheit nach oben über die untere Wandung 56 des zweiten Endbereiches 40 hinaus. Dies ist jedoch nicht der wesentliche Punkt. Die doppelten Wandungen 58-64 ermögli­ chen die Ausbildung einer tieferen Nut 54 und erhöhen auch die Steifheit des Schwinghebelkörpers 36. Um ein höheres Maß an Kompaktheit zu erzielen sind Bereiche der Seitenwandungen 58, 62 und 60, 64 eng aneinandergrenzend ausgebildet, wie in Fig. 6 dargestellt.

Der Mittelbereich 42 des Schwinghebelkörpers 36 weist zwei im wesentlichen parallel verlaufende Seitenwandungen 66 und 68 (Fig. 3 und 7) auf, die einstückig mit den Seitenwandungen 46 und 48 des ersten Bereiches 38 und den Außenseitenwandungen 62, 64 des zweiten Bereiches 40 des Schwinghebelkörpers 36 verbun­ den sind und Fortsetzungen dieser darstellen. Der Mittelbereich 42 des Schwinghebelkörpers weist des weiteren eine große, im allgemeinen rechteckige Öffnung 70 (Fig. 3 und 4) auf, die von den parallelen Seitenwandungen 66 und 68, den Innenkanten der unteren Wandung 44 und der unteren Wandung 56 des ersten und zweiten Bereichs 38 und 40 gebildet wird.

Die parallelen Seitenwandungen 66 und 68 weisen axial fluchten­ den Öffnungen 72 und 74 auf, die eine Achse 76 tragen. Die Enden der Achse 76 sind derart ausgebildet, daß eine Längsbewe­ gung der Achse 76 in den Öffnungen verhindert wird. Eine sich mit dem Nocken in Kontakt befindliche Rolle 78 ist vorzugsweise mittels eines (nicht dargestellten) Lagers drehbar auf der Achse 76 gelagert.

Die Rolle 78 ist in der Öffnung 70 angeordnet, wobei ein Teil ihrer Umfangsfläche über die Seitenwandungen 66 und 68 hinaus­ ragen kann. Die Rolle 78 ist so angeordnet, daß sie mit dem Nocken 22 in Kontakt tritt, wodurch bei Drehung des Nockens 22 eine Drehbewegung des Schwinghebels 10 um den Schwinghebella­ gerzapfen 12 bewirkt wird. Hierdurch wird die vorgenannte Axi­ albewegung des Ventilschaftes 16 und somit das Öffnen und Schließen des Ventils am unteren Ende bewirkt.

Früher wurden Ausnehmungen in Schwinghebeln zur Beaufschlagung des Schwinghebellagerzapfens und Ventilschaftes in einer oberen Wandung des Schwinghebelkörpers vorgesehen (US 4,697,473). Man fand jedoch heraus, daß bei Ausbildung der Ausnehmung 50 und der Nut 54 in den unteren Wandungen 44 und 56 des Schwing­ hebelkörpers 36 der Schwinghebel kleiner und kürzer als die be­ kannten Schwinghebel hergestellt werden kann. Dies wird zumin­ dest teilweise dadurch erreicht, daß die unteren Wandungen 44 und 56 kürzer ausgebildet sein können und bei der sich mit dem Nocken in Kontakt befindlichen Rolle 78 enden können und somit die rechteckige Öffnung 70 bilden. Dies ist besonders bei klei­ neren Verbrennungsmotoren von Vorteil und bei solchen, bei denen mehrere Ventile pro Zylinder verwendet werden.

Dadurch, daß die Ausnehmung in der unteren Wandung vorgesehen ist, können die Seitenwandungen einen größeren Abstand von dem zur Aufnahme des Schwinghebellagerzapfens vorgesehen Zylinder und dem Motorblock aufweisen.

Der erste Endbereich 38 des Schwinghebels kann des weiteren schmaler ausgebildet sein, da zwischen den Seitenwandungen 46 und 48 ein geringerer Abstand erforderlich ist, um zwischen dem Zylinder und dem Block einen ausreichenden Abstand zu schaffen. Die Seitenwandungen können sich auch weiter nach oben erstreck­ en, um eine noch höhere Versteifung des ersten Endbereiches des Schwinghebelkörpers zu erzielen. Die doppelten Seitenwandungen ermöglichen eine tiefere Ausbildung der Nut 54 und eine erhöhte Versteifung des Schwinghebels.

Claims (15)

1. Einstückiger, kaltgeformter Schwinghebel,
mit einem Metallkörper (36), bestehend aus einem ersten Endbereich (38), einem zweiten Endbereich (40) und einem zwischen dem ersten (38) und dem zweiten (40) Endbereich angeordneten Mittelbereich (42),
wobei der erste Endbereich (38) des Metallkörpers (36) eine erste, untere Wandung (44) und zwei erste, sich ausgehend von dieser nach oben erstreckende Seitenwandungen (46, 48) aufweist,
wobei der Mittelbereich (42) des Metallkörpers (36) zwei im wesentlichen parallele Seitenwandungen (66, 68) aufweist, die einstückig mit den sich nach oben erstreckenden Seiten­ wandungen des ersten und des zweiten Endbereichs verbunden sind, wobei die parallelen Seitenwandungen (66, 68) axial­ fluchtende Öffnungen (72, 74) aufweisen sowie eine in den fluchtenden Öffnungen (72, 74) angeordnete Achse (76), die an den parallelen Seitenwandungen gegen Längsbewegungen gesichert ist,
und eine drehbar auf der Achse (76) gelagerte Rolle (78), die so angeordnet ist, daß sie durch einen oben liegenden Nocken (22) beaufschlagbar ist,
wobei die erste untere Wandung (44) und die ersten Seiten­ wandungen (46, 48) eine vertikale, im allgemeinen rechteck­ ige, im Querschnitt U-förmige Konfiguration aufweisen, wobei die untere erste Wandung (44) eine abgerundete, konkave, nach unten offene Ausnehmung (50) aufweist, in welche das Ende eines Schwinghebellagerzapfens (12) eingreift, auf dem der Schwinghebel (10) drehbar gelagert ist und
wobei der zweite Endbereich (40) des Metallkörpers (36) eine zweite untere Wandung (56) aufweist, sowie zwei sich aus­ gehend von dieser nach unten erstreckende Seitenwandungen (58, 60), wobei die zweite untere Wandung (56) und die sich nach unten erstreckenden Seitenwandungen (58, 60) eine Nut (54) mit im allgemeinen umgekehrt U-förmigem Querschnitt bilden, die am oberen Ende eines Ventilschaftes (16) an­ greift,
gekennzeichnet durch
zwei zweite, sich nach oben erstreckende Seitenwandungen (62, 64), die an ihrer Unterkante einstückig mit der Unter­ kante der sich nach unten erstreckenden Seitenwandungen (58, 60) verbunden sind.

2. Schwinghebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbereiche der sich nach unten erstreckenden Seitenwandun­ gen (58, 60) und der zweiten, sich nach oben erstreckenden Seitenwandungen (62, 64) im wesentlichen eng aneinandergren­ zen.

3. Schwinghebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Umfangsfläche der Rolle (78) nach oben über die Ränder der parallel verlaufenden Seitenwandungen (66, 68) zur Beaufschlagung des obengelegenen Nockens (22) hin­ ausragt.

4. Schwinghebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die zweiten, sich nach oben erstreckenden Seitenwandungen (62, 64) über die zweite unte­ re Wandung (56) nach oben hinausgehend erstrecken.

5. Schwinghebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (42) des Metall­ körpers (36) eine im allgemeinen rechteckige Öffnung (70) aufweist, die zwischen den beiden im wesentlichen parallelen Seitenwandungen (66, 68) und den Endbereichen der unteren Wandungen (44, 56) des ersten (38) und zweiten Bereiches (40) ausgebildet ist.

6. Einstückiger, kaltgeformter Schwinghebel,
mit einem Metallkörper (36), bestehend aus einem ersten Endbereich (38), einem zweiten Endbereich (40) und einem zwischen dem ersten (38) und dem zweiten (40) Endbereich angeordneten Mittelbereich (42),
wobei der Mittelbereich (38) des Metallkörpers (36) zwei im wesentlichen parallele Wandungen (66, 68) aufweist, eine von den parallelen Seitenwandungen (66, 68) getragene Achse (76) und eine auf der Achse (76) drehbar gelagerte Rolle (78), die so angeordnet ist, daß sie durch einen oben liegenden Nocken (22) beaufschlagbar ist,
wobei der erste Endbereich (38) des Metallkörpers (36) eine Vorrichtung aufweist, in die das Ende eines Schwinghebel­ lagerzapfens (12) eingreift, auf welchem der Schwinghebel (10) drehbar gelagert ist,
wobei der zweite Endbereich (40) des Metallkörpers (36) eine untere Wandung (56), zwei sich von dieser ausgehend nach unten erstreckende Seitenwandungen (58, 60) aufweist,
wobei die untere Wandung (56) und die sich nach unten er­ streckenden Seitenwandungen (58, 60) eine nach unten offene Nut (54) bilden, die am Ende eines Ventilschaftes (16) an­ greift,
gekennzeichnet durch
zwei sich nach oben erstreckende Seitenwandungen (62, 64), die an ihrer Unterkante einstückig mit der Unterkante der sich nach unten erstreckenden Seitenwandungen (58, 60) ver­ bunden sind.

7. Schwinghebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbereiche der sich nach unten erstreckende Seitenwandun­ gen (58, 60) und der sich nach oben erstreckenden Seiten­ wandungen (62, 64) im wesentlichen eng aneinander grenzen.

8. Schwinghebel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen parallelen Seitenwandungen (66, 68) einstückig mit den sich nach oben erstreckenden Seitenwan­ dungen (62, 64) des zweiten Endbereiches (40) verbunden sind.

9. Schwinghebel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (54) einen umgekehrt U-förmi­ gen, im allgemeinen rechteckigen Querschnitt aufweist.

10. Schwinghebel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endbereich (38) des Metall­ körpers (36) eine untere Wandung (44) und zwei sich ausge­ hend von dieser nach oben erstreckende Seitenwandungen (46, 48) aufweist, wobei die untere Wandung (44) des ersten Bereiches (38) eine abgerundete, konkave, nach unten offene Ausnehmung (50) aufweist, in welche das Ende des Schwinghe­ bellagerzapfens (12) eingreift.

11. Schwinghebel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Endbereich (38) eine in seiner unteren Wandung (44) ausgebildete Öffnung aufweist, die mit der abgerundeten Ausnehmung (50) zur Bildung eines Ölkanals in Verbindung steht.

12. Schwinghebel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die parallelen Seitenwandungen (66, 68) des Mit­ telbereichs (42) mit den sich nach oben erstreckenden Sei­ tenwandungen (46, 48, 62, 64) des ersten (38) und des zwei­ ten (40) Bereiches einstückig verbunden sind.

13. Schwinghebel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (36) eine zwischen den im wesentlichen parallelen Seitenwandungen (66, 68) und den unteren Wandungen (44, 56) des ersten (38) und zweiten (40) Endbereichs angeordnete Öffnung (70) aufweist.

14. Schwinghebel nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Umfangsfläche der Rolle (78) nach außen über die Ränder der parallel verlaufenden Seitenwandungen (66, 68) hinausragt.

15. Schwinghebel nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die sich nach oben erstreckenden Sei­ tenwandungen (46, 48) des zweiten Endbereichs (40) sich über die untere Wandung (56) nach oben erstrecken.