DE4234868A1

DE4234868A1 - Schlepp- oder Kipphebel für einen Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4234868A1
Application number: DE4234868A
Authority: DE
Inventors: Dieter Schmidt; Arndt Dipl Ing Ihlemann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2012-10-17
Also published as: US5325825A; DE4234868C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlepp- oder Kipphebel für einen Ventil trieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer am Umfang eines Nockens abwälzenden Rolle, die auf einem in Seitenwänden des Schlepp- oder Kipphebels geführten Bolzen drehbar gelagert ist, wobei im Schlepp- oder Kipphebel eine auf den Umfang der Rolle gerichtete Bohrung vorgesehen ist, die mit einem Schmiermittelkanal in Verbindung steht.

Ein Schlepphebel der vorgenannten Gattung ist bekannt aus der US-A-2,322,172. Dieser Schlepphebel ist schwenkbar in einer Seitenwand eines Zylinderkopfs gelagert und greift an seinem anderen Ende über ein Zwischenstück am Schaftende eines Ventils an. Von der Lagerung des Schlepphebels aus führt ein Schmiermittelkanal zu dem einen Zwischen stück, welches sich in einer zylindrischen Ausnehmung während der Ventilbetätigung verdrehen kann. Ein im Zwischenstück vorgesehener Ab schnitt des Schmiermittelkanals steht phasenweise mit der Bohrung in Verbindung, die zwar auf den Umfang der Rolle gerichtet ist, die aber nur dazu dient, eine muldenförmige Ausnehmung, die die Rolle umgibt, mit Schmiermittel zu füllen. Der auf diese Weise im Bereich der Rolle geschaffene Ölsumpf hat wesentliche Nachteile. Zum einen tritt durch das in der Mulde stehende Öl ein unerwünschtes Schleppmoment an der Rolle auf und zum anderen können sich während des Betriebes der Hub kolbenbrennkraftmaschine in dieser Mulde schädliche Ablagerungen bilden, die zu einem vorzeitigen Ausfall der Lagerung der Rolle füh ren. Außerdem tritt aufgrund einer unerwünscht starken Schmierfilm schicht an der Lauffläche der Rolle das Problem auf, daß sich ein Schlupf gegenüber dem Nocken einstellt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und demnach eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Lauffläche der Rolle und deren Lagerung unter Verwendung einfacher Mittel dosiert ge schmiert werden.

Diese Aufgabe wird an einem Schlepp- oder Kipphebel der im Oberbegriff angegebenen Gattung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Bohrung im Bereich ihres kleinsten Quer schnitts einen Durchmesser von 0,5 mm hat. Aufgrund des geringen Bohrungsdurchmessers kann ein sehr feiner Schmiermittelstrahl direkt auf die dem Nocken zugewandte Laufbahn der Rolle aufgetragen werden. Der geringe Bohrungsquerschnitt führt dazu, daß sich im gesamten Schmiermittel- und Hydrauliksystem des Zylinderkopfes insgesamt kaum ein Druckverlust einstellt. Bei einem größeren Querschnitt der Bohrung und der großen Anzahl vorhandener Schlepphebel könnte andernfalls der Schmiermittel- und gegebenenfalls Hydrauliköldruck erheblich reduziert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüche 2 bis 7 beschrieben. Dem Anspruch 2 zufolge weist die Bohrung einen im wesentlichen tangentialen Verlauf zur Rolle auf. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Rolle gezielt im oberen, dem Nocken zugewandten Bereich benetzt, von wo aus das Schmiermittel über die Stirnseiten der Rolle zu deren Lagerung fließen kann. Gemäß An spruch 3 soll die Rolle über ein Nadellager auf dem Bolzen gelagert sein. Das kompakt ausgebildete Nadellager eignet sich besonders für die Lagerung der Rolle im Schlepp- oder Kipphebel, wobei das Nadel lager ausgelegt ist für die spezifischen Anforderungen an eine Rollen lagerung, das heißt, hohe Flieh- und Beschleunigungskräfte und hohe Drehzahlen. Die Lagerung der Rolle ist darüberhinaus hohen Wechselbe lastungen ausgesetzt, wofür sich wiederum in besonderer Weise die Nadellagerung eignet. Das entsprechende Nadellager, das als Nadelkranz unmittelbar auf dem Bolzen und in einer Bohrung der Rolle geführt sein kann, bedarf aufgrund der hohen Drehzahl und der hohen Belastung der Rolle einer intensiven Schmierung, verbunden mit dem Abführen von Wärme. In bestimmten Betriebsbereichen der Hubkolbenbrennkraftmaschine kann sich in dem den Ventiltrieb aufnehmenden Raum zwar ein Ölnebel bilden, der gegebenenfalls für eine ausreichende Schmierung des Nadel lagers ausreicht; in anderen Betriebsbereichen ist das aber nicht der Fall, und es ist daher erforderlich, die Rolle derart über die Bohrung anzuspritzen, daß ein Teil des Schmiermittels über die Stirnflächen der Rolle in das Nadellager gelangt und dort für eine ausreichende Schmierung und Kühlung sorgt.

Der Schlepp- oder Kipphebel, der vorzugsweise als Blechformteil herge stellt sein kann, soll gemäß Anspruch 4 in dem Bereich der Rolle nur die Seitenwände zur Aufnahme des Bolzens aufweisen, also eine Durch gangsöffnung haben. Somit können das auf die Rolle gespritzte und das das Nadellager durchströmende Schmiermittel abgeleitet werden, ohne im Schlepp- oder Kipphebel aufgefangen zu werden. Es ist folglich ein stetiger Schmiermittelaustausch ermöglicht.

Dem Anspruch 5 zufolge soll der Schlepphebel an seinem einen Ende über eine Kugelkalotte an einem kugelförmigen Endabschnitt eines mit einer hydraulischen Ventilspielausgleichseinrichtung versehenen Abstützel ements angreifen, wobei Schmiermittel aus einem innerhalb des Abstüt zelements angeordneten Ölvorratsraum der hydraulischen Ventilspielaus gleichseinrichtung über den abschnittsweise durch den kugelförmigen Endabschnitt und die Kugelkalotte verlaufenden Schmiermittelkanal in die Bohrung geleitet wird. Es kann somit die Schmierung der Rolle mit einer Druckmittelversorgung der Ventilspielausgleichseinrichtung kombiniert werden, wobei im Abstützelement und in der Kugelkalotte des Schlepphebels nur sehr kurze Abschnitte eines Schmiermittelkanals vorzusehen sind. Dadurch verringert sich der Fertigungsaufwand für eine derartige Schmiervorrichtung, die Stabilität des Schlepphebels bleibt nahezu unbeeinflußt und eine derartige Schmiervorrichtung kann problemlos auch in einem als Blechformteil hergestellten Schlepphebel vorgesehen werden. Bei der Abzweigung eines Teiles des Druckmittels aus dem Vorratsraum der Ventilspielausgleichseinrichtung zur Versor gung der Schmiereinrichtung kommt es natürlich darauf an, den Druck abfall so gering wie möglich zu halten, wofür ein gemäß der Erfindung gering bemessener Bohrungsquerschnitt eine Voraussetzung ist.

Weiterhin soll nach Anspruch 6 der Schlepphebel einen über das äußere der Kugelkalotte vorstehenden Dom aufweisen, durch dessen Längsmittel achse der als Sackbohrung ausgebildete Schmiermittelkanal verläuft, wobei die Bohrung zu diesem in einem Winkel angeordnet ist. Es tritt somit Druckmittel aus dem Vorratsraum in diese Sackbohrung ein, von der es über die zur Schmierung dienende Bohrung in einem Winkel, der tangential zur Rolle verläuft, ausströmt. Ein entsprechender Schmier mittelkanal läßt sich mit geringem Fertigungsaufwand herstellen.

Außerdem ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 für einen Kipphebel vorgesehen, daß der Schmiermittelkanal von einer Lagerung des Kipphebels bis zu der Bohrung führt, die an einer radial zur Rolle verlaufenden Oberfläche des Kipphebels mündet. Diese radial zur Rolle verlaufende Oberfläche des Kipphebels ist der Grund eines durch die Seitenwände gebildeten gabelförmigen Bereichs des Kipphe bels. Es besteht die Möglichkeit, die Bohrung in der Quermittelebene der Rolle anzuordnen oder beidseitig der Quermittelebene mit einem Abstand zu dieser vorzusehen, so daß aufgrund der Spritzrichtung sichergestellt wird, daß zumindest ein Teil des Schmiermittels in die Lagerung der Rolle gelangt.

Schließlich wird gemäß Anspruch 8 ein Verfahren zur Herstellung einer Schmiervorrichtung eines mit einer Rolle nach Anspruch 1 versehenen Schlepp- oder Kipphebels vorgeschlagen, wobei eine als Schmiervor richtung vorgesehene Bohrung mittels Laserstrahl hergestellt werden soll. Durch einen Bohrvorgang kann die gemäß Anspruch 1 mit einem Durchmesser 0,5 mm ausgebildete Bohrung nicht problemlos hergestellt werden. Zur Vereinfachung dieses Bearbeitungsvorgangs wird daher der Einsatz der Lasertechnik empfohlen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung ver wiesen, in der zwei Ausgestaltungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Ventiltriebs mit einem Schlepp hebel im Schnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des Schlepphebels nach Fig. 1 im Schnitt,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schlepphebel nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch einen Schlepphebel im Bereich seiner Kugelkalotte mit einer Anordnung der Bohrung unmittelbar in der Kugelkalotte,

Fig. 5 einen Halbschnitt durch das nach Fig. 1 verwendete Abstützelement,

Fig. 6 einen Kipphebel mit einer Rolle und einer als Einsteck element ausgebildeten Ventilspielausgleichseinrichtung im Teilschnitt und

Fig. 7 eine Ansicht des Kipphebels nach Fig. 6 auf den die Rolle aufnehmenden Abschnitt.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftma schine bezeichnet, der in einem zum Teil dargestellten Zylinderkopf 2 angeordnet ist. Der Ventiltrieb 1 besteht aus einem Nocken 3 einer nicht näher dargestellten Nockenwelle, einem Schlepphebel 4 mit einer Rolle 5, einem Abstütztelement 6 und einem Gaswechselventil 7. Das Abstützelement 6, dessen Aufbau im wesentlichen noch im Zusammenhang mit der Fig. 5 erläutert werden wird, ist in einer Aufnahmebohrung 8 des Zylinderkopfs 2 angeordnet und wird über eine Druckmittelbohrung 9 mit Öl versorgt. Weiterhin weist das Abstützelement einen kugelför migen Endabschnitt 10 auf, auf welchem eine Kugelkalotte 11 des Schlepphebels 4 abgestützt ist.

Der Schlepphebel 4, kann wie aus der Fig. 1 hervorgeht, als Blech formteil hergestellt sein, wobei er einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat. An seinem der Kugelkalotte 11 gegenüberliegenden Ende 12 greift der Schlepphebel 4 an einem Ventilschaft 13 des Gaswechsel ventils 7 an. Das Gaswechselventil 7, das weiterhin einen Ventilteller 14 aufweist, wird über eine Ventilfeder 15, die über einen Federteller 16 am Ventilschaft 13 in axialer Richtung festgelegt ist, in Schließ richtung vorgespannt. Die Rolle 5 ist, wie aus der Zeichnung in Ver bindung mit Fig. 3 hervorgeht, über einen Bolzen 17 in Seitenwänden 18 und 19 des Schlepphebels 4 geführt. Zur drehbaren Lagerung der Rolle 5 auf diesem in den Seitenwänden 18 und 19 befestigten Bolzen 17 dient ein Nadellager 20. Bei Rotation des Nockens 3 wälzt die Rolle 5 am Umfang des Nockens 3 ab. Wie der Fig. 1 weiterhin entnommen werden kann, ist innerhalb der Kugelkalotte 11 eine Sackbohrung 21 vorgese hen, wobei über das Äußere der Kugelkalotte ein Dom 22 vorsteht. Innerhalb dieses Doms 22, unter einem Winkel zur Sackbohrung 21, verläuft eine Bohrung 23, mittels der ein feiner Schmiermittelstrahl unter tangentialem Verlauf zur Rolle 5 auf deren Lauffläche 24 aufge tragen wird.

Zur näheren Erläuterung der Ausbildung der Kugelkalotte 11 und der Bohrung 23 sei auf die Fig. 2 und 3 verwiesen. Der Fig. 2, in der die Kugelkalotte 11 vergrößert dargestellt ist, kann entnommen werden, daß aus der Sackbohrung 21 Schmiermittel über die Bohrung 23 unter dem durch einen Pfeil dargestellten Verlauf auf die Lauffläche 24 der Rolle 5 spritzt. Darüberhinaus ist Fig. 3 zu entnehmen, daß der aus der Bohrung 23 austretende Schmiermittelstrahl auf die Lauffläche 24 im Bereich der Quermittelebene der Rolle 5 auftrifft. Das auf die Lauffläche 24 gelangende Schmiermittel gelangt zum Teil stirnseitig der Rolle 5 in das Nadellager 20.

Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung eines Schlepp hebels 25, wobei dessen Kugelkalotte unmittelbar mit einer Bohrung 27 versehen ist, es wurde folglich im Vergleich zu dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel auf den Dom 22 verzichtet.

In Fig. 5 ist das Abstützelement 6 dargestellt. Das Abstützelement 6 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 28 mit einem darin angeord neten Ventilspielausgleichselement 29. Zu diesem Zweck ist im Gehäuse 28 eine aus einem Kolbenoberteil 30 und einem Kolbenunterteil 31 bestehende Einheit längsverschieblich geführt. Stirnseitig des Kolben unterteils 31, das ein Kugelventil 32 aufnimmt, ist ein Hochdruckraum 33 vorgesehen, während Kolbenoberteil und -unterteil 30 bzw. 31 in ihrem Inneren einen Ölvorratsraum 34 bilden. In diesen Ölvorratsraum kann das Druckmittel aus der in Fig. 1 dargestellten Druckmittel bohrung 9 über weitere Versorgungsbohrungen 35, 36 und 37 in den Ölvorratsraum 34 gelangen. Am Kolbenoberteil ist endseitig der kugel förmige Endabschnitt 10 ausgebildet, an dem gemäß Fig. 1 die Kugelka lotte 11 anliegt. In Richtung der Längsmittelachse verläuft durch diesen kugelförmigen Endabschnitt 10 ein erster Abschnitt eines Schmiermittelkanals 38. Das über diesen ersten Abschnitt des Schmier mittelkanals 38 aus dem Ölvorratsraum 34 austretende Öl gelangt, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, in die Sackbohrung 21 und von dort aus wird es über die mit einem Durchmesser von 0,5 mm ausgebildete Bohrungen 23 auf die Lauffläche 24 der Rolle 5 gespritzt.

In den Fig. 6 und 7 ist ein Kipphebel 39 dargestellt, der über eine Achse 40 schwenkbar in einem nicht näher dargestellten Zylinderkopf gelagert ist. An seinem einen Ende weist dieser Kipphebel 39 eine Ventilspielausgleichseinrichtung 41 auf, die als Einsteckelement ausgebildet ist und üblicherweise mit einem Ventilschaftende eines Gaswechselventils zusammenwirkt. Der Ventilspielausgleichseinrichtung 41 wird über eine Versorgungsbohrung 42 Druckmittel zugeführt, das im Bereich der Achse dieser Versorgungsbohrung 42 aus dem Schmiermittel kreis des Zylinderkopfes zugeleitet wird. Ebenfalls aus der Achse 40 des Kipphebels 39 gelangt Schmiermittel in eine Bohrung 43, die an einem radial zu einer Rolle 44 verlaufenden Grund 45 eines gabelförmi gen Abschnitts 46 des Kipphebels 39 mündet. Über diese Bohrung 43, die ebenfalls einen Durchmesser von 0,5 mm hat, gelangt Öl aus der Lage rung des Kipphebels 39 auf den Umfang der Rolle 44 und somit auch in ein Nadellager 47 der Rolle 44. Der Fig. 7 kann entnommen werden, daß die Bohrung 43 im Bereich der Quermittelebene der Rolle 44 im Grund 45 angeordnet ist. Darüberhinaus besteht aber auch die Möglichkeit, zwei Bohrungen vorzusehen, die derart angeordnet sind, daß sie jeweils die Hälfte der Lauffläche der Rolle 44 anspritzen und auch gezielt dem Nadellager 47 Schmiermittel zuleiten.

Bezugszahlenliste

1 Ventiltrieb
2 Zylinderkopf
3 Nocken
4 Schlepphebel
5 Rolle
6 Abstützelement
7 Gaswechselventil
8 Aufnahmebohrung
9 Druckmittelbohrung
10 kugelförmiger Endabschnitt von 6
11 Kugelkalotte von 4
12 Ende von 4 13 Ventilschaft
14 Ventilteller
15 Ventilfeder
16 Federteller
17 Bolzen
18 Seitenwand
19 Seitenwand
20 Nadellager
21 Sackbohrung
22 Dom
23 Bohrung
24 Lauffläche von 5
25 Schlepphebel
26 Kugelkalotte
27 Bohrung
28 Gehäuse
29 Ventilspielausgleichselement
30 Kolbenoberteil
31 Kolbenunterteil
32 Kugelventil
33 Hochdruckraum
34 Ölvorratsraum
35 Versorgungsbohrung
36 Versorgungsbohrung
37 Versorgungsbohrung
38 erster Abschnitt eines Schmiermittelkanals
39 Kippehebel
40 Achse
41 Ventilspielausgleichsein richtung
42 Versorgungsbohrung
43 Bohrung
44 Rolle
45 Grund
46 gabelförmiger Abschnitt
47 Nadellager

Claims

1. Schlepp- oder Kipphebel (4, 25, 39) für einen Ventiltrieb (1) einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer am Umfang eines Nockens (3) abwälzenden Rolle (5), die auf einem in Seitenwänden (18, 19) des Schlepp- oder Kipphebels (4, 25, 39) geführten Bolzen (17) drehbar gelagert ist, wobei im Schlepp- oder Kipphebel (4, 25, 39) eine auf den Umfang der Rolle (5) gerichtete Bohrung (23) vorgesehen ist, die mit einem Schmiermittelkanal (38) in Verbindung steht, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bohrung (23, 27, 43) im Bereich ihres kleinsten Querschnitts einen Durchmesser von 0,5 mm hat.

2. Schlepp- oder Kipphebel (4, 25, 39) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bohrung (23, 27, 43) einen im wesentlichen tangentialen Verlauf zum Umfang der Rolle (5, 44) aufweist.

3. Schlepp- oder Kipphebel (4, 25, 39) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Rolle (5, 44) über ein Nadellager (20, 47) auf dem Bolzen (17) gelagert ist.

4. Schlepp- oder Kipphebel (4, 24, 39) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der vorzugsweise als Blechformteil hergestellte Schlepp- oder Kipphebel (4, 25, 39) in dem Bereich, in welchem die Rolle (5, 44) angeordnet ist, nur Seitenwände (18, 19) aufweist.

5. Schlepphebel (4, 25) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlepphebel (4, 25) an seinem einen Ende über eine Kugelkalotte (11) an einem kugelförmigen Endabschnitt (10) eines mit einer hydrau lischen Ventilspielausgleichseinrichtung (29) versehenen Abstützel ements (6) angreift, wobei Schmiermittel aus einem innerhalb des Abstützelements (6) angeordneten Ölvorratsraum (34) der hydraulischen Ventilspielausgleichseinrichtung (29) über den abschnittsweise durch den kugelförmigen Endabschnitt (10) und die Kugelkalotte (11) ver laufenden Schmiermittelkanal (38) in die Bohrung (23, 27) geleitet wird.

6. Schlepphebel (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlepphebel (4) einen über das Äußere der Kugelkalotte (11) vorste henden Dom (22) aufweist, durch dessen Längsmittelachse der als Sack bohrung (21) ausgebildete Schmiermittelkanal (38) verläuft, wobei die Bohrung (23) zu diesem in einem Winkel angeordnet ist.

7. Kipphebel (39) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelkanal (42) von einer Lagerung des Kipphebels (39) bis zu der Bohrung (43) führt, die an einer radial zur Rolle (44) verlaufen den Oberfläche des Kipphebels (39) mündet.

8. Verfahren zur Herstellung einer Schmiervorrichtung eines mit einer Rolle (5, 44) nach Anspruch 1 versehenen Schlepp- oder Kipphebels (4, 25, 39), dadurch gekennzeichnet, daß eine als Schmiervorrichtung vorgesehene Bohrung (23, 27, 43) mittels Laserstrahl hergestellt wird.