DE19716717A1

DE19716717A1 - Slipping lever for operating valve of internal combustion engine

Info

Publication number: DE19716717A1
Application number: DE1997116717
Authority: DE
Inventors: Johannes Meyer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-10-22

Abstract

Lifting valve of an internal combustion engine is operated by a slipping lever (1) with a cup (3) having the shape of a spherical segment on which the lever is supported on the spherical head of a hydraulic valve clearance compensating member. The surface has 3 adjacent sections (7a,7b,7c), spread over the circumference of the cup, whose shape is defined, with the exception of abutting edge regions (11) so that the whole cup has a shape deviating from an exact spherical form. The lever is supported in the 3 sections. Preferably, the 3 sections extend, in relation to a plane of intersection lying in the region of a circular contact ring between the spherical head and the cup, uniformly over an angle segment of 120 degrees.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlepphebel für die Betätigung eines Brenn kraftmaschinen-Hubventiles mit einer im wesentlichen kugelsegmentförmi gen Kalotte, über deren Oberfläche sich der Schlepphebel auf dem Kugel kopf eines insbesondere als hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement ausgebildeten Stützelementes abstützt. Zum technischen Umfeld wird ledig lich beispielshalber auf die DE 43 02 781 A1 verwiesen.The invention relates to a rocker arm for actuating a combustion Engine lift valves with a substantially spherical segment calotte, over the surface of which the rocker arm is on the ball head of a particularly as a hydraulic valve lash compensation element trained support element supports. The technical environment becomes single Lich, for example, to DE 43 02 781 A1.

Zunächst sei darauf hingewiesen, daß unter den Begriff des Schlepphebels auch die als Kipphebel oder Schwinghebel bezeichneten Betätigungsele mente für ein Brennkraftmaschinen-Hubventil fallen sollen. In analoger Wei se ist die Erfindung ferner übertragbar auf Stützelemente für Schlepphebel oder dgl., wenn - anders als im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben - das Stützelement die Kalotte aufweist und der Kugelkopf am Schlepphebel ausgebildet ist. Hier handelt es sich nämlich lediglich um eine einfache ki nematische Umkehr. First of all, it should be noted that under the term rocker arm also the actuating elements referred to as rocker arms or rocker arms elements for an internal combustion engine lift valve should fall. In analog white The invention is also transferable to support elements for rocker arms or the like, if - contrary to what is stated in the preamble of claim 1 - the support element has the calotte and the ball head on the rocker arm is trained. This is just a simple ki nematic reversal.

Grundsätzlich hat sich eine Abstützung eines Schlepphebels über eine im wesentlichen kugelsegmentförmige Kalotte auf einem Kugelkopf eines Stüt zelementes technisch bewährt, jedoch werden zunehmend höhere Anforde rungen an den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gestellt. Aufgrund stei gender Ventilbeschleunigungen treten nämlich höhere Kräfte auf, wobei gleichzeitig die Genauigkeitsanforderungen bezüglich der Bewegungsüber tragung steigen. Nun hat sich gezeigt, daß eine übliche im wesentlichen ku gelsegmentförmige Kalotte, die bei einem gegossenen Schlepphebel im Gießprozeß und bei einem Blech-Schlepphebel durch Prägen hergestellt wird, zumeist geringfügig von der gewünschten Kugelkalottenform abweicht. So kann sich in Längsrichtung des Schlepphebels betrachtet diese Kugelka lotte in einem waagerechten Schnitt nämlich nicht wie gewünscht als Kreis darstellen, sondern geringfügig ellipsenförmig sein, wobei die längere Achse der Ellipse in Längsrichtung des Schlepphebels verläuft. Beim Gießprozeß bzw. beim Prägen kann nämlich die Kugelkalotte seitlich geringfügig einfal len, es kann dieser sog. Einfall aber auch in jeder anderen Richtung erfolgen. Ein derartiges bspw. seitliches Einfallen hat aber zur Folge, daß sich der Schlepphebel im Einsatz während seines Bewegungsablaufes geringfügig in seiner Längsrichtung bewegen kann. Hierdurch wird nicht nur der Lagerbe reich des Schlepphebels, nämlich die im wesentlichen kugelsegmentförmige Kalotte, sowie der Kugelkopf verstärkt beansprucht, sondern es ergeben sich auch Ungenauigkeiten in der Bewegungsübertragung.Basically, a rocker arm is supported by an im essential spherical segment-shaped dome on a spherical head of a stud Technically proven element, but increasingly higher requirements made on the valve train of an internal combustion engine. Due to steep Gender valve accelerations occur namely higher forces, whereby at the same time the accuracy requirements regarding the movement over wear rise. It has now been shown that a conventional ku Gel segment-shaped dome, which in a cast rocker arm in Casting process and produced by stamping in a sheet metal finger follower usually deviates slightly from the desired spherical cap shape. This Kugelka can be viewed in the longitudinal direction of the rocker arm did not plumb as a circle in a horizontal cut as desired represent, but be slightly elliptical, with the longer axis the ellipse runs in the longitudinal direction of the rocker arm. During the casting process or when embossing, the spherical cap may collapse slightly to the side len, this so-called idea can also take place in any other direction. Such a lateral incidence, however, has the consequence that the Rocker arm slightly in use during its movement can move in its longitudinal direction. This will not only be the warehouse rich of the rocker arm, namely the substantially spherical segment-shaped Dome, as well as the ball head stressed, but result there are also inaccuracies in motion transmission.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kalotte drei über dem Umfang der Kalotte verteilte, aneinander angren zende Oberflächenabschnitte aufweist, deren Form mit Ausnahme der an einander angrenzenden Randbereiche jeweils für sich definiert ist, so daß die gesamte Kalotte eine soweit von einer exakten Kugelsegmentform ab weichende Formgebung aufweist, daß sich der Schlepphebel in den drei Oberflächenabschnitten am Kugelkopf abstützt. Die Oberflächenabschnitte können gleichmäßig über dem Umfang der Kalotte verteilt sein und sich be züglich einer im Bereich eines sog. Berührkreisringes zwischen Kugelkopf und Kalotte liegenden Schnittebene jeweils über ein Winkelsegment von 120° erstrecken. Es ist aber auch möglich, die Oberflächenabschnitte so auszubilden, daß deren Bereiche, welche mit dem Kugelkopf in Kontakt kommen, innerhalb der Kalotte nahe der Längsachse des Schlepphebels liegen, um die in Längsrichtung desselben wirkenden Abstützkräfte best möglich aufnehmen zu können. Der sog. Berührkreisring wird dabei durch denjenigen Kugelkopf- Seitenbereich beschrieben, der mit der Kalotte während des Bewegungsab laufes des Schlepphebels in Kontakt kommt. Vorteilhafte Aus- und Weiter bildungen sind Inhalt der weiteren Unteransprüche.A remedial measure for these problems is to be shown Object of the present invention. The solution to this problem is characterized in that the surface of the calotte, attach three to each other distributed over the circumference of the calotte zende surface sections, the shape of which except for mutually adjacent edge areas is defined individually, so that the entire dome is so far from an exact spherical segment shape has softening shape that the rocker arm in the three Supported surface sections on the ball head. The surface sections can be evenly distributed over the circumference of the calotte and be regarding one in the area of a so-called contact circular ring between ball head and calotte lying section plane each over an angular segment of Extend 120 °. But it is also possible to do the surface sections like this train that their areas which are in contact with the ball head come within the calotte near the longitudinal axis of the rocker arm lie to the same in the longitudinal direction of the supporting forces acting possible to record. The so-called contact circular ring is Side area described with the calotte during the movement ab comes in contact with the rocker arm. Advantageous expansion and further Education is the content of further subclaims.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs beispieles, wobei in der beigefügten Fig. 1 ein Längsschnitt im Kugel- Kalottenbereich eines erfindungsgemäßen Schlepphebels und in Fig. 2 der (im wesentlichen waagerechte) Schnitt E-E aus Fig. 1 dargestellt ist.The invention is explained in more detail with reference to a preferred embodiment example, wherein in the attached FIG. 1 a longitudinal section in the spherical cap region of a finger lever according to the invention and in FIG. 2 the (essentially horizontal) section EE from FIG. 1 is shown.

Ein Schlepphebel 1 für die Betätigung eines Brennkraftmaschinen-Hubven tiles, der sich über den dargestellten, abgeschnittenen Bereich hinaus im wesentlichen in Längsrichtung 2 erstreckt, weist eine im wesentlichen kugel segmentförmige Kalotte 3 auf, über deren Oberfläche er sich auf dem Kugel kopf 4 eines insbesondere als hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement ausgebildeten Stützelementes abstützt. Letzteres ist der Einfachheit halber nicht dargestellt, desgleichen ist anstelle eines konkret ausgebildeten Ku gelkopfes 4 lediglich eine einfache Kugel 4 gezeigt.A rocker arm 1 for the actuation of an internal combustion engine-Hubven tiles, which extends beyond the cut-off area shown essentially in the longitudinal direction 2 , has a substantially spherical segment-shaped spherical cap 3 , over the surface of which it is on the ball head 4 in particular supports as a hydraulic valve lash compensation element supporting element. The latter is not shown for the sake of simplicity, likewise, instead of a specifically designed Ku gelkopfes 4, only a simple ball 4 is shown.

Mit diesem feststehenden, da am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine be festigten Kugelkopf 4 kommt die Kalotte 3 beim kippenden Bewegungsablauf des Schlepphebels gemäß Pfeilrichtung 5 in einem sog. Berührkreisring 6 in Kontakt. Dies ist dem Fachmann soweit bekannt, ebenso auch die Tatsache, daß es sich bei diesem Berührkreisring 6 selbstverständlich nicht um einen geometrisch exakten Kreisring handelt.This fixed, since the cylinder head of the internal combustion engine be strengthened ball head 4, the cap 3 is in the tilting movement of the rocker arm according to the direction of arrow 5 in a so-called. Berührkreisring 6 in contact. This is well known to the person skilled in the art, as is the fact that this contact circular ring 6 is of course not a geometrically exact circular ring.

Die Oberfläche der Kalotte 3 des erfindungsgemäßen Schlepphebels 1 weist nun eine soweit von einer exakten Kugelsegmentform abweichende Form gebung auf, daß sich dieser Schlepphebel 1 in drei im wesentlichen gleich mäßig über dem Umfang der Kalotte 3 verteilten Oberflächenabschnitten 7a, 7b, 7c (der Kalotte 3) am Kugelkopf 4 abstützt. Diese Oberflächenabschnitte 7a, 7b, 7c sind aus Fig. 2, die den Schnitt in der Schnittebene E-E, welche im Bereich des Berührkreisringes 6 liegt, zeigt, klar ersichtlich. Jeder Ober flächenabschnitt 7a-7c ist dabei durch gestrichelt dargestellte Hilfslinien 10 begrenzt. Längs dieser Hilfslinien 10 stoßen die jeweils benachbarten Ober flächenabschnitte 7a, 7b, 7c aufeinander, d. h. sie grenzen mit ihren Randbe reichen 11 aneinander an.The surface of the spherical cap 3 of the finger lever 1 according to the invention now has a shape which differs so far from an exact spherical segment shape that this finger lever 1 is distributed in three surface sections 7 a, 7 b, 7 c ( 3) which are substantially uniformly distributed over the circumference of the spherical cap 3 the calotte 3 ) is supported on the ball head 4 . These surface sections 7 a, 7 b, 7 c are clearly evident from FIG. 2, which shows the section in the section plane EE, which lies in the region of the contact ring 6 . Each upper surface section 7 a- 7 c is limited by dashed lines 10 shown . Along these auxiliary lines 10 , the respective adjacent upper surface sections 7 a, 7 b, 7 c abut one another, ie they border with one another at their edge regions 11 .

Jeder Oberflächenabschnitt 7a-7c erstreckt sich bezüglich einer im Bereich eines Berührkreisringes 6 zwischen Kugelkopf 4 und Kalotte 3 liegenden Schnittebene (beispielsweise in der Schnittebene E-E) über ein Winkelseg ment von 120° und stellt sich hierbei als Kreisbogensektor dar, dessen Ra dius R größer ist als der Radius R' des in dieser Schnittebene E-E liegenden Berührkreisringes 6. Die dem Radius R jedes einzelnen Oberflächenabschnit tes 7a-7c zugeordneten Mittelpunkte sind dabei mit M_a, M_b, M_c bezeichnet, der dem Radius R' zugeordnete Mittelpunkt mit M'. Die Mittelpunkte M_a, M_b, M_c liegen dabei auf der dem jeweiligen Oberflächenabschnitt 7a bzw. 7b bzw. 7c bezüglich des Mittelpunktes M' gegenüberliegenden Hilfslinie 10, und zwar um das Exzentrizitätsmaß e vom Mittelpunkt M' beabstandet. Die ses Exzentrizitätsmaß e ist tatsächlich relativ klein und liegt bei einem be vorzugten Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von 0,3 mm, ist je doch größer als die später im Betrieb des Schlepphebels 1 auftretende Ver formung. Each surface section 7 a - 7 c extends with respect to a section plane lying in the region of a contact ring 6 between ball head 4 and spherical cap 3 (for example in section plane EE) over an angular segment of 120 ° and represents an arc sector whose radius R is larger than the radius R 'of the contact circular ring 6 lying in this sectional plane EE. The radius R of each Oberflächenabschnit tes 7 7 a- c associated center points are with _b M _a, M, M _c denotes the radius R 'associated with the center M'. The center points M _a , M _b , M _c lie on the auxiliary line 10 opposite the respective surface section 7 a or 7 b or 7 c with respect to the center point M ', namely by the eccentricity measure e from the center point M'. This ses eccentricity e is actually relatively small and is in a preferred embodiment in the order of magnitude of 0.3 mm, but is larger than the deformation occurring later in the operation of the rocker arm 1 Ver.

Diese beschriebene Formgebung der Kalotte 3 stellt sicher, daß der Kugel kopf 4 praktisch nur in den mit den Bezugsziffern 8a, 8b und 8c versehenen Bereichen jedes Oberflächenabschnittes 7a-7c, die durch eine verstärkte Linie dargestellt sind, mit der Oberfläche der Kalotte 3 in Kontakt kommt. Dies geht besonders deutlich auch aus Fig. 1 hervor, wonach sich im linksseitigen Bereich zwischen dem Kugelkopf 4 sowie der Oberfläche der Kalotte 3 ein vergrößert dargestellter und mit der Bezugsziffer 9 bezeichne ter Abstand befindet.This described shape of the spherical cap 3 ensures that the ball head 4 practically only in the areas with the reference numerals 8 a, 8 b and 8 c provided areas of each surface section 7 a - 7 c, which are represented by a reinforced line, with the surface the calotte 3 comes into contact. This is particularly clear from Fig. 1, according to which in the left-hand region between the ball head 4 and the surface of the cap 3 is an enlarged and designated by the reference numeral 9 ter distance.

Indem die Oberfläche der Kalotte 3 wie beschrieben eine soweit von einer exakten Kugelsegmentform abweichende Formgebung aufweist, daß sich der Schlepphebel 1 in drei (hier im wesentlichen gleichmäßig über dem Umfang der Kalotte 3 verteilten) Oberflächenabschnitten 7a, 7b, 7c am Ku gelkopf 4 abstützt, ist dieser Schlepphebel 1 somit praktisch über eine Drei punktlagerung auf dem Kugelkopf 4 gelagert. Eine derartige Dreipunktlage rung definiert aber die Position des Schlepphebels 1 bezüglich des Kugel kopfes 4 in exakter Weise, so daß hierdurch die eingangs genannten Unge nauigkeiten, die sich beim Gießen oder Prägen der Kugel-Kalotte 3 bspw. in Richtung auf eine Ellipsenform oder dgl. einstellen, vermieden werden. Auch wenn sich eine von der gewünschten Form abweichende Form jedes einzel nen Oberflächenabschnittes 7a, 7b, 7c ergeben sollte, bleibt nämlich die geometrisch exakte Dreipunktlagerung erhalten.By the surface of the spherical cap 3 as described has a shape which differs from an exact spherical segment shape so that the rocker arm 1 is in three (here substantially uniformly distributed over the circumference of the spherical cap 3 ) surface sections 7 a, 7 b, 7 c on the gel head 4 supports, this rocker arm 1 is thus practically mounted on the ball head 4 via a three point bearing. Such a three-point position, however, defines the position of the rocker arm 1 with respect to the ball head 4 in an exact manner, so that this causes the inaccuracies mentioned at the outset, which can occur when casting or embossing the spherical cap 3, for example in the direction of an elliptical shape or the like. adjust, be avoided. Even if a shape deviating from the desired shape of each individual surface section 7 a, 7 b, 7 c should result, the geometrically exact three-point bearing is retained.

Was den Oberflächen-Formverlauf der Kalotte 3 in Richtung des Stützele mentes bzw. in senkrechter Richtung zur Längsrichtung 2 des Kipphebels 1 betrifft, welcher aus Fig. 1 hervorgeht, so kann dieser Formverlauf wie im Stand der Technik ausgebildet sein. Wesentlich ist wie erläutert die Form gebung über den Umfang der Kalotte 3, und zwar in den im Bereich des Be rührkreisringes 6 liegenden Schnittebenen. Dabei ist diese Formgebung so wohl durch Gießen als auch durch Prägen erzielbar, wobei noch darauf hin gewiesen sei, daß eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Insbesondere können die sog. Kreisbogensektoren, die sich aus einem Schnitt im Berühr kreisring 6, so bspw. dem Schnitt E-E ergeben, auch eine zumindest gering fügig von einer exakten Kreisbogenform abweichende Formgebung aufwei sen, so bspw. ellipsenförmig sein oder durch eine Splinefunktion beschrie ben sein, da sich auch dann stets die gewünschte Dreipunktlagerung ergibt.As for the surface shape of the spherical cap 3 in the direction of the Stützele element or in the vertical direction to the longitudinal direction 2 of the rocker arm 1 , which is apparent from Fig. 1, this shape can be formed as in the prior art. As explained, the shape is essential over the circumference of the spherical cap 3 , specifically in the sectional planes lying in the region of the stirring circle ring 6 . This shape can be achieved by casting as well as by embossing, although it should also be pointed out that a large number of details, in particular of a constructive nature, can be designed quite differently from the exemplary embodiment shown, without departing from the content of the claims. In particular, the so-called circular arc sectors, which result from a cut in the contact circular ring 6 , for example the section EE, can also have a shape that deviates at least slightly from an exact circular arc shape, for example, be elliptical or be described by a spline function be, because the desired three-point bearing always results.

Claims

1. Schlepphebel für die Betätigung eines Brennkraftmaschinen- Hubventiles mit einer im wesentlichen kugelsegmentförmigen Kalotte (3), über deren Oberfläche sich der Schlepphebel (1) auf dem Kugel kopf (4) eines insbesondere als hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichs element ausgebildeten Stützelementes abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kalotte (3) drei über dem Umfang der Kalotte (3) verteilte, aneinander angrenzende Ober flächenabschnitte (7a, 7b, 7c) aufweist, deren Form mit Ausnahme der aneinander angrenzenden Randbereiche (11) jeweils für sich de finiert ist, so daß die gesamte Kalotte (3) eine soweit von einer exak ten Kugelsegmentform abweichende Formgebung aufweist, daß sich der Schlepphebel (1) in den drei Oberflächenabschnitten (7a, 7b, 7c) am Kugelkopf (4) abstützt.1. rocker arm for the actuation of an internal combustion engine lift valve with a substantially spherical segment-shaped cap ( 3 ), over the surface of which the rocker arm ( 1 ) on the ball head ( 4 ) supports a support element, in particular a hydraulic valve lash compensation element, characterized in that that the surface of the spherical cap ( 3 ) has three surface sections ( 7 a, 7 b, 7 c) distributed over the circumference of the spherical cap ( 3 ), the shape of which, with the exception of the adjoining edge regions ( 11 ), each for itself de is defined, so that the entire spherical cap ( 3 ) has a shape that differs from an exact ball segment shape so that the rocker arm ( 1 ) is supported in the three surface sections ( 7 a, 7 b, 7 c) on the ball head ( 4 ) .

2. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die drei Oberflächenabschnitte (7a, 7b, 7c) bezüglich einer im Bereich eines Berührkreisringes (6) zwischen Kugelkopf (4) und Kalotte (3) liegenden Schnittebene (E-E) im wesentlichen gleichmäßig verteilt jeweils über ein Winkelsegment von 120° erstrecken. 2. rocker arm according to claim 1, characterized in that the three surface sections ( 7 a, 7 b, 7 c) with respect to a lying in the region of a contact ring ( 6 ) between ball head ( 4 ) and spherical cap ( 3 ) in the cutting plane (EE) extend substantially evenly distributed over an angular segment of 120 °.

3. Schlepphebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenabschnitte (7a, 7b, 7c) so ausgebildet sind daß deren Bereiche (8a, 8b, 8c) welche mit dem Kugelkopf (4) in Kontakt kommen, innerhalb der Kalotte (3) nahe der Längsachse des Schlepphebels (1) liegen.3. rocker arm according to claim 1, characterized in that the surface sections ( 7 a, 7 b, 7 c) are formed such that their regions ( 8 a, 8 b, 8 c) which come into contact with the ball head ( 4 ), lie within the spherical cap ( 3 ) near the longitudinal axis of the rocker arm ( 1 ).

4. Schlepphebel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder Oberflächenabschnitt (7a, 7b, 7c) in einer im Bereich eines Berührkreisringes (6) zwischen Ku gelkopf (4) und Kalotte (3) liegenden Schnittebene (E-E) im wesentli chen als Kreisbogensektor darstellt.4. rocker arm according to claim 1 or 2, characterized in that each surface section ( 7 a, 7 b, 7 c) in a region of a contact ring ( 6 ) between Ku gelkopf ( 4 ) and calotte ( 3 ) lying cutting plane (EE ) represents essentially as an arc sector.

5. Schlepphebel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R) jedes Kreisbogensek tors größer ist als der Radius (R') des in dieser Schnittebene (E-E) liegenden Berührkreisringes (6).5. rocker arm according to claim 4, characterized in that the radius (R) of each Kreisbogensek tors is greater than the radius (R ') of the in this cutting plane (EE) lying contact ring ( 6 ).