Bezeichnung der Erfindung
Verbindungselement zur verliersicheren Halterung eines hebelartigen Nockenfol- gers
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur verliersicheren Halterung eines hebelartigen Nockenfolgers, der zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine dient, an einem Abstützelement mit einem sphäri¬ schen Ende. Auf diesem ist der Nockenfolger mittels einer kalottenförmigen Einformung schwenkbeweglich gelagert. Dabei liegt das aus Flachmaterial bestehende Verbindungselement mit einem zentralen Abschnitt an einer dem Abstützelement zugewandten Unterseite eines Bodens an, der die kalottenför- mige Einformung umgibt und Seitenwände des Nockenfolgers verbindet. Das Verbindungselement bildet mit zwei zueinander beabstandeten Schenkeln so- wie einen diese verbindenden Steg eine in Längsrichtung des Nockenfolgers U-förmige Ausnehmung, die eine ringförmige Nut unterhalb des sphärischen Endes gabelartig umgreift.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Verbindungselemente ermöglichen bekanntermaßen die Erzeugung einer Baueinheit, die beispielsweise einen Schlepphebel als Nockenfolger und ein Abstützelement beinhaltet. Mit einer solchen Baueinheit wird dann das Ri- siko einer potenziellen Fehlmontage beim Kunden minimiert. Diese könnte un¬ ter anderem darin bestehen, dass der Schlepphebel um 180° verdreht im Ven¬ tiltrieb montiert wird. In diesem Fall wären die Kontaktpartner Kugelkopf des Abstützelements und Kalotte des Schlepphebels sowie Ventilschaftende und
entsprechende Gegenfläche am Schlepphebel vertauscht. Eine solche Fehl¬ montage würde zumindest zu einer Ventiltriebsfehlfunktion und im schlimmsten Fall sogar zu einem gravierenden Motorschaden führen. Weitere Anforderun¬ gen an dieses Verbindungselement bestehen darin, dass auf der einen Seite eine Trennung von Schlepphebel und Abstützelement durch Transporteinflüsse sicher ausgeschlossen ist und auf der anderen Seite das Verbindungselement keinen nachteiligen Beitrag zur Ventiltriebsreibung bei der Schwenkbewegung des Schlepphebels auf dem Abstützelement leistet.
In der DE 196 17 523 C2 sind verschiedene Varianten eines Verbindungsele¬ ments, welches die vorgenannten Anforderungen vorteilhaft erfüllt, vorgeschla¬ gen. Dieses Verbindungselement greift zur verliersicheren Verbindung von Schlepphebel und Abstützelement in die ringförmige Nut unterhalb des sphäri¬ schen Endes ein. Die Materialstärke des Verbindungselements ist dabei so auf die Breite der Nut abgestimmt, dass es in allen Schwenkstellungen des Schlepphebels in der Nut frei bewegbar ist. Somit kann der Schlepphebel eine Schwenkbewegung in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils ausführen, die nicht durch Reibungseinflüsse des Verbindungselements behindert ist. Bei einer dieser Varianten gemäß den Figuren 3 und 4 der genannten Schrift be- steht das Verbindungselement aus Flachmaterial und umgreift den Schlepphe¬ bel an der kalottenförmigen Einformung U-förmig mit zwei in Richtung des Gaswechselventils weisenden Schenkeln. Diese gehen an ihrem Ende in Hal¬ tenasen über, die zur Fixierung des Verbindungselements in Längsrichtung des Schlepphebels hinter das die kalottenförmige Einformung umgebende Material geschnappt sind. Ferner bilden bei dieser Variante die Schenkel eine U- förmige Ausnehmung und umgreifen die ringförmige Nut gabelförmig. Die U- förmige Ausnehmung ist dabei zum Gaswechsel venti I hin offen ausgebildet.
Bei der Montage des Schlepphebels mit dem Abstützelement ist es allgemein üblich, das sphärische Ende des Abstützelements hinter eine Ausnehmung des in die Nut eingreifenden Verbindungselements zu clipsen. Das Verbindungs¬ element ist dabei bereits an dem Schlepphebel montiert. Ein solcher Montage¬ vorgang ist nunmehr auch nur in dieser Art und Weise bei der vorgenannten
Variante der zitierten Schrift möglich und durchzuführen. Dies liegt darin be¬ gründet, dass ein Aufschieben des Verbindungselements in Längsrichtung auf den Schlepphebel bei bereits in der kalottenförmigen Einformung gehaltenem sphärischen Ende des Abstützelements nicht möglich ist, da die zur Fixierung erforderlichen Haltenasen den unteren Schenkel des Verbindungselements vor Erreichen der Endposition aufspreizen und mit dem Kolbenumfang des Ab¬ stützelements unterhalb der ringförmigen Nut kollidieren würden.
Voraussetzung für ein einwandfreies Einclipsen des Abstützelements hinter die Ausnehmung des Verbindungselements ist nun allerdings dessen elastische Verformung im Bereich der Ausnehmung. Die erforderliche Elastizität kann durch geeignete Geometrie der Ausnehmung sowie geeignete Eigenschaften und Stärke des Verbindungselementmaterials problemlos erreicht werden. Dennoch verbleibt ein Montagespalt quer zur Betätigungsrichtung des Schlepphebels zwischen Verbindungselement und ringförmiger Nut im Ab¬ stützelement. Folglich wird der Schlepphebel auch nicht vom Verbindungsele¬ ment bei einer Schwenkbewegung quer zu seiner Betätigungsrichtung voll¬ ständig behindert, wobei diese Schwenkbewegung dann bis zu 15° betragen kann. Ein solches Abkippen des Schlepphebels um seine Längsachse kann ebenfalls in der montierten Brennkraftmaschine auftreten, nämlich bei Kontakt¬ verlust zwischen Schlepphebel und dem betätigenden Nocken. Ursachen für einen solchen Kontaktverlust können ein unerwünschtes Einsinken der zumeist verwendeten Abstützelemente mit hydraulischem Ventilspielausgleich oder ein Abheben des Schlepphebels vom betätigenden Nocken in Folge einer Über- drehzahl der Brennkraftmaschine sein.
Diesbezüglich sind insbesondere Schlepphebel mit sehr schmaler Nockenkon¬ taktfläche zu beachten. Diese finden Verwendung bei bau raumbeengten Mehr¬ ventilmotoren oder auch bei variablen Ventilsteuerungen, bei denen ein aus mehreren Nocken unterschiedlichen Hubes bestehendes Nockenpaket axial auf seiner Nockenwelle verschiebbar gelagert ist und von dem ein zum Be¬ triebszustand der Brennkraftmaschine passender Nocken in Eingriff mit dem Schlepphebel gebracht wird. Der Schlepphebel ist dann hinsichtlich eines wei-
teren oder vollständigen Abkippens vom Abstützelement besonders gefährdet, da er sich bei erneutem Kontakt zu seinem Nocken aufgrund der schmalen Nockenkontaktfläche nicht mehr ausreichend am Nocken auszurichten vermag.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verbindungselement der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile beseitigt sind, so dass ins¬ besondere bei Nockenfolgern mit schmaler Nockenkontaktfläche ein stabiles Ausrichten am betätigenden Nocken in allen Betriebszuständen der Brenn¬ kraftmaschine gewährleistet werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1 , während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen den Unteransprü¬ chen entnehmbar sind.
Demnach wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die U-förmige Ausnehmung die Nut orthogonal zur Verschwenkrichtung des Nockenfolgers im wesentlichen spielfrei umgreift, wobei die Schenkel in um etwa 90° abgewinkelte Haltekrallen und der Steg in eine um etwa 90° abgewinkelte Stützwand übergehen, welche Haltenasen aufweisen, die zur Halterung des Verbindungselements am No- ckenfolger auf einer dem Abstützelement abgewandten Oberseite des Bodens eingerastet sind, wobei die Haltekrallen an Innenseiten der Seitenwände des Nockenfolgers derart abgestützt sind, dass die U-förmige Ausnehmung hin¬ sichtlich ihrer Lage in Querrichtung zum Nockenfolger und ihrer Form im we¬ sentlichen fixiert ist.
Hierdurch sind die genannten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt Die Ausführung des Verbindungselements gewährleistet, dass der Nockenfolger verliersicher mit dem Abstützelement verbunden und gleichzeitig dessen Ver¬ kippmöglichkeit um seine Längsrichtung minimiert ist. Letzteres wird haupt-
sächlich dadurch erreicht, dass die U-förmige Ausnehmung die Nut orthogonal zur Verschwenkrichtung des Nockenfolgers spielfrei umgreift. Voraussetzung hierfür ist, dass das Abstützelement im wesentlichen gleichzeitig mit dem Ver¬ bindungselement am Nockenfolger montierbar ist. Dies erfolgt in einem Zwi- schenmontageschritt derart, dass sich das Verbindungselement zunächst nur einseitig, d.h. entweder mit den Haltekrallen oder mit der Stützwand hinter dem Boden, der die kalottenförmige Einformung umgibt, befindet. In diesem Monta¬ gezustand besteht noch ausreichender Abstand zwischen der U-förmigen Aus¬ nehmung des Verbindungselements und der Unterseite des Bodens, so dass jetzt das Abstützelement mit seiner ringförmigen Nut zwischen die Schenkel der U-förmigen Ausnehmung eingeschoben werden kann. In einem letzten Montageschritt wird dann das sphärische Ende des Abstützelements mit der kalottenförmigen Einformung des Nockenfolgers zur Anlage gebracht, während gleichzeitig die Haltenasen der Haltekrallen und der Stützwand hinter den Bo- den geclipst werden.
Somit sind eine elastische Verformung des Verbindungselements, wie sie bei einem nachträglichen Einclipsen des Abstützelements erfolgt, sowie der damit verbundene Montagespalt zwischen Verbindungselement und ringförmiger Nut nicht mehr erforderlich. Der geringe Elastizitätsbedarf ermöglicht femer die Verwendung eines Verbindungselements hoher Materialstärke, welches ein Verkippen des Nockenfolgers neben der Spielfreiheit zur ringförmigen Nut auch durch hohe Bauteilsteifigkeit wirksam behindert. Die Materialstärke der Schen¬ kel kann dennoch problemlos so beschränkt sein, dass sie geringer als die axiale Breite der Nut ist, so dass das Verbindungselement bei Schwenkbewe¬ gungen des Nockenfolgers in Betätigungsrichtung des Gaswechselventils in der Nut geometrisch frei beweglich ist. Insofern nimmt das Verbindungselement verformungsfrei an der Schwenkbewegung des Nockenfolgers teil und erzeugt darüber hinaus keine zusätzliche Reibleistung bei Betätigung des Gaswech- selventils.
Die Haltekrallen sind an einem Endabschnitt, der die Haltenase beinhaltet, vorzugsweise S-förmig gekrümmt oder gleichwirkend ausgebildet. Eine derarti-
ge Form der Haltekrallen bewirkt eine verlängerte und hinsichtlich einer Torsi¬ on stabilere Abstützung der Haltekrallen an den Innenseiten der Seitenwände des Nockenfolgers. Überdies wird bei einer ersten beispielhaften Ausführungs¬ form des Verbindungselements die Montage der Baueinheit erleichtert, da ein spielbehaftetes, aber während des Montagevorgangs verliersicheres Einhän¬ gen des Verbindungselements hinter den Boden, der die kalottenförmige Ein- formung umgibt, ermöglicht wird.
Gemäß eines zweiten zweckmäßigen Ausführungsbeispiels der Erfindung ist es vorgesehen, die S-förmigen oder gleichwirkend ausgebildeten Endabschnit¬ te der Haltekrallen mit seitlichen Zapfen zu versehen, die in entsprechend nut- förmige Ausnehmungen in den Innenseiten der die Haltekrallen stützenden Seitenwände des Nockenfolgers eingreifen. Durch diese formschlüssige Aus¬ bildung ergibt sich eine zusätzliche Sicherung gegen ein ungewolltes Lösen des Verbindungselements vom Nockenfolger. Hierfür besteht beispielsweise in den oben erwähnten kritischen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ein nie gänzlich auszuschließendes Restrisiko.
Das Verbindungselement soll ferner zur Montage auf dem Nockenfolger vor- zugsweise aus einem federnden Werkstoff, wie federharter Stahl bestehen. Alternativ können auch Leichtmetall oder Kunststoff, der mit Fasern oder Parti¬ keln verstärkt ist, verwendet werden.
Der hebelartige Nockenfolger ist zweckmäßigerweise ein Schlepphebel. Dieser Schlepphebel kann eine Gleitfläche oder besonderes bevorzugt auch eine drehbar gelagerte Rolle als Nockenkontaktfläche haben. Schließlich soll der
Schlepphebel einen generell U-förmigen Querschnitt haben. Anstelle des U- förmigen Querschnitts kann auch lediglich ein U-ähnlicher Querschnitt bzw. ein
H-Querschnitt oder ähnliches vorgesehen sein. In Kombination hierzu ist aus- geführt, dass der Schlepphebel aus Blechwerkstoff besteht. Denkbar sind an dieser Stelle natürlich auch weitere für die Funktion geeignete Werkstoffe, so auch Kunststoffe bzw. umformtechnisch erzielte Schlepphebe!, wobei vom
Schutzbereich dieser Erfindung auch die U-Form ohne Kombination mit dem Blechwerkstoff eingeschlossen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnungen, in der Ausführungs¬ beispiele dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels für das erfindungsgemäße Verbindungs¬ element,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausfüh¬ rungsbeispiels für das erfindungsgemäße Verbindungs- element,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Verbindungsele¬ ments gemäß Fig. 2 in montiertem Zustand des Ventiltriebs bei längsgeschnittenem Nockenfolger,
Figur 4 eine Rückansicht des Ventiltriebs im Teilschnitt mit dem
Verbindungselement aus Fig. 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Nockenfolger 1 und ein diesen schwenkbar la¬ gerndes Abstützelement 2, das hier mit einem nicht näher dargestellten hyd¬ raulischen Ventilspielausgleich ausgeführt ist. Der Nockenfolger 1 wird in an sich bekannter Weise über einen Nocken 3 mittels einer mit dem Nockenfolger 1 verbundenen und drehbar gelagerten Rolle 4 in Betätigungsrichtung eines Gaswechselventils 5 angetrieben. Selbstverständlich kann anstelle der Rolle 4 auch eine mit dem Nockenfolger 1 starr verbundene Gleitfläche als Nockenkon¬ takt vorgesehen sein. Der Nockenfolger 1 ist in den dargestellten Ausführun-
gen ein Schlepphebel, der einen U-förmigen Querschnitt besitzt und vorzugs¬ weise aus Blech werkstoff in einem Umformverfahren hergestellt ist.
Wie aus den genannten Figuren weiter ersichtlich, weist der Nockenfolger 1 eine kalottenförmige Einformung 6 auf, mittels der er auf einem sphärischen Ende 7 des Abstützelements 2 gelagert ist, auf. Unterhalb des sphärischen Endes 7 befindet sich eine ringförmige Nut 8, in die das Verbindungselement 9 oder 10, wie es in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 beziehungsweise Fig. 2 als Einzelkomponente dargestellt ist, eingreift. Das Verbindungselement 9, 10 liegt mit einem zentralen Abschnitt 11 an einer dem Abstützelement 2 zugewandten Unterseite 12 eines Bodens 13 an, der die kalottenförmige Ein¬ formung 6 umgibt. Der zentrale Abschnitt 11 weist zwei Schenkel 14 auf, die durch einen Steg 15 miteinander verbunden sind und eine in Längsrichtung des Nockenfolgers 1 U-förmige Ausnehmung 16 bilden. Insbesondere aus Fi- gur 4 ist ersichtlich, dass dabei die Schenkel 14 die Nut 8 senkrecht zur Betäti¬ gungsrichtung des Nockenfolgers 1 spielfrei umgreifen.
Die Schenkel 14 gehen in einer Längsrichtung des Nockenfolgers 1 in um etwa 90° abgewinkelte Haltekrallen 17 über. An den Steg 15 schließt sich eine eben- falls um etwa 90° abgewinkelte Stützwand 18 an. Dabei sind an den Haltekral¬ len 17 und an der Stützwand 18 Haltenasen 19, 20 ausgebildet, die auf einer dem Abstützelement 2 abgewandten Oberseite 21 des Bodens 13 im fertig montierten Zustand der aus Nockenfolger 1 , Abstützelement 2 und Verbin¬ dungselement 9, 10 gebildeten Baueinheit eingerastet sind. Dadurch wird das Verbindungselement 9, 10 gemeinsam mit dem Abstützelement 2 in Längsrich¬ tung des Abstützelements 2 am Nockenfolger 1 gehaltert. Die Fixierung des Verbindungselements 9, 10 in Längsrichtung des Nockenfolgers 1 erfolgt dabei mittels der Haltekrallen 17 und der Stützwand 18, welche mit unteren Abschnit¬ ten 22, 23 Stirnseiten 24, 25 des Bodens 13 umgreifen. Eine Ausrichtung der U-förmigen Ausnehmung 16 in Querrichtung zum Nockenfolger 1 erfolgt schließlich derart, dass die Haltekrallen 17 an Innenseiten 26 der Seitenwände 27 des Nockenfolgers 1 abgestützt sind.
Die Haltekrallen 17 sind jeweils an einem Endabschnitt 28, der die Haltenase 19 beinhaltet, vorzugsweise S-förmig gekrümmt oder gleichwirkend ausgebil¬ det. Dies bewirkt einerseits eine verlängerte und hinsichtlich einer Torsion sta¬ bilere Abstützung der Haltekrallen 17 an den Innenseiten 26 der Seitenwände 27 des Nockenf olgers 1.
Andererseits wird durch derartig geformte Haltekrallen 17 die Montage der das Verbindungselement 9 beinhaltenden Baueinheit erleichtert, da das Verbin¬ dungselement 9 zunächst spielbehaftet, aber verliersicher hinter den Boden 13, der die kalottenförmige Einformung 6 umgibt, einseitig eingehangen werden kann. In diesem Montagezustand besteht noch ausreichender Abstand zwi¬ schen der U-förmigen Ausnehmung 16 des Verbindungselements 9 und der Unterseite 12 des Bodens 13, so dass jetzt das Abstützelement 2 mit seiner ringförmigen Nut 8 zwischen die Schenkel 14 eingeschoben werden kann. In einem letzten Montageschritt wird dann das sphärische Ende 7 des Abstütz¬ elements 2 mit der kalottenförmigen Einformung 6 des Nockenfolgers 1 zur Anlage gebracht, während gleichzeitig die Haltenasen 19, 20 der Haltekrallen 17 und der Stützwand 18 auf die Oberseite 21 des Bodens 13 geclipst werden.
Wie in Figur 2 gut erkennbar ist, sind die S-förmig gekrümmten oder gleichwir¬ kend ausgebildeten Haltekrallen 17 des Verbindungselements 10 zusätzlich mit seitlichen Zapfen 29 versehen. Diese Zapfen 29 sind formschlüssig in nutför- mige Ausnehmungen 30 in den Innenseiten 26 der Seitenwände 27 des No¬ ckenfolgers 1 eingeschnappt. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche Sicherung gegen ein ungewolltes Lösen des Verbindungselements 10 vom Nockenfolger 1.
Da die ringförmige Nut 8 des Abstützelements 2 zwischen die Schenkel 14 des am Nockenfolger 1 vormontierten Verbindungselements 9, 10 eingeschoben wird, kann das Verbindungselements 9, 10 mit hoher Materialstärke bei gerin¬ ger Elastizität ausgeführt werden, um ein Verkippen des Nockenfolgers 1 ne¬ ben der Spielfreiheit zur Nut 8 auch durch hohe Bauteilsteifigkeit wirksam zu behindern.
Die Schenkel 14 besitzen dennoch eine Materialstärke, die geringer ist als die axiale Breite der Nut 8. Somit ist das Verbindungselement 9, 10 bei Schwenk¬ bewegungen des Nockenfolgers 1 in Betätigungsrichtung des Gaswechselven- tils 5 in der Nut 8 frei beweglich, so dass es sich bei Betrieb der Brennkraftma¬ schine weder verformt noch einen Beitrag zu deren Reibleistung beisteuert.
Als Werkstoffe für das erfindungsgemäße Verbindungselement 9, 10 kommen natürlich beliebige Werkstoffe in Frage, solange sie den technischen und auch finanziellen Ansprüchen genügen. So sind neben federnden Stahl- und Leicht¬ metall werkst offen selbstverständlich auch Kunststoffe, die eine Partikel- oder Faserverstärkung aufweisen können, möglich. Diese haben aufgrund ihrer ge¬ ringen Dichte einen vernachlässigbaren Anteil an den bewegten Massen des Ventiltriebs.
Bezugszeichen
1 Nockenfolger
2 Abstützelement
3 Nocken
4 Rolle
5 Gaswechselventil
6 kalottenförmige Einformung
7 sphärisches Ende
8 Nut
9 Verbindungselement
10 Verbindungselement
11 zentraler Abschnitt
12 Unterseite
13 Boden
14 Schenkel
15 Steg
16 U-förmige Ausnehmung
17 Haltekralle
18 Stützwand
19 Haltenase
20 Haltenase
21 Oberseite
22 unterer Abschnitt
23 unterer Abschnitt
24 Stirnseite
25 Stirnseite
26 Innenseite
27 Seitenwand
28 Endabschnitt
29 Zapfen
Ausnehmung