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Kipphebel: Diagramm, Teile, Funktion, Werkstoff und Verwendung

Dieser Beitrag befasst sich eingehend mit Kipphebeln und behandelt Diagramm, Teile, Funktion, Werkstoff, Arten, Vorteile und Verwendung, jeweils mit Illustrationen.

Was sind Kipphebel?

Kipphebel sind die zentralen Hebel des Ventiltriebs eines Motors und übertragen die Bewegung der Stößelstange, um die Motorventile zu öffnen. Sie werden von einer Stößelstange angetrieben, die von der Nockenwelle stammt, und stehen in direktem Kontakt mit den Stößeln und der Bewegung der Welle. Ein Ende steht mit dem Stößel in Kontakt, und das andere ist mit den Einlass- und Auslassventilen verbunden. Wenn die Nockenwelle sie betätigt, senkt sich der Kipphebel und öffnet das Ventil, damit Luft und Kraftstoff einströmen können.

Dieser Vorgang gilt für beide Ventile des Motors. Eine dauerhafte Feder stützt die Bewegung und stellt die Ventile bei hohen Drehzahlen in ihre Ausgangsposition zurück, wobei sie einen ständigen Kontakt mit den Kipphebeln aufrechterhält. Die Kipphebel von Autos werden üblicherweise aus Stahlblech oder bei drehzahlstärkeren Modellen aus Aluminium gefertigt. Einige Rollenkipphebel enthalten ein Lager an der Kontaktstelle, um Verschleiß und Reibung zu minimieren.

Kipphebel

Definition des Kipphebels

Der Kipphebel ist das Bauteil, das dafür verantwortlich ist, die Bewegung der Nockenwelle auf die Einlass- und Auslassventile des Motors zu übertragen.

Komponenten des Kipphebels

Im Folgenden sind die Hauptkomponenten eines Kipphebels aufgeführt:

  • Stößelstange
  • Stößel
  • Kipphebel
  • Ventilfeder
  • Nocke
  • Ventil

Stößelstange

Im oberen Teil des Motors drückt die Stößelstange gegen eine Seite des Kipphebels und lässt ihn dadurch schwenken. Dieses Schwenken öffnet das Ventil, indem es seinen oberen Teil nach unten bewegt.

Stößelstange

Stößel

Bei Verbrennungsmotoren bezeichnet der Stößel die mechanischen Bauteile zwischen der Nockenwelle und dem Ventil. Diese Bauteile wandeln die Drehbewegung der Nockenwelle in die lineare Hubbewegung des Tellerventils um, um dieses zu öffnen und zu schließen.

Stößel

Kipphebel

Der Kipphebel wird in Verbrennungsmotoren verwendet und überträgt die Bewegung der Stößelstange auf das jeweilige Einlass-/Auslassventil.

Kipphebel

Ventilfeder

Die Ventilfeder hilft, das Ventil geschlossen zu halten, und liefert den Kipphebeln sowie dem Nockenstößel bei Motoren mit obenliegendem Ventil Gegendruck.

Ventilfeder

Nocke

Die Nockenwelle wandelt die Drehbewegung in eine Hubbewegung um und lässt die Ventile zum richtigen Zeitpunkt öffnen und schließen. Die Kipphebel sind Hebel, die auf einem Drehpunkt gelagert sind, und erhalten die Bewegung der Stößelstange, die vom Stößel angetrieben wird, der auf dem Nocken der Nocke aufliegt.

Nocke

Ventil

Eine Nocke der Nockenwelle senkt den Kipphebel ab und öffnet dadurch das Ventil, damit das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum gelangen kann. Dies geschieht sowohl bei den Einlass- als auch bei den Auslassventilen.

Ventil

Funktionen der Kipphebel

Kipphebel-Diagramm
Kipphebel
  • Die Funktion des Kipphebels ist entscheidend, um seine Rolle im Auto zu verstehen.
  • Er wirkt als Hebel, der Motorteile wie Stößelstangen, Ventile und Stößel bewegt.
  • Die Schwenkbewegung des Kipphebels wirkt mit den Nocken der Nockenwelle zusammen, nockenförmigen Strukturen, und erzeugt eine Auf- und Abbewegung.
  • Dieser Prozess wandelt die mechanische Energie in Kraft um und drückt mit hydraulischem Druck oder Federdruck gegen die Motorventile.
  • Die Ventile öffnen und schließen regelmäßig und ermöglichen so eine kontrollierte Freisetzung des verbleibenden Kraftstoffs und der Luft während der Verbrennung in jedem Zylinder.

Arten von Kipphebeln

Im Folgenden sind die Hauptarten von Kipphebeln aufgeführt:

  • Kipphebel mit Rolle am Ventilende
  • Stahlblechkipphebel
  • Wellengeführter Kipphebel
  • Vollrollen-Kipphebel

Kipphebel mit Rolle am Ventilende

Ähnlich wie Stahlblechkipphebel sind diese mit einer Rolle am Ventilende ausgestattet, um die Reibung zu verringern, die Leistung etwas zu steigern und den Verschleiß der Ventilenden zu reduzieren. Der Kipphebel mit Rolle am Ventilende verwendet aus Einfachheit weiterhin die Mutter und den Stehbolzen des Zapfendrehpunkts und kann aus Stahl, Aluminium, Guss oder spanend bearbeiteten Teilen gefertigt werden.

Kipphebel mit Rolle am Ventilende

Stahlblechkipphebel

Die beliebteste Art wird üblicherweise aus Stahlblech gefertigt, was einen einfachen und kostengünstigen Fertigungsprozess bietet, da aus einem einzigen Metallteil gestanzt wird. Der Kipphebel wird über einen Zapfendrehpunkt mit einer abgerundeten Mutter an der Basis an seiner Stelle befestigt, was eine einfache vertikale Bewegung ermöglicht und für Stabilität sorgt.

Stahlblechkipphebel

Wellengeführter Kipphebel

Auf der Basis von Vollrollen-Kipphebeln aufgebaut, enthalten die wellengeführten Kipphebel eine Verbindungswelle. In einigen Fällen durchläuft die Welle alle Kipphebel; in anderen kann sie je nach Konstruktion des Zylinderkopfs nur zwei durchlaufen.

Die Welle ist für die Steifigkeit unerlässlich, da sie für einen robusten Ventiltrieb sorgt, der die Durchbiegung minimiert und unkontrollierte Bewegungen verhindert, insbesondere bei höheren Drehzahlen.

Wellengeführter Kipphebel

Vollrollen-Kipphebel

Ein Vollrollen-Kipphebel unterscheidet sich von den Stahlblechkipphebeln und wird üblicherweise aus spanend bearbeitetem Stahl oder Aluminium gefertigt. Bei dieser Art ersetzen Gleitlager den Zapfendrehpunkt und bieten eine verbesserte Leistung.

Obwohl sie weiterhin den Stehbolzen des Zapfendrehpunkts verwenden, kommen sie ohne die Mutter aus. Stattdessen ist eine kleine Welle fest in ihrer Position verschraubt und weist an beiden Enden innerhalb des Kipphebels Lager auf, was ein sanftes Drehen erleichtert.

Vollrollen-Kipphebel

Werkstoffe des Kipphebels

In der Vergangenheit bevorzugten in Serie gefertigte Automotoren Stahlblechkipphebel wegen ihrer Wirtschaftlichkeit. Diese Kipphebel tragen das Hubgewicht des Ventiltriebs, was bei höheren Drehzahlen problematisch sein kann, und führte dazu, dass sich Hochgeschwindigkeitsmotoren für Aluminium-Ausführungen entscheiden.

In diesen Fällen sind auch verbesserte Lager für den Drehpunkt des Kipphebels üblich. Dieselmotoren von Lastwagen verwenden für die Kipphebel üblicherweise geschmiedeten Kohlenstoffstahl oder duktles Gusseisen.

Symptome eines defekten Kipphebels

Im Folgenden sind die Hauptsymptome eines defekten Kipphebels aufgeführt:

Klick- oder Tickgeräusch

Abgenutzte Kipphebel äußern sich üblicherweise durch Klick- oder Tickgeräusche, die häufig vom oberen Teil des Motors zu hören sind.

Motorstörleuchte leuchtet

Die Motorstörleuchte dient dazu, verschiedene Probleme anzuzeigen, einschließlich gebrochener Kipphebel und anderer damit zusammenhängender Probleme. Codes wie P2647 oder P2646 zeigen an, dass das Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) Fehlercodes im Zusammenhang mit dem Kipphebel registriert hat.

Motorzündaussetzer

Ein beschädigter Kipphebel kann zu Abwürgen oder Zündaussetzern im Verbrennungsvorgang des Kraftstoffs Ihres Autos führen.

Vorteile des Kipphebels

Im Folgenden sind die Hauptvorteile des Kipphebels aufgeführt:

  • Er überträgt die Bewegung der Nockenwelle, um die Ventile zu öffnen.
  • Er wandelt die Drehbewegung der Nockenwelle in eine vertikale Bewegung für die Betätigung der Ventile um.
  • Er verteilt Verschleiß und Last auf die Nockenwelle.
  • Er vermeidet den direkten Aufprall der Nocken der Nockenwelle auf die Ventile und reduziert so den Verschleiß sowie einen möglichen vorzeitigen Ausfall.
  • Einige Konstruktionen enthalten einstellbare Kipphebel für eine präzise Einstellung des Ventilspiels.
  • Er vereinfacht und verdichtet die Geometrie des Ventiltriebs.
  • Er reduziert die Gesamtträgheit im Vergleich zu Systemen mit direktem Ventilantrieb und verbessert so das Ansprechverhalten des Motors, insbesondere bei höheren Drehzahlen.

Nachteile des Kipphebels

Im Folgenden sind die Hauptnachteile des Kipphebels aufgeführt:

  • Die häufige Bewegung und der Kontakt mit anderen Motorteilen setzen die Kipphebel Verschleiß und Reibung aus, was eine häufigere Wartung erfordert.
  • Die Kipphebel tragen zur Komplexität des Ventiltriebs eines Motors bei.
  • Das zusätzliche Gewicht der Kipphebel veranlasst die Fahrzeugentwickler, der Gewichtsreduzierung Priorität einzuräumen, um optimale Leistung und Verbrauchswerte zu erzielen.
  • Die Gewichtsreduzierung kann zum Geräusch des Ventiltriebs beitragen, insbesondere bei Motoren mit aggressiven Nockenprofilen und größerem Ventilhub.
  • Die ständige Bewegung und Dauerbelastung der Kipphebel kann schließlich zu Ermüdung und Ausfällen führen.
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