DE10120183A1

DE10120183A1 - Method of manufacturing a disc spring

Info

Publication number: DE10120183A1
Application number: DE10120183A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gebauer
Original assignee: TRW Deutschland GmbH
Current assignee: TRW Deutschland GmbH
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-10-31
Also published as: EP1253296A2; EP1253296A3

Abstract

Zur Herstellung von Tellerfedern insbesondere für den Einsatz bei Ventildrehvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen wird ein Arbeitsverfahren vorgeschlagen, wonach die Radien an den Kontaktflächen der Federn mit ihren tangentialen Einläufen in die Federflächen spanlos angeformt werden.For the production of disc springs, in particular for use in valve turning devices for internal combustion engines, a working method is proposed according to which the radii on the contact surfaces of the springs with their tangential inlets into the spring surfaces are formed without cutting.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer zwischen dem Grundkörper und dem Deckel einer Ventildrehvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Tellerfeder, deren Kontaktflächen zum Grundkörper und/oder zum Deckel mit Radien abgerundet sind, die tangential in die Federflächen übergehen.The invention relates to a method for producing a between the base body and the lid one Valve turning device of an internal combustion engine arranged disc spring, whose contact surfaces to the base body and / or rounded to the lid with radii that are tangential pass into the spring surfaces.

Ventile als hochbeanspruchte Motorenelemente erreichen nur bei Verwendung bester und präziser Bearbeitung eine ausreichende Lebensdauer. Allein vom Ventil her ist die Beherrschung aller Ventilschwierigkeiten jedoch nicht immer möglich. Zu den besonderen Ventilschwierigkeiten gehören eine ungleichmäßige Erwärmung des Ventilkopfes, Verzug und Undichtigkeit sowie Hochtemperaturkorrosion und Verbrennungsrückstände an den wärmsten Stellen. Insbesondere bei Großmotoren wird versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu beheben, daß durch spezielle Ventildrehvorrichtungen eine Drehung der Ventile während des Betriebes erzwungen wird.Valves as highly stressed engine elements only reach when using the best and most precise machining a sufficient lifespan. It is from the valve alone Mastery of all valve difficulties, however, not always possible. The special valve difficulties include one uneven heating of the valve head, warpage and Leakage as well as high temperature corrosion and Combustion residues in the warmest places. In particular in large engines, these difficulties are attempted to fix that a special valve rotating devices Valve rotation is forced during operation.

Ventildrehvorrichtungen sind bei geringfügigen konstruktiven Unterschieden in der Lage, eine Drehung der Ventile sowohl während des Öffnungsvorgangs als auch während der Schließbewegung auszuführen. Die Vorrichtungen haben jeweils einen Grundkörper, der mit mehreren, in Umfangsrichtung orientierten Taschen mit zur Drehebene geneigten Wälzkörperlaufbahnen versehen ist. In jeder Tasche wird durch eine tangential wirkende Schraubenfeder eine Stahlkugel an das obere Ende der schrägen Laufbahn gedrückt. Auf dem Innen- oder Außenrand des Grundkörpers stützt sich eine Tellerfeder ab, über die zur Einleitung der Ventilfederkräfte ein Deckel greift. Beim Öffnen des Ventils wird eine sich auf dem Innenrand des Grundkörpers abstützende Tellerfeder durch die ansteigende Ventilfederkraft abgeflacht. Dabei belastet sie die in den Taschen des Grundkörpers befindlichen Kugeln, zwingt sie zum Abrollen auf ihren schrägen Laufbahnen und rollt selbst auf den Kugeln ab. Ihre so erzeugte Drehbewegung entspricht dem doppelten Rollweg einer Kugel. Bei schließendem Ventil tritt eine Entlastung der sich auf dem Außenrand des Grundkörpers abstützenden Tellerfeder und damit der Kugeln ein, die dann ohne zu rollen durch die Tangentialfedern wieder in ihre Ausgangslage zurückgeschoben werden.Valve rotators are minor constructive differences in being able to rotate the Valves both during opening and during the closing movement. The devices have one basic body each, with several, in Pockets oriented circumferentially with the plane of rotation inclined rolling element raceways is provided. In every pocket becomes a tangentially acting coil spring Steel ball pressed against the upper end of the sloping track. It is supported on the inner or outer edge of the body a disc spring from which to initiate the Valve spring forces engage a cover. When opening the valve becomes a supported on the inner edge of the base body Disc spring flattened due to the increasing valve spring force. In doing so, it loads the pockets in the body located balls, forcing them to roll on their sloping tracks and rolls itself on the balls. Your the rotational movement generated in this way corresponds to the double taxiway a bullet. The valve is relieved when the valve closes are supported on the outer edge of the base body Disc spring and thus the balls, which then roll without through the tangential springs back to their starting position be pushed back.

Während die Tellerfeder bei einer Vorrichtung zum Drehen des Ventils während der Öffnungsbewegung als Kraftübersetzer wirkt, ist diese bei einer Vorrichtung zum Drehen des Ventils während des Schließhubes ein Arbeitsspeicher, der seinen Arbeitsinhalt während des Schließhubes an die Kugeln abgibt und damit die Roll- und Drehbewegung ermöglicht.While the disc spring in a device for turning of the valve during the opening movement as a force intensifier acts, this is in a device for rotating the valve during the closing stroke a working memory that its Transfers work content to the balls during the closing stroke and thus enables the rolling and rotating movement.

Bei den bisher verwendeten Tellerfedern ist es ein bekanntes Problem, die Kontaktflächen zum Grundkörper oder zum Deckel abzurunden und hierfür Radien und einen notwendigen gleichförmigen Einlauf in diese Radien vorzusehen. Üblicherweise werden die Radien in einem besonderen Fertigungsabschnitt angedreht oder angeschliffen, was immer mit der Ausbildung einer Kante verbunden ist. Diese Kante führt zu Verschleiß an der entsprechenden Gegenfläche.With the disc springs used so far, it is a known problem, the contact surfaces to the body or to Round off the lid and for this radii and a necessary one provide a uniform inlet into these radii. Usually the radii are in a special one Manufacturing section turned on or ground, whatever is associated with the formation of an edge. That edge leads to wear on the corresponding counter surface.

Bei der Herstellung der Tellerfeder wurden bisher zunächst die Federhöhe hergestellt und anschließend die Radien angebracht. Abschließend konnte die Feder wärmebehandelt werden. Fehler aus dem Anstellen, Abweichungen bei den Radien und auch Streuungen in der Materialstärke führten zu Abweichungen von der Sollhöhe. Vielfach wurden Radien abschließend erneut bearbeitet, um die Höhe einzustellen.In the manufacture of the disc spring were initially so far the spring height and then the radii appropriate. Finally, the spring was heat treated become. Errors from queuing, deviations in the radii and also scatter in the material thickness led to Deviations from the target height. Radii often became finally edited again to adjust the height.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder für den Einsatz in Ventildrehvorrichtungen zu schaffen, um deren die Fertigung zu vereinfachen und deren Ausbildung zu verbessern. Insbesondere soll ein gleichmäßiger Verlauf aus der Federfläche in den Radius gesichert und zusätzlich die Höhe der Tellerfeder sehr genau eingehalten werden, so daß Nacharbeiten weitgehend vermieden werden. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention has for its object a method for the manufacture of a disc spring for use in To create valve turning devices to their manufacturing simplify and improve their training. In particular should flow evenly from the spring surface into the Radius secured and also the height of the disc spring very are strictly observed so that rework is largely be avoided. The invention solves this problem with the characterizing features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung der sehr wichtigen Gesamthöhe mit den Radien in einem Arbeitsgang. Der Einlauf aus der Federfläche in den jeweiligen Radius an den Kontaktflächen erfolgt nun absolut tangential, was bisher nicht der Fall war. Vor allem bei notwendigen Nacharbeiten kam es häufig zu unzulässigen Kanten.The inventive method allows the production of very important overall height with the radii in one operation. The inlet from the spring surface into the respective radius the contact surfaces are now absolutely tangential, which was previously the case was not the case. Especially when necessary rework came it often leads to illegal edges.

Es ist gesichert, daß die Radien immer ausreichend groß sind und sich etwa im Bereich der Blechstärken bewegen. Um nicht unnötig an Auflage- oder Kontaktfläche zu verlieren, kann durch eine geeignete Wahl des Radienmittelpunktes und damit der Werkzeuge der Kontaktpunkt der Feder nach außen verlagert werden.It is ensured that the radii are always sufficiently large and move in the area of sheet thicknesses. To not can unnecessarily lose contact or contact area through a suitable choice of the center of the radius and thus of the tools the contact point of the spring is shifted outwards become.

Sowohl am äußeren als auch am inneren Umfang des Rohlings befindliches Material, welches nur zum Aufbringen der notwendigen Umformkräfte notwendig ist, wird nach dem Umformprozeß bei der Herstellung des notwendigen Genaudurchmessers spanabhebend abgearbeitet.Both on the outer and the inner circumference of the blank located material, which is only for applying the necessary forming forces is necessary after Forming process in the manufacture of the necessary Precise machining machined.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Tellerfedern weisen eine größere Steifigkeit auf. Damit steigt auch der Widerstand gegen einen Verzug bei der Wärmebehandlung. Disc springs produced by the method according to the invention have greater rigidity. This also increases Resistance to warpage distortion.

Die Kennlinie der Tellerfeder wird nur unwesentlich beeinflußt. Bisherige Rechenverfahren können daher in leicht abgewandelter Form weiter verwendet werden. Die Erfindung ist für jede Tellerfeder (auch bei einem kritischen Verhältnis vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser Di/Da) und jeder Materialstärke anwendbar.The characteristic curve of the disc spring only becomes insignificant affected. Previous calculation methods can therefore be easily modified form continue to be used. The invention is for each disc spring (even with a critical ratio of Inner diameter to outer diameter Di / Da) and everyone Material thickness applicable.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the invention shown schematically and explained below. Show it:

Fig. 1 einen Tellerfederrohling mit Innen- und Außendurchmessern sowie die Ober- und Unterhälften eines Gesenks zur Herstellung der Feder und Fig. 1 is a disc spring blank with inner and outer diameters and the upper and lower halves of a die for the production of the spring and

Fig. 2 eine Schnitthälfte durch eine fertige Tellerfeder. Fig. 2 shows a cut half through a finished plate spring.

In die Gesenkteile, nämlich Oberteil 1 und Unterteil 2 zur Herstellung des Tellerfederrohlings 3 sind im Bereich der Kontaktflächen der Feder zu anderen Bauteilen die Radien R eingearbeitet. Der Außendurchmesser des Rohlings ist mit D_Ra und der Innendurchmesser D_Ri gekennzeichnet.The radii R are incorporated into the die parts, namely the upper part 1 and lower part 2 for producing the plate spring blank 3 in the region of the contact surfaces of the spring with other components. The outside diameter of the blank is marked D _Ra and the inside diameter D _Ri .

Durch einen weiteren Arbeitsschritt ergeben sich die Fertigmaße Da und Di der mit der Fig. 2 dargestellten Tellerfeder 3 mit den Federflächen 3a und 3b. Die Fertigstellung erfolgt spanabhebend, z. B. durch Drehen, wobei zur Gewährleistung eines tangentialen Einlaufs des Radius R in die Federflächen nicht weiter als bis zum Radiusscheitelpunkt abgearbeitet werden darf. Die Kontaktflächen der Feder zu anderen Bauteilen sind mit 4 und 5 bezeichnet. Mit den Buchstaben r sind bei dem Fertigprodukt lediglich Abrundungen zum Beseitigen unerwünschter scharfer Kanten gekennzeichnet. Diese werden in einem gesonderten Arbeitsgang spanabhebend ausgebildet.By a further working step, the finished dimensions give Da and Di of the disc spring 3 shown with FIG. 2 with the tongue surfaces 3 a and 3 b. The completion is machined, e.g. B. by turning, whereby to ensure a tangential entry of the radius R into the spring surfaces must not be processed further than the radius apex. The contact surfaces of the spring with other components are designated 4 and 5. The letters r in the finished product are only used for rounding off to remove unwanted sharp edges. These are machined in a separate operation.

Claims

1. A method for producing a plate spring arranged between the base body and the cover of a valve rotating device of an internal combustion engine, the contact surfaces of which are rounded off with radii to the base body and / or to the cover and have tangential transitions to the spring surfaces, characterized in that the radii (R) with their tangential inlets in the spring surfaces ( 3 a, 3 b) are formed without cutting.

2. The method according to claim 1, characterized in that the chipless shaping of the radii and the installation of the spring be carried out in their plate shape in one operation.

3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by a die ( 1 , 2 ), in the upper ( 1 ) and lower part ( 2 ) the radii for the contact surfaces ( 4 , 5 ) are incorporated.

4. Between the base body and cover of a valve rotating device for an internal combustion engine arranged disc spring ( 3 ), characterized in that the contact surfaces ( 4 , 5 ) of the spring to the base body and / or to the cover with non-cutting molded radii (R) with tangential inlets into the spring surfaces ( 3 a, 3 b) are provided.