DE102015118495A1

DE102015118495A1 - Method for producing a valve tappet and valve tappets

Info

Publication number: DE102015118495A1
Application number: DE102015118495.8A
Authority: DE
Inventors: Udo Friese; Heiko Ohlscher
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines aus Metall, insbesondere Stahl bestehenden Ventilstößels (8), der einen Ventilteller (3) und einen sich daran anschließenden Hohlschaft (5) mit einer Blindbohrung (6) aufweist, ausgebildet durch folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Rohlings (1, 1´) in Form eines Rundstahles oder einer Ronde b) spanloses Verformen des Rohlings (1, 1´) zu einem rotationssymmetrischen, topfartigen Vorformling (2, 2´) unter Ausbildung des Ventiltellers (3) und des Hohlschaftes (5) c) mindestens eine Durchmesserreduzierung bei gleichzeitiger axialer Streckung des sich an den Ventilteller (3) anschließenden Hohlschaftes (5) mittels mindestens einer relativ zum Hohlschaft (5) konzentrisch rotierenden und radial und axial bewegten Drückrolle.A method for producing a valve stem (8) consisting of metal, in particular steel, which has a valve disk (3) and an adjoining hollow shaft (5) with a blind bore (6), formed by the following method steps: a) provision of a blank ( 1, 1 ') in the form of a round bar or blank b) non-cutting shaping of the blank (1, 1') into a rotationally symmetrical pot-like preform (2, 2 ') to form the valve disk (3) and the hollow shaft (5) c ) at least one diameter reduction with simultaneous axial stretching of the hollow shaft (5) adjoining the valve disk (3) by means of at least one pressure roller concentrically rotating relative to the hollow shaft (5) and moving radially and axially.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilstößels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method for producing a valve tappet according to the preamble of claim 1.

Derartige Ventilstößel kommen vornehmlich in Bremskraftmaschinen zum Einsatz, wo sie erheblichen, insbesondere thermischen Belastungen unterliegen. Such valve tappets are primarily used in brake motors, where they are subject to considerable, especially thermal loads.

Um diese zu minimieren und damit die Standzeit solcher Ventilstößel zu erhöhen, ist der Schaft des Ventilstößels als Hohlschaft mit einer axialen Blindbohrung ausgebildet, die durch den Ventilteller verschlossen ist. In order to minimize this and thus increase the service life of such valve tappets, the shaft of the valve tappet is designed as a hollow shaft with an axial blind bore which is closed by the valve disk.

Diese Blindbohrung wird mit einem Kühlmedium gefüllt und nach Befüllen auf der dem Ventilteller gegenüberliegenden Seite abgedichtet. This blind bore is filled with a cooling medium and sealed after filling on the opposite side of the valve disc.

Als bevorzugtes Material für die Ventilstößel finden hochfeste Stähle Verwendung, die üblicherweise durch Schmieden eines Rohlings und anschließendes spanendes Bearbeiten so geformt werden, dass sich zum einen der durchmessergrößere Ventilteller und der dazu durchmesserkleinere Hohlschaft ergibt. As a preferred material for the valve lifters are high-strength steels use, which are usually formed by forging a blank and subsequent machining so that on the one hand results in the larger diameter valve disk and the smaller diameter hollow shaft.

Die Blindbohrung wird durch axiales Bohren hergestellt, wobei hierbei zunächst eine Durchgangsbohrung eingebracht wird, um in dem dem Ventilteller zugewandten Fußbereich der Bohrung eine im Durchmesserabmaß vergrößerte Kammer herzustellen, wozu der Ventilteller aufgebrochen werden muss, um einen entsprechenden Zugriff auf den zu der Kammer spanend zu formenden Fußbereich der Durchgangsbohrung zu erreichen. The blind bore is made by axial drilling, in which case a through hole is first introduced, in order to produce in the valve head facing the foot portion of the bore enlarged diameter in the enlarged chamber, for which purpose the valve disc must be broken to a corresponding access to the chipping to the chamber to reach the forming foot area of the through hole.

Der dann offene Ventilteller muss anschließend verschlossen werden, was üblicherweise durch Verschweißen erfolgt, mit den sich daraus ergebenden Nachteilen, insbesondere hinsichtlich der Beeinflussung von Materialeigenschaften. The then open valve disk must then be closed, which usually takes place by welding, with the resulting disadvantages, in particular with regard to the influence of material properties.

Unabhängig davon ist die Fertigung der bekannten Ventilstößel äußerst aufwändig, vor allem aufgrund der genannten spanenden Bearbeitung, wodurch sich ein erheblicher Kostennachteil ergibt, der gerade für ein Massenprodukt, wie es ein solcher Ventilstößel darstellt, inakzeptabel ist. Regardless of the production of the known valve lifter is extremely complex, especially due to the aforementioned machining, resulting in a significant cost penalty, which is just for a mass product, as it represents such a valve lifter is unacceptable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Herstellung des Ventilstößels einfacher und kostengünstiger wird. The invention has for its object to further develop a method of the generic type so that the production of the valve lifter is easier and cheaper.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nun ein Ventilstößel geschaffen werden, der zumindest hinsichtlich seiner Formgebung spanlos hergestellt werden kann. Hierdurch ergeben sich eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren. With the aid of the method according to the invention, a valve tappet can now be created which can be produced without cutting, at least with regard to its shape. This results in a whole series of advantages over the method known from the prior art.

Als ein beachtenswerter Vorteil ist die wesentlich verkürzte Herstellungszeit zu nennen, da der Ventilstößel in seiner Urform mit wenigen Arbeitsschritten herstellbar ist. As a noteworthy advantage is the much shorter production time to name as the valve stem in its original form can be produced with a few steps.

Hierzu wird zunächst ein Rohling bereitgestellt, der unterschiedlich konfiguriert sein kann. Gemäß der Erfindung ist als Rohling Vollmaterial in Form eines Rundstahls oder einer Ronde vorgesehen, die definiert ist als ebene, geschlossene Scheibe, deren Durchmesser größer ist als die Dicke, während bei einem Rundstahl der Durchmesser kleiner ist als die Länge. For this purpose, a blank is first provided, which can be configured differently. According to the invention is provided as a blank solid material in the form of a round steel or a blank, which is defined as a flat, closed disc whose diameter is greater than the thickness, while in a round bar, the diameter is smaller than the length.

In einem folgenden Schritt wird der Rohling zu einem topfartigen Vorformling geformt, mit einem zylinderförmigen Hohlschaft, dessen Boden den Ventilteller bildet, wobei der Vorformling mittels des an sich bekannten Drückverfahrens hergestellt wird, in dem aus dem Rundstahl oder der Ronde ein zylindrischer Körper mit einer Blindbohrung gefertigt wird. In a following step, the blank is shaped into a pot-like preform, with a cylindrical hollow shaft, the bottom of which forms the valve disk, wherein the preform is produced by means of the per se known spinning process, in which from the round steel or the blank, a cylindrical body with a blind bore is manufactured.

Der Vorformling kann auch durch Tiefziehen gefertigt werden, ebenfalls aus einer Ronde oder aus einem Blechstreifen, der nach dem Tiefziehen entsprechend zu besäumen ist. The preform can also be made by deep drawing, also from a blank or from a sheet metal strip, which is to be trimmed after deep drawing accordingly.

Bei Einsatz eines Rundstahles oder einer Ronde kann durch das genannte Drückverfahren eine Nabe angeformt werden, so dass sich der Vorformling als ein rotationssymmetrisches Teil mit durchmessergrößerem Ventilteller und sich daran anschließendem Hohlschaft als Vorformling ergibt. When using a round bar or a round blank, a hub can be formed by said pressing method, so that the preform results as a rotationally symmetrical part with a larger diameter valve disk and subsequent hollow shaft as a preform.

Als weiterer erfindungsgemäßer Schritt erfolgt danach eine Durchmesserreduzierung des Hohlschaftes bei dessen gleichzeitiger axialer Streckung, während der Ventilteller in seinem Abmaß unverändert bleibt. As a further step according to the invention, thereafter a diameter reduction of the hollow shaft takes place with its simultaneous axial extension, while the valve disk remains unchanged in its dimension.

Diese Durchmesserreduzierung erfolgt mittels mindestens einer, vorzugsweise jedoch zwei oder mehr, in gleichem Winkelabstand zueinander angeordneter Drückrollen, die relativ zum Hohlschaft konzentrisch rotieren und radial und axial dazu bewegt werden. This diameter reduction takes place by means of at least one, but preferably two or more, at the same angular distance from one another arranged pressure rollers which rotate concentrically relative to the hollow shaft and are moved radially and axially thereto.

Die Blindbohrung des Hohlschaftes verändert sich dabei entsprechend, während dessen Wandung verdünnt wird. The blind bore of the hollow shaft changes accordingly, while the wall is thinned.

Die Blindbohrung öffnet sich zum Ventilteller hin zu einer Kammer, die dabei eine Trichterform einnimmt, wobei die umfängliche Trichterwand konvex gekrümmt ist. The blind bore opens to the valve head to a chamber, which is a funnel shape occupies, wherein the circumferential funnel wall is convex curved.

Diese Ausformung des Ventilstößels im Bereich der Kammer bietet gegenüber einem Ventilstößel nach dem Stand der Technik hinsichtlich seiner Belastbarkeit deutliche Vorteile, insbesondere durch die Vermeidung einer Kerbwirkung, wie sie im Übrigen auch bei einer spanenden Bearbeitung durchaus auftreten kann. D.h., der neue Ventilstößel weist eine höhere Standzeit auf als ein bekannter. This shape of the valve stem in the region of the chamber offers over a valve lifter according to the prior art, in terms of its capacity clear advantages, in particular by avoiding a notch effect, as they can occur quite well even in a machining. That is, the new valve lifter has a longer service life than a known one.

Hierzu trägt im Übrigen der grundsätzliche Gedanke der Erfindung bei, den Ventilstößel spanlos herzustellen, also ohne Verzicht auf die zum Stand der Technik beschriebenen Schweißarbeiten sowie eine spanende Formgebung insgesamt. Incidentally, this contributes to the fundamental idea of the invention to produce the valve stem without cutting, so without sacrificing the welding work described in the prior art as well as a total of machining.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der Rohling dann, wenn er wie üblich, aus einem hochfesten Stahl besteht, erwärmt wird, so dass die folgende spanlose Umformung deutlich leichter und für die beteiligten Werkzeugteile weniger belastend ist. According to a further aspect of the invention, the blank is then, if it consists of a high-strength steel, as usual, is heated, so that the following non-cutting deformation is much easier and less stressful for the tool parts involved.

Die Formgebung mittels der Drückrollen erfolgt, wie erwähnt, durch deren zum Rohling bzw. Vorformling relative radiale und axiale Zustellung, wobei dabei der Ventilteller in einem Werkzeugfutter gehalten wird und zwar sowohl radial wie auch axial, so dass die Streckung des Hohlschaftes in axialer Richtung vom Übergang zum Ventilteller aus erfolgt. The shaping by means of the spinning rollers takes place, as mentioned, by their relative to the blank or preform relative radial and axial delivery, while the valve disc is held in a tool chuck both radially and axially, so that the extension of the hollow shaft in the axial direction of Transition to the valve plate takes place.

Dabei kann sich der Vorformling drehen, während die Drückrollen demgegenüber konzentrisch fest stehen, gleichwohl selbstdrehend angeordnet sind. Denkbar ist aber auch, die Drückrollen, die im Übrigen in einem axial bewegbaren Werkzeugkopf gehalten sind, über den Werkzeugkopf konzentrisch um den Hohlschaft zu drehen. Die axiale Relativbewegung der Drückrollen erfolgt in jedem Fall durch den Werkzeugkopf. In this case, the preform can rotate while the spinning rollers contrast concentrically fixed, however, are arranged self-rotating. It is also conceivable, however, to rotate the spinning rollers, which are otherwise held in an axially movable tool head, concentrically around the hollow shaft via the tool head. The axial relative movement of the spinning rollers takes place in each case by the tool head.

Zur Formung des Hohlschaftes aus dem Rohling kann ein zentrisch angeordneter Dorn eingesetzt werden, an dem entlang durch Materialfluss mittels den Drückrollen die Wandung des Hohlschaftes im Sinne einer Nabe geformt wird. Um den Vorformling vom Dorn zu lösen, ist dieser leicht konisch, d.h. zu seinem freien Ende hin verjüngt ausgebildet. To form the hollow shaft from the blank, a centrally arranged mandrel can be used, along which the wall of the hollow shaft in the sense of a hub is formed by material flow by means of the spinning rollers. To release the preform from the mandrel, it is slightly conical, i. formed tapered to its free end.

Je nach Größe des Ventilstößels, insbesondere des Durchmessers des Hohlschaftes und damit des lichten Durchmessers der Blindbohrung, wird zumindest im letzten Arbeitsschritt, bei dem die endgültige Form des Ventilstößels hergestellt wird, kein Dorn eingesetzt, wobei die axiale Zustellung der Drückrollen in Richtung des Ventiltellers erfolgt. Da dieser sowohl radial wie auch axial eingespannt ist, fließt das Wandmaterial unter Streckung des Hohlschaftes in die vom Ventilteller abgewandte axiale Richtung. Der Übergangsbereich vom Hohlschaft zum Ventilteller wird dabei als konkave Kehle ausgebildet. Depending on the size of the valve stem, in particular the diameter of the hollow shaft and thus the clear diameter of the blind bore, at least in the last step, in which the final shape of the valve stem is produced, no mandrel is used, wherein the axial delivery of the spinning rollers takes place in the direction of the valve disk , Since this is clamped both radially and axially, the wall material flows under stretching of the hollow shaft in the axial direction facing away from the valve disk. The transition region from the hollow shaft to the valve disk is formed as a concave throat.

Im Bedarfsfall wird der Hohlschaft radial derart verformt, dass die Blindbohrung im Schaftbereich geschlossen ist, so dass sich praktisch ein Vollschaft ergibt. If necessary, the hollow shaft is radially deformed such that the blind bore is closed in the shaft region, so that practically results in a full body.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein nach dem Verfahren hergestellter Ventilstößel werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen nochmals erläutert. The method according to the invention and a valve tappet produced by the method will be explained again below with reference to the attached drawings.

Es zeigen: Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Verformung eines Ventilstößels in aufeinander folgenden Verfahrensschritten in Seitenansichten 1 An embodiment of the invention based on the deformation of a valve stem in successive steps in side views

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens in der zu 1 vergleichbaren Reihenfolge, ebenfalls in Seitenansichten 2 another embodiment of the method in the 1 comparable order, also in side views

3 und 4 weitere Verfahrensschritte anhand eines geschnittenen Ventilstößels. 3 and 4 further process steps based on a cut valve tappet.

In der 1 ist mit a) ein aus einem Rundstahl gebildeter Rohling 1 zu erkennen, aus dem im Drückverfahren mittels mindestens einer Drückrolle oder durch Schmieden ein Vorformling 2 hergestellt wird, mit einem stirnseitig sich herausbildenden Ventilteller 3, dessen Außendurchmesser Y dem Außendurchmesser Y des Rohlings 1 entspricht. In the 1 is with a) a formed from a round bar blank 1 to recognize from the pressing method by means of at least one spinning roller or by forging a preform 2 is produced, with a front side forming valve plate 3 whose outer diameter Y is the outer diameter Y of the blank 1 equivalent.

Mit X in der 1a) ist eine Länge des Rohlings 1 bezeichnet, in deren Bereich der Rohling 1 zur Verformung eingeklemmt wird. With X in the 1a) is a length of the blank 1 designated, in the area of the blank 1 is trapped for deformation.

Beispielsweise durch das genannte Drückverfahren wird aus dem Rohling 1 ein Hohlschaft 5 mit einer Blindbohrung 6 geformt, entsprechend einer aus dem Stand der Technik bekannten Nabenanformung, wobei der Vorformling 2 rotationssymmetrisch ausgebildet ist. For example, by the mentioned pressing process is from the blank 1 a hollow shaft 5 with a blind hole 6 shaped, according to a known from the prior art hub molding, wherein the preform 2 is formed rotationally symmetrical.

In einem folgenden Arbeitsschritt wird der Vorformling 2 zu einem in der 3 dargestellten Formling 4 verformt, wobei der Hohlschaft 5 unter Durchmesserreduzierung gestreckt wird, ebenso wie die Blindbohrung 6. Der Hinweis auf eine solche sozusagen Zwischenbearbeitung ist durch denn Pfeil I erkennbar. In a subsequent step, the preform becomes 2 to one in the 3 illustrated molding 4 deformed, wherein the hollow shaft 5 under diameter reduction is stretched, as well as the blind hole 6 , The reference to such a kind of intermediate processing can be recognized by arrow I.

Alternativ dazu kann die Ausbildung des Formlings 4 unterbleiben und stattdessen unmittelbar aus dem Vorformling 2 der Ventilstößel 8 hergestellt werden, wozu der Ventilteller 3 sowohl radial wie auch axial gehalten wird, während Drückrollen der Außenseite des Hohlschaftes 5 entlang geführt werden, die mit der Wandung des Hohlschaftes 5 derart in Eingriff stehen, dass der Hohlschaft 5 in seinem Durchmesser verkleinert und in seiner Länge gestreckt wird. Alternatively, the training of the molding 4 stay undone and instead directly from the preform 2 the valve lifter 8th are made, including the valve disc 3 is held both radially and axially, while spinning rollers on the outside of the hollow shaft 5 be guided along with the wall of the hollow shaft 5 engaged so that the hollow shaft 5 reduced in diameter and stretched in length.

Wie die 4 sehr deutlich wiedergibt, ist im Übergangsbereich der Blindbohrung 6 hin zum Ventilteller 3 eine sich von der Blindbohrung 6 ausgehend trichterförmig erweiternde Kammer 7 ausgebildet, in die bei einer Komplettierung des Ventilstößels 8 ein Kühlmedium eingebracht und die Blindbohrung 6 auf der der Kammer 7 gegenüberliegenden Seite danach verschlossen wird. As the 4 reproduces very clearly, is in the transition region of the blind hole 6 towards the valve plate 3 one from the blind hole 6 starting funnel-shaped expanding chamber 7 formed in the case of a completion of the valve stem 8th introduced a cooling medium and the blind hole 6 on the chamber 7 then closed on the opposite side.

In der 2 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung der Einsatz einer Ronde als Rohling 1´ abgebildet, der in der 2a) in einer geschnittenen Seitenansicht erkennbar ist. In the 2 is as a further embodiment of the invention, the use of a blank as a blank 1 pictured in the 2a) can be seen in a sectional side view.

Diese Ronde wird im Folgenden zu einem topfförmigen Vorformling 2´ geformt, entsprechend der Abbildung 2b), wobei der Hohlschaft 5 dieses Vorformlings in seinem Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Ventiltellers 3 entspricht. Die Ausformung des Vorformlings 2´ kann durch Drücken oder Tiefziehen erfolgen. This round will become a cup-shaped preform in the following 2' shaped, according to the picture 2 B) , wherein the hollow shaft 5 this preform in its outer diameter to the outer diameter of the valve disk 3 equivalent. The shape of the preform 2' can be done by pressing or deep drawing.

Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt die Ausbildung des Formlings 4, entsprechend der Pfeilangabe I, wobei diese Verformung der entspricht, wie sie zu dem Vorformling 2 in 1b) beschrieben ist, ebenso wie der folgende Arbeitsschritt der Herstellung des Ventilstößels 8 nach 4. In the next process step, the formation of the molding takes place 4 , corresponding to the arrow I, this deformation corresponding to that of the preform 2 in 1b) is described as well as the following step of the production of the valve lifter 8th to 4 ,

Der Formling 4 gemäß der 3 kann je nach Abmaß unter Nutzung eines Dornes hergestellt sein, durch den sich die Blindbohrung 6 ausbildet oder, wie bei der Formung des Ventilstößels 8 nach 4 ohne Beteiligung eines solchen Dornes, wobei mehrere Drückrollen gleichzeitig im Einsatz sind, vorzugsweise drei in gleichem Winkelabstand, in einer radialen Ebene entlang dem Hohlschaft 5 axial verstellbar. The molding 4 according to the 3 can be made depending on the dimension using a thorn, through which the blind hole 6 forms or, as in the molding of the valve stem 8th to 4 without involvement of such a mandrel, wherein a plurality of spinning rollers are used simultaneously, preferably three at the same angular distance, in a radial plane along the hollow shaft 5 axially adjustable.

Bei Bedarf kann die Wandung des Hohlschaftes radial derart zusammengedrückt werden, dass die Blindbohrung 6 über die gesamte Länge verschlossen ist. If necessary, the wall of the hollow shaft can be radially compressed so that the blind bore 6 is closed over the entire length.

Im Übrigen wird der Rohling 1, 1´ und/oder der Vorformling 2, 2´ und/oder der Formling 4 vor dem Umformen erwärmt. Incidentally, the blank is 1 . 1 and / or the preform 2 . 2' and / or the molding 4 heated before forming.

Claims

Method for producing a valve stem made of metal, in particular steel ( 8th ), which has a valve plate ( 3 ) and an adjoining hollow shaft ( 5 ) with a blind bore ( 6 ), characterized by the following method steps: a) providing a blank ( 1 . 1 ) in the form of a round bar or blank b) non-cutting shaping of the blank ( 1 . 1 ) to a rotationally symmetrical, pot-like preform ( 2 . 2' ) with formation of the valve disk ( 3 ) and the hollow shaft ( 5 ) c) at least one diameter reduction with simultaneous axial extension of the valve disc ( 3 ) subsequent hollow shaft ( 5 ) by means of at least one relative to the hollow shaft ( 5 ) concentrically rotating and radially and axially moving spinning roller.

A method according to claim 1, characterized in that in the diameter reduction and elongation of the hollow shaft ( 5 ) the blind bore ( 6 ) in her the valve plate ( 3 ) facing end portion to a funnel-shaped expanding chamber ( 7 ) is formed.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the preform ( 2' ) is formed in training from a Ronde to a continuous diameter-identical pot, wherein the outer diameter of the hollow shaft ( 5 ) and the bottom of the preform ( 2' ) forming valve disk ( 3 ) are the same.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter-identical preform ( 2' ) is produced by the pressing method or by deep drawing.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blank ( 1 . 1 ) and / or the preform ( 2 . 2' ) and / or the molding ( 4 ) is heated before forming.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for reducing the diameter and stretching of the hollow shaft ( 5 ) the spinning rollers axially in the direction of the valve disk ( 3 ) are moved.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the valve disc ( 3 ) for forming the preform ( 2 ) or molding ( 4 ) or the valve stem ( 8th ) are held in the radial and axial directions in a preferably rotating chuck.