DE102018126441A1

DE102018126441A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schlepphebels

Info

Publication number: DE102018126441A1
Application number: DE102018126441.0A
Authority: DE
Inventors: David Lang; Marcus Romeis
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-04-30

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schlepphebels (1) für einen Gaswechselventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Schlepphebel (1) zwei durch einen Querbalken (2) verbundene Seitenwände (3) hat, wobei der Querbalken (2) an seiner Unterseite (4) einerseits an einem Ende (5) eine Kontaktfläche (6) für ein Gaswechselventil und andererseits an einem anderen Ende (7) eine Lagerfläche (8) zur Abstützung auf Abstützelement aufweist, wobei der Schlepphebel (1) auf seiner der Unterseite (4) abgewandten Oberseite (9 zwei zur Aufnahme eines Rollenbolzens (11) für eine Nockenrolle (16) vorgesehene halbschalenartige Einformungen (10) hat, die für eine radiale Halterung des Rollenbolzens (11) Letztgenannten mit einem Materialabschnitt (12) auf beiden Seiten eines freien Umfangssegments (13) der Einformungen (10) um mehr als 180° umfassen. Erfindungsgemäß werden nach einer Endformgebung des Schlepphebels (1) die Materialabschnitte (12) der Einformungen (10) durch Biegen des Schlepphebels (1) um eine Querachse (X) bei den Einformungen (10) hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schlepphebels, insbesondere eines Schlepphebels für einen Gaswechselventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Schlepphebel zwei durch einen Querbalken verbundene Seitenwände hat, wobei der Querbalken an seiner Unterseite einerseits an einem Ende eine Kontaktfläche für ein Folgeglied und andererseits an einem anderen Ende eine Lagerfläche zur Abstützung auf einer Umgebungskonstruktion aufweist, wobei der Schlepphebel auf seiner der Unterseite abgewandten Oberseite, längs zwischen der Kontakt- und der Lagerfläche, zwei zur Aufnahme eines Rollenbolzens für eine Nockenrolle vorgesehene halbschalenartige Einformungen hat, die für eine radiale Halterung des Rollenbolzens Letztgenannten mit einem Materialabschnitt auf beiden Seiten eines freien Umfangssegments der Einformungen um mehr als 180° umfassen.
Aus der als gattungsbildend betrachteten DE 10 2012 219 506 A1 geht ein Schlepphebel hervor, welcher stanz-biegetechnisch aus Stahlblech hergestellt ist und einen U-förmigen Querschnitt hat. Dessen eine Nockenanlaufrolle tragender Rollenbolzen sitzt in halbschalenartigen Einformungen von Seitenwänden des Schlepphebels und ist von Materialabschnitten (Schnappnasen) bei freien Umfangssegmenten um mehr als 180° umgriffen. Ein Einsetzen des Rollenbolzens erfolgt nach einer Endformgebung des Schlepphebels durch Stanz-Biegen aus einer Platine als Halbzeug.
Im Zuge einer weiteren Optimierung der Schlepphebel als Massenartikel und deren Fertigung gibt es Bestrebungen, diese fließpress- oder schmiedetechnisch herzustellen. Hierzu wird auf den aus der DE 10 2013 218 178 A1 hervorgehenden, im Querschnitt umgekehrt U-förmigen Schlepphebel verwiesen. Bei den hiergenannten Verfahren scheidet jedoch die Ausbildungen der Materialabschnitte als Hinterschnitte mit geringfügig >180° Umfassung des Rollenbolzens aus oder ist nur äußert aufwändig in Großserie darstellbar. Der Rollenbolzen nach der DE 10 2013 218 178 A1 ist, wie aus der Zeichnung zu erkennen, lose eingelegt und kann somit während eines Transports des Schlepphebels bis zu dessen Verbau in der Brennkraftmaschine unter Umständen abspringen. Sollte sich ein solcher Hebel mit „losem“ Bolzen“ im Betrieb befinden, so kann sich dieser, bspw. bei sehr hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine und den bekannten unerwünschten „Freiflugphasen“ des Schlepphebels, schlimmstenfalls aus Letztgenanntem lösen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur simplen oder alternativen Herstellung der Materialabschnitte bei einem Schlepphebel vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass nach einer Endformgebung des Schlepphebels die Materialabschnitte der Einformungen durch Biegen des Schlepphebels um eine Querachse bei den Einformungen erzielt werden, letztlich durch Biegen des Schlepphebels im Ganzen oder Teillängenbereichen.
Somit erübrigt sich eine separate Ausbildung der Materialabschnitte während der Endformgebung des Schlepphebels. Gleichzeitig liegt auf der Hand, dass, sollte der Schlepphebel nicht stanz- biegetechnisch, sondern durch das bevorzugte Druckumformen wie Fließpressen oder Schmieden gefertigt werden, die Ausbildung der Materialabschnitte ohnehin erst ermöglicht ist bzw. sich aufwändige nachträgliche Maßnahmen wie das Anbringen von Haltebügeln oder ein laterales Verstemmen des Rollenbolzens erübrigen.
Mit vom Schutzbereich der Erfindung erfasst ist auch die Herstellung weiterer Hebelarten, wie insbesondere von Kipphebeln bspw. für einen Stößelstangentrieb (OHV), welche über ihre Einformungen an Unterseiten von Kipphebelachsen verlaufen. Ein Einsatz der erfindungsgemäß hergestellten Hebel kann auch in Pumpentrieben oder Verdichtern erfolgen.
Der Schlepphebel kann neben dessen U-Form auch eine H-Form im Querschnitt haben oder klotzähnlich vorliegen (Vollmaterial). Klar ist hierbei, dass die U-Form des Schlepphebels, worunter auch eine umgekehrte U-Form zu verstehen ist, nicht über einen gesamten Längenabschnitt des Schlepphebels einheitlich vorliegen muss, sondern sich auch umkehren kann. Auch können hierbei Vollmaterialabschnitte vorliegen.
Gemäß einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung soll der Rollenbolzen mit hierauf montierter Nockenrolle erst nach einem Biegen des Hebels in dessen Einformungen geschnappt werden. Alternativ kann der Rollenbolzen mit der Nockenrolle auch unmittelbar vor dem Biegen des Hebels in dessen Einformungen gelegt werden. Über eine solche Maßnahme könnte der Rollenbolzen ggf. auch mit einem Presspassungsanteil fixiert sein.
Ein weiterer Unteranspruch betrifft die zweckmäßige Herstellung der Materialabschnitte durch Biegen des Hebels im Umformgesenk einer Umformmaschine. I. d. R. würde das Untergesenk ortsfest sein und das Biegen des Hebels durch eine Abwärtsbewegung des Stempels des Obergesenks realisiert werden. Entscheidend ist jedoch, dass zumindest einer der Stempel relativ auf den Schlepphebel zu bewegt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Konkretisierung der Erfindung soll die noch ungebogene Endform des noch mit dem Rollenbolzen und der Rolle zu bestückenden Schlepphebels durch Schmieden oder Fließpressen wie vorgenannt oder einem ähnlichen Druckumformvorgang erzielt werden. Der so hergestellte Rohling hat im Betrieb eine sehr gute Festigkeit. Alternativ kann der Schlepphebel auch aus Stahlblech bestehen.
Schließlich ist es vorgeschlagen, die halbschalenartigen Einformungen mit der Endformgebung des Schlepphebels so auszubilden, dass sie, unter Verbleib von unausgesparten unteren Außenwandstücken, axial nicht vollständig nach außen durchgehen. Die Außenwandstücke können hierbei an ihrer jeweiligen Oberkante einen bauchig eingezogenen Verlauf haben. Der eingezogene Verlauf verhindert beim Biegen des Hebels um die Querachse ein nicht vorhersehbares Auswulsten von Material der unausgesparten unteren Außenwandstücke.
Die Erfindung geht aus der Zeichnung hervor. Es zeigen:

• 1 eine räumliche Gesamtansicht eines komplett fertigen Schlepphebels;
• 2 einen Längsschnitt durch einen noch ungebogenen Schlepphebelrohling;
• 3 den Schlepphebel wie vorgenannt, gebogen und mit schematischer Darstellung der Stempel im Gesenk und
• 4 als Einzelheit den Bereich einer Einformung mit beidseitigen Materialabschnitten.

Zunächst wird der Aufbau des Schlepphebels 1 kurz erläutert:

Der durch Fließpressen hergestellte Schlepphebel 1 ist für einen Gaswechselventiltrieb einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Er hat, wie 1 gut zeigt, zwei durch einen „obenliegenden“ Querbalken 2 verbundene Seitenwände 3 und weist somit im Querschnitt ein umgekehrtes U-Profil auf. Der Querbalken 2 hat an seiner Unterseite 4, zwischen abhängenden Seitenwänden 3, einerseits an einem Ende 5 eine Kontaktfläche 6 für ein Folgeglied (Gaswechselventil) und andererseits an einem anderen Ende 7 eine Lagerfläche 8 (Kalotte) zur Abstützung auf einer Umgebungskonstruktion (Abstützelement).

Auf seiner der Unterseite 4 abgewandten freien Oberseite 9, längs zwischen der Kontakt- und der Lagerfläche 6, 8, somit im Abschnitt einer Längsmitte, weist der Schlepphebel 1 zwei zur Aufnahme eines Rollenbolzens 11 für eine Nockenrolle 16 vorgesehene, halbschalenartige Einformungen 10 auf. Letztgenannte dienen einer radialen Lagerung des Rollenbolzens 11 und sind axial nach außen, im unteren Abschnitt, durch an ihrer Oberkante 18 eingebauchte Außenwandstücke 19 der Seitenwände 3 begrenzt.
Wie zu erkennen ist (s. a. 3, 4), wird im fertig montierten Zustand des Schlepphebels 1 der Rollenbolzen 11 von Materialabschnitten 12 des Schlepphebels 1 bei dessen Einformungen 10 geringfügig übergriffen. Genauer gesagt liegen diese Materialabschnitte 12 fingerartig oberhalb einer Längsmittelmittelebene des Rollenbolzens 11. Ein freies Umfangssegment 13 verbleibt (siehe Bezeichnung in 2). Hierdurch ist der Rollenbolzen 11 axial in den Einformungen 10 gehalten.
Zur Herstellung des Schlepphebels 1:

Zunächst wird die finale Form des Schlepphebels 1 durch Fließpressen hergestellt. Der Schlepphebel 1 wird hiernach (s. 3) über die Unterseite 4 seines Querbalken 2 mit der einenendigen Kontaktfläche 6 auf einen ersten Stempel A und mit dessen anderenendiger Lagerfläche 8 auf einen zweiten Stempel B eines Untergesenks einer Umformmaschine gelegt. Anschließend wird ein dritter Stempel C eines Obergesenks der Umformmaschine auf die Einformungen 10 geführt. Dabei wird der Stempel C soweit in Richtung zum Untergesenk bewegt, dass es zu einer geringfügigen Biegung des Schlepphebels 1 um die Querachse X unter Bildung der Materialabschnitte 12 kommt. Nach der Herstellung der Materialabschnitte 12, welche auch als „Schnappnasen“ bezeichnet werden können, erfolgt ein Schnappen des Rollenbolzens 11 mit Nockenrolle 16 hierauf hinter die Materialabschnitte 12 in die komplementären Einformungen 10.

Bezugszeichenliste

1): Schlepphebel
2): Querbalken
3): Seitenwand
4): Unterseite
5): eines Ende
6): Kontaktfläche
7): anderes Ende
8): Lagerfläche
9): Oberseite
10): Einformung
11): Rollenbolzen
12): Materialabschnitt
13): Umfangssegment
14): Ende
15): Materialausschnitt
16): Nockenrolle
17): Außenfläche
18): Oberkante
19): Außenwandstück
X): Querachse
A): erster Stempel
B): zweiter Stempel
C): dritter Stempel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012219506 A1 [0002]
DE 102013218178 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schlepphebels (1), insbesondere für einen Gaswechselventiltrieb einer Brennkraftmaschine, welcher Schlepphebel (1) zwei durch einen Querbalken (2) verbundene Seitenwände (3) hat, wobei der Querbalken (2) an seiner Unterseite (4) einerseits an einem Ende (5) eine Kontaktfläche (6) für ein Folgeglied und andererseits an einem anderen Ende (7) eine Lagerfläche (8) zur Abstützung auf einer Umgebungskonstruktion aufweist, wobei der Schlepphebel (1) auf seiner der Unterseite (4) abgewandten Oberseite (9), längs zwischen der Kontakt- und der Lagerfläche (6, 8), zwei zur Aufnahme eines Rollenbolzens (11) für eine Nockenrolle (16) vorgesehene halbschalenartige Einformungen (10) hat, die für eine radiale Halterung des Rollenbolzens (11) Letztgenannten mit einem Materialabschnitt (12) auf beiden Seiten eines freien Umfangssegments (13) der Einformungen (10) um mehr als 180° umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Endformgebung des Schlepphebels (1) die Materialabschnitte (12) der Einformungen (10) durch Biegen des Schlepphebels (1) um eine Querachse (X) bei den Einformungen (10) erzielt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Biegen des Hebels (1) der Rollenbolzen (11) mit der Nockenrolle (16) hierauf in die Einformungen (10) geschnappt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlepphebel (1) zum Biegen über die Unterseite (4) seines Querbalken (2) zum einen mit der Kontaktfläche (6), oder einem der Kontaktfläche (6) nahen Bereich der Unterseite (4), auf einen ersten Stempel (A) eines Untergesenks einer Umformmaschine und zum anderen mit der Lagerfläche (8), oder einem der Lager- oder Anschlagfläche (8) nahen Bereich der Unterseite (4), auf einen zweiten Stempel (B) des Untergesenks geführt wird, wobei ein dritter Stempel (C) eines Obergesenks der Umformmaschine in Kontakt mit den Einformungen (10) gebracht wird und wobei daraufhin die beiden Gesenke (Obergesenk, Untergesenk) derartig relativ aufeinander zu bewegt werden, dass der Schlepphebel (1) die Biegung um die Querachse (X) unter Bildung der Materialabschnitte (12) erfährt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endformgebung des Schlepphebels (1) durch Fließpressen oder Schmieden erzielt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die halbschalenartigen Einformungen (10) mit der Endformgebung des Schlepphebels (1) so ausgebildet werden, dass sie, unter Verbleib von unausgesparten unteren Außenwandstücken (19), axial nicht vollständig nach außen durchgehen, welche Außenwandstücke (19) an ihrer jeweiligen Oberkante (18) einen bauchig eingezogenen Verlauf haben.