DE102020100307A1

DE102020100307A1 - Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102020100307A1
Application number: DE102020100307.2A
Authority: DE
Inventors: David Lang; Oliver Witter; Marcus Romeis; Steffen Gumbrecht
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2021-07-15
Also published as: CN113107631A

Abstract

Vorgeschlagen ist eine balkenartige Brücke (1) für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, mit einer Anlauffläche (2) für einen hebelartigen Nockenfolger an einer Ober- sowie zwei Ventilkontaktflächen (3) an einer Unterseite (4, 5) der Brücke (1), wobei die Ventilkontaktflächen (3) bei je einem Längsende (6) der Brücke (1) liegen und hierzwischen eine von der Unterseite (5) fest abstehende Führungssäule (7) zur teleskopartigen Führung der Brücke (1) auf einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einfassen, wobei die Führungssäule (7) ein gegenüber der Brücke (1) separates Bauteil ist, welche Brücke (1) aus Stahlblech besteht und eine umgekehrt napfartige Geometrie mit einem Boden (8) und hiervon abhängenden Seitenwänden (9) hat, die bei den Längsenden (6) durch Querwände (10) verbunden sind, wobei die Führungssäule (7) aus einem Kopf (11) sowie einem demgegenüber im Durchmesser verringerten Stab (12) besteht, welcher Kopf (11), auf einer Außenseite (13) des Bodens (8) der Brücke (1) liegend, als die Anlauffläche (2) fungiert und welcher Stab (12) sich durch eine Bohrung (14) des Bodens (8) erstreckt sowie über einen Unterrand (15) der Brücke (1) steht und wobei die Ventilkontaktflächen (3) an einer Innenseite (16) des Bodens (8) liegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine balkenartige Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, mit einer Anlauffläche für einen hebelartigen Nockenfolger an einer Ober- sowie zwei Ventilkontaktflächen an einer Unterseite der Brücke, wobei die Ventilkontaktflächen bei je einem Längsende der Brücke liegen und hierzwischen eine von der Unterseite fest abstehende Führungssäule zur teleskopischen Führung der Brücke auf einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einfassen.
Unter „Heavy-Duty-Brennkraftmaschine“ ist eine Maschine zu verstehen, wie sie insbesondere zum Antrieb eines Lkw, Busses, Transporters, Leichttransporters, landwirtschaftlichen Arbeitsgeräts, Schiffs, Bergbau- oder Baustellengeräts etc. verwendet wird.
Gattungsgemäße Brücken, speziell für großvolumige qualitätsgesteuerte Brennkraftmaschinen, sind von der italienischen Firma „Gnutti Carlo SPA“ am Markt. Link auf Webseite: http://www.gnutticarlo.com/en/products/valve-bridges.
Hervorstehend ist hierbei, dass die Führungssäule der jeweils geschmiedeten oder gegossenen Massivbrücke einteilig mit dem Brückengrundkörper ausgebildet ist. Eine Bohrung der Führungssäule zur Anordnung dieser auf einem Zylinderkopfstift muss nachträglich gespant werden und wird einem Finish durch Härten, Beschichten, Polieren etc. am Gesamtteil zu unterzogen. Gleichfalls erfahren die Hebel- und Ventilkontaktflächen eine Nachbearbeitung.
Eine weitere für Ventiltriebe von Heavy-Duty-Brennkraftmaschinen vorgesehene Brücke, wiederum in Massivbauweise, allerdings nicht teleskopisch gegenüber dem Zylinderkopf geführt, offenbart die DE 10 2010 011 455 A1 .
Aufgabe ist es, eine kostengünstige Brücke zu kreieren, die leicht baut und zugleich variabel einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Führungssäule ein gegenüber der Brücke separates Bauteil ist, welche Brücke aus Stahlblech besteht und eine umgekehrt napfartige Geometrie mit einem Boden und hiervon abhängenden Seitenwänden hat, die bei den Längsenden durch Querwände verbunden sind, wobei die Führungssäule aus einem Kopf sowie einem demgegenüber im Durchmesser verringerten Stab besteht, welcher Kopf, auf einer Außenseite des Bodens der Brücke liegend, als die Anlauffläche fungiert und welcher Stab sich durch eine Bohrung des Bodens erstreckt sowie über einen Unterrand der Brücke steht und wobei die Ventilkontaktflächen an einer Innenseite des Bodens liegen.
Somit ist eine Baugruppe geschaffen, bestehend aus einer umgekehrt napfartigen Brücke mit einer separaten Führungssäule, welche Baugruppe sich preiswert herstellen lässt. Die Brücke selbst, mit somit umgekehrt u-förmigem Querschnitt, besteht aus umgeformtem Blech, vorzugsweise Stahlblech, und kann, wie in einer zweckmäßigen Konkretisierung der Erfindung aufgeführt, auch aus Dickbleck mit einer Wandstärke von etwa 3 - 6 mm geformt sein, wobei, je nach Belastungsfall, auch Wandstärken bis ca. 10 mm bzw. kleiner 3 mm denkbar und vorgesehen sind.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die separat vorliegenden Bauteile nunmehr einzeln vor deren Fügen feinbearbeitet werden können. Dies senkt die Fertigungskosten und erleichtert ein Handling.
Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen zweiteiligen Bauweise ist es, dass ein hoher Grad an Standardisierung erreicht werden kann. So können bspw. gleich dimensionierte Brücken mit unterschiedlich dimensionierten Führungssäulen u./o. mit Führungssäulen mit unterschiedlichen Verschleißschutzmaßnahmen gepaart werden. Gleichfalls ist es denkbar und vorgesehen, gleich ausgeführte Führungssäulen für Gruppen unterschiedlicher Brücken vorzusehen. Somit deckt ein Baukasten mit einer vergleichsweise geringen Zahl der beiden vorgehaltenen Modulkomponenten ein breites Einsatzfeld ab.
Seiten- und Querwände der Brücke bilden nach der Erfindung einen umlaufenden Rand. Ggf. kann die Brücke auch an zumindest einem Längsende offen oder ausgespart vorliegen. Über Innenflächen der Querwände und über angrenzende Seitenwandabschnitte kann die Brücke auf Schäften der Gaswechselventile geführt werden.
Die Führungssäule ist, wie in Fortbildung der Erfindung dargelegt, durch Fließpressen wie Rückwärtsfließpressen hergestellt und hat einen vorzugsweise angestauchten Kopf. Alternativ kann die Führungssäule auch tiefgezogen, geschmiedet oder gespant sein. Ggf. kann hierbei auch auf ein genormtes Massenteil zurückgegriffen werden, was u. U. noch geringfügig modifiziert ist. Über eine Bohrung ihres Stabes wird die Führungssäule auf einer respektiven Gegenkontur des Zylinderkopfes wie einem Stift geführt. Ggf. kann der Stab auch über seinen Außenmantel in einer Bohrung des Zylinderkopfes oder einer anderen geeigneten Umgebungskonstruktion eine Führung erfahren.
Besonders hervorzuheben ist, dass der Kopf der separaten Führungssäule nunmehr die Gegenlauffläche für den Kipphebel (oder Hubnocken oder dergleichen) hat. Somit kann dieser Kopf, außerhalb der Brücke, mit einem speziellen Verschleißschutz, wie vorhergehend genannt, versehen werden. Hier ist beispielsweise an eine aufgetragene DLC- oder allgemein an eine Keramikschicht gedacht. Auch kommt eine gesonderte, bspw. nur im Kopfbereich applizierte, Wärmebehandlung infrage oder die Anlaufkontur erfährt eine spezielle Feinbehandlung mit Einbringung wenigstens einer gezielten oder zufälligen Kavität (auch Riefen), welche Kavität als Schmiermittelreservoir dienen kann.
Weitere Fortbildungen der Erfindung betreffen zweckmäßige Geometrien der Brücke. Zum einen kann diese als zumindest weitestgehend flacher Napf, d. h. ohne Erhebung im Boden, vorliegen. Eine solche Gestaltung ist fertigungstechnisch besonders günstig. Über einen entsprechend dick gehaltenen Kopf der Führungssäule kann das notwendige Einbaumaß im Zylinderkopf zwischen Hebelanlauf und Gaswechselventil realisiert werden; wenn nötig.
Auch ist es denkbar und vorgesehen, die Brücke einfach gesagt mittig auszubauchen, wobei in diesem mittig erhabenen Bereich des Bodens dann die Führungssäule mit Kopf liegen. Auch hier kann über einen entsprechend dick gehaltenen Kopf der Führungssäule das notwendige Einbaumaß im Zylinderkopf wie vorgenannt realisiert werden. Eine generelle Einstellung eines Ventilspiels erfolgt bei beiden Lösungen zweckmäßigerweise jedoch an den im Ventiltriebbau üblichen Stellen, bspw. über Einstellschrauben im Kipphebel oder über hydraulische Spieleinstellelemente, wobei bei extremen Preiswertvarianten auch auf eine solche Einstellmöglichkeit verzichtet werden kann.
Zur Zeichnung:

· 1 zeigt in einer räumlichen Ansicht eine fertig montierte Brücke und
• 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Brücke nach 1.

Aus den Figuren geht eine Brücke 1 aus Stahlblech für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine hervor. Die Brücke 1 dient einer Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile.
Die Brücke 1 hat eine umgekehrt napfartige Geometrie. Von einem Boden 8 dieser hängen zwei Seitenwänden 9 ab, welche bei Längsenden 6 durch Querwände 10 verbunden sind. Ventilkontaktflächen 3 sind an einer Innenseite 16 des Bodens 8 bei den Längsenden 6 ausgebildet.
In einer längsmittigen Bohrung 14 des Bodens 8 ist fest eine separate Führungssäule 7 aufgenommen. Diese dient einer teleskopartigen Führung der Brücke 1 auf einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Die Führungssäule 7 kann über Presssitz oder Spielpassung in der Bohrung 14 des Bodens 8 verlaufen. Sie hat einen Kopf 11, welcher auf einer Außenseite 13 des Bodens 8 der Brücke 1 liegt und als Anlauffläche 2 für einen hebelartigen Nockenfolger (Kipp-, Schwing- o. Schlepphebel) fungiert sowie einen demgegenüber im Durchmesser verringerten Stab 12, der durch die Bohrung 14 des Bodens 8 läuft und über einen Unterrand 15 der Brücke 1 hinaussteht.
Wie aus 2 ersichtlich, hat der Stab 12 der Führungssäule 7, zur Anordnung auf einem Führungsstift des Zylinderkopfes, eine rohrähnlich offene Gestaltung.
Zur Geometrie der Brücke 1 ist zu bemerken, dass deren Boden 8 ein dachartig abgehobenes Längsmittelstück 17 besitzt, in welchem die Bohrung 14 mit der Führungssäule 7 hierin liegen. Unmittelbar an die Längsenden 6 der Brücke 1 angeschlossene Bereiche des Bodens 8 sind plateauartig ausgebildet, so dass an der Innenseite 5 plane Ventilkontaktflächen 3 vorliegen.
Zudem ist in 2 in die Anlauffläche 2 des Kopfes 11 der Führungssäule 7 eine zentrische Kavität 18 (Tasche) eingezeichnet. Diese dient als Schmiermittelreservoir.
Ein vergleichsweise hoher Einbauabstand zwischen den Endstirnen der Schäfte der beiden Gaswechselventile und dem Kontaktpunkt des Kipphebels oder anderweitigen Nockenfolgers kann auch durch einen entsprechend dick gestalteten Kopf 11 der Führungssäule 7 gut überbrückt werden. Somit ist es möglich, den Umformgrad der Brücke 1 (Stichwort: Ziehtiefe) vergleichsweise gering zu halten.
Bezugszeichenliste

1): Brücke
2): Anlauffläche
3): Ventilkontaktfläche
4): Oberseite
5): Unterseite
6): Längsende
7): Führungssäule
8): Boden
9): Seitenwand
10): Querwand
11): Kopf
12): Stab
13): Außenseite
14): Bohrung
15): Unterrand
16): Innenseite
17): Längsmittelstück
18): Kavität

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010011455 A1 [0005]

Claims

Balkenartige Brücke (1) für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, mit einer Anlauffläche (2) für einen hebelartigen Nockenfolger an einer Ober- sowie zwei Ventilkontaktflächen (3) an einer Unterseite (4, 5) der Brücke (1), wobei die Ventilkontaktflächen (3) bei je einem Längsende (6) der Brücke (1) liegen und hierzwischen eine von der Unterseite (5) fest abstehende Führungssäule (7) zur teleskopartigen Führung der Brücke (1) auf einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäule (7) ein gegenüber der Brücke (1) separates Bauteil ist, welche Brücke (1) aus Stahlblech besteht und eine umgekehrt napfartige Geometrie mit einem Boden (8) und hiervon abhängenden Seitenwänden (9) hat, die bei den Längsenden (6) durch Querwände (10) verbunden sind, wobei die Führungssäule (7) aus einem Kopf (11) sowie einem demgegenüber im Durchmesser verringerten Stab (12) besteht, welcher Kopf (11), auf einer Außenseite (13) des Bodens (8) der Brücke (1) liegend, als die Anlauffläche (2) fungiert und welcher Stab (12) sich durch eine Bohrung (14) des Bodens (8) erstreckt sowie über einen Unterrand (15) der Brücke (1) steht und wobei die Ventilkontaktflächen (3) an einer Innenseite (16) des Bodens (8) liegen.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (12) der Führungssäule (7) ein dünnwandiges, kopffern offenes Rohrstück ist.
Brücke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäule (7) fließgepresst und deren Kopf (11) durch Anstauchen realisiert ist.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Boden (8) der Brücke (1) ein weitestgehend planer Verlauf immanent ist.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (8) der Brücke (1) ein dachartig abgehobenes Längsmittelstück (17) besitzt, in welchem die Bohrung (14) mit der Führungssäule (7) hierin liegen.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlauffläche (2) des Kopfes (11) der Führungssäule (7) entweder a) eine zentrische Kavität (18) oder b) mehrere Kavitäten, jeweils als Schmiermittelreservoir, besitzt.
Brücke nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Adaption an unterschiedliche Höheneinbaumaße Führungssäulen (7) mit dickengruppierten Köpfen (11) vorgehalten werden.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (1) eine Wandstärke im Bereich von 3 bis 6 mm hat.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Führungssäule (7) ein separat mit der Brücke (1) im jeweils endbearbeiteten Zustand gefügtes Bauteil ist.