DE102020110750A1

DE102020110750A1 - Brücke für einen Ventiltrieb einer Schwerlast-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102020110750A1
Application number: DE102020110750.1A
Authority: DE
Inventors: David Lang; Patrick Siegel; Michael Schewe; Robert Kamm
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2021-10-21
Also published as: CN113530630A

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Brücke (1) für einen Ventiltrieb einer Schwerlast-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, welche Brücke (1) als einteiliger, umgekehrt längsnapfartiger Hohlkörper mit zwei durch eine Querwand (2) verbundenen Seitenwänden (3) vorliegt und tiefziehtechnisch aus einer Stahlblechplatine (17) hergestellt ist, welche Querwand (2) an jedem Längsende (4) der Brücke (1) ein Plateau (5) mit einer Gaswechselventilkontaktfläche (6) an dessen Innenseite (7) hat, wobei die Plateaus (5) bei einer Längsmitte der Brücke (1) in einer Ausstülpung (8) fortlaufen, an deren Oberseite (9) eine Kontaktzone (10) für einen periodischen Huberzeuger liegt und wobei den Seitenwänden (3) im Längenabschnitt der Ausstülpung (8) jeweils ein fensterartiger Durchbruch (11) immanent ist, der von einer schlitz- oder lochartigen Ausstanzung (12) in der Platine herrührt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brücke für einen Ventiltrieb einer Schwerlast-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, welche Brücke als einteiliger, umgekehrt längsnapfartiger Hohlkörper mit zwei durch eine Querwand verbundenen Seitenwänden vorliegt und tiefziehtechnisch aus einer Stahlblechplatine hergestellt ist, welche Querwand an jedem Längsende der Brücke ein Plateau mit einer Gaswechselventilkontaktfläche an dessen Innenseite hat, wobei die Plateaus bei einer Längsmitte der Brücke in einer Ausstülpung fortlaufen, an deren Oberseite eine Kontaktzone für einen periodischen Huberzeuger liegt.
Aus der DE 20 2019 104 421 U1 geht eine längliche Stahlblechbrücke für einen Ventiltrieb einer Schwerlast-Brennkraftmaschine mit einer mittigen Ausstülpung hervor, auf deren Oberseite eine Kontaktzone für einen periodischen Huberzeuger gebildet ist. Als Huberzeuger kommen bspw. ein nockengetriebener Schlepp- oder Kipphebel oder direkt ein Nocken / eine Nockengruppe infrage.
Eine weitere Brücke zeigt die DE 10 2010 011 455 A1 . Diese ist als Massivteil in Guss- oder Schmiedetechnik ausgebildet. Zudem wird auf die DE 10 2015 211 124 A1 verwiesen. Hierin ist eine Brücke mit hydraulischen Spielausgleichselementen offenbart.
Unter Schwerlast-Brennkraftmaschine ist eine Maschine zu verstehen, wie sie insbesondere zum Antrieb eines Lkw, Transporters, Leichttransporters, landwirtschaftlichen Arbeitsgeräts, Schiffs, Bergbau- oder Baustellengeräts etc. verwendet wird.
Aufgabe ist es, eine Brücke wie vorgenannt zu kreieren, die sich gut tiefziehen lässt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass den Seitenwänden im Längenabschnitt der Ausstülpung jeweils ein fensterartiger Durchbruch immanent ist, der von einer schlitz- oder lochartigen Ausstanzung in der Platine herrührt.
Aufgrund der vorgenannten beiden Ausstanzungen, welche im Abschnitt eines Tiefziehradius der Seitenwände liegen, kommt es zu einer rissfreien Ausbildung der Ausstülpung beim Umformen im Gesenk. Es ist nicht, da kein Material vorhanden, mit einer Ausdünnung dieses im Seitenwandbereich mit den entsprechenden Zugspannungen zu rechnen. Versuche und Berechnungen der Anmelderin haben zudem ergeben, dass aufgrund des ausreichend hoch verbleibenden Stegs (s. Unteranspruch 3), unterhalb des jeweiligen fensterartigen Durchbruchs im Ausstülpungsbereich, kein signifikanter Steifigkeitsverlust vorliegt. Die finale Form der Brücke kann hierbei in einer oder mehreren Ziehstufen erzeugt werden.
Als zweckmäßige Form für die jeweilige Ausstanzung bieten sich ein Längsschlitz oder eine Bohrung an, wobei auch hiervon abweichende Geometrien denkbar und vorgesehen sind.
Klar ist zudem, dass die beiden Durchbrüche auch helfen, die Masse der Brücke zu reduzieren, so dass mit weniger Reibung im Betrieb zu rechnen ist, was positiv in den Kraftstoffverbrauch eingeht. Ggf. erleichtern die Durchbrüche auch ein Handling der Brücke beim Transport und deren Montage, da ein seitlicher Eingriff eines Werkzeugs ermöglicht ist.
Der fertige Durchbruch soll nach einer Fortbildung der Erfindung (Unteranspruch 2) eine möglichst große Fläche im Seitenwandbereich bei der Ausstülpung einnehmen. Er soll vorteilhafterweise genau den Bereich in etwa überdecken, in welchem es ansonsten zur Materialausdünnung oder gar zu Rissen gekommen wäre / kommen hätte können. Die genannten 40% Minimum beziehen sich dabei auf eine projizierte Seitenwandfläche der Ausstülpung, deren Unterseite determiniert ist durch eine Verbindungslinie entlang von Oberseiten der Plateaus, deren Oberseite bestimmt ist durch eine hierzu parallele Linie entlang der Kontaktzone. Des Weiteren wird dieses Trapez durch Außenseiten der dachartig ansteigenden Seitenflächen der Ausstülpung begrenzt. Die Durchbrüche können rechteck- oder trapezähnlicher Geometrie sein. Die vorgenannten Linien zur Bemessung können dabei am jeweils halben Bogen des Kantenradius angesetzt werden.
Die Brücke ist, wie zudem ausgestaltend vorgeschlagen, aus Stahlblech mit einer Dicke von 2 10 mm gebildet, wobei eine Dickblechvariante im Bereich von 3 6 mm bevorzugt ist.
Gemäß einer weiteren Konkretisierung der Erfindung können die Seitenwände der Brücke an wenigstens einem Längsende durch eine halbringähnliche Querplatte einteilig verbunden sein. Bei der somit optional einseitig offenen Gestaltung ist gut ein Toleranzausgleich möglich bzw. eine Montage der Brücke auf den beiden Gaswechselventilen erleichtert oder die Brücke taugt für unterschiedliche Ventilabstände (Einsatz an Brennkraftmaschinen anderen Typs). Alternativ hierzu kann die Brücke an wenigstens einem Längsende auch durch eine plane Querplatte verbunden sein.
Im Fall einer balligen oder zylindrischen Auswölbung der Kontaktzone der Oberseite liegt, bei einem direkten Nockenanlauf, eine vergrößerte Nockenanlauffäche vor.
Als aufgetragene Verschleißschutzschicht ist bspw. an eine Hartstoffschicht wie eine DLC-Schicht gedacht. Ggf. kann auch eine separate Hartstoffplatte appliziert werden.
Zur Zeichnung:

1 zeigt die Brücke in einer räumlichen Ansicht;
2 zeigt die fertig gestanzte Platine vor dem Tiefziehvorgang und
3 zeigt einen räumlichen Viertelschnitt durch die Brücke.

Aus den Die 1, 3 geht eine Brücke 1 für einen Ventiltrieb einer Schwerlast-Brennkraftmaschine hervor. Die Brücke 1 ist ein einteiliger, umgekehrt längsnapfartiger Hohlkörper mit zwei durch eine obere Querwand 2 verbundenen Seitenwänden 3, die bei Längsenden 4 der Brücke 1 durch halbringähnlich ausgewölbte Querplatten 16 verbunden sind.
Die Brücke 1 dient einer Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile. Sie ist aus einer hier ovalen Stahlblechplatine 17 (s. 2) in einem oder mehreren Schritten tiefgezogen. Vorzugsweise hat das Stahlblech eine Dicke von 3 6 mm.
Bei jedem Längsende 4 hat die Querwand 2 ein Plateau 5 mit einer Gaswechselventilkontaktfläche 6 an dessen Innenseite 7. Diese Plateaus 5 gehen in Richtung Längsmitte der Brücke 1 in eine Ausstülpung 8 über. Eine hier plane oder weitestgehend plane Oberseite 9 der Ausstülpung 8 hat eine Kontaktzone 10 für einen periodischen Huberzeuger wie einen nockengetriebenen Kipp- oder Schlepphebel. In diesem Bereich, nicht dargestellt, kann optional auch eine Hartstoffschicht zum Verschleißschutz aufgetragen sein.
Wie die 1, 3 zeigen, haben die Seitenwänden 3 bei der Ausstülpung 8, unterhalb deren Plateaus 5, je einen fensterartigen Durchbruch 11, der gemäß 1 in etwa rechteckförmig und gemäß 3 in etwa einem gleichschenkligen Trapez ähnlich ist. Wie dabei ersichtlich, nehmen die Durchbrüche 11 knapp die Hälfte einer Fläche eines von der Ausstülpung 8 umfassten jeweiligen Bereichs der Seitenwand 3 ein. Dabei verbleibt ein vergleichsweise hoher, den Aufbau gut versteifender Steg 13 der jeweiligen Seitenwand 3 unterhalb einer unteren Querwand 14 des Durchbruchs 11.
Der jeweilige Durchbruch 11 rührt von einer in der Platine 17 jeweils applizierten schlitzartigen Ausstanzung 12 her. Diese liegt genau im Bereich eines späteren Ziehradius der respektiven Seitenwand 3. Somit kommt es beim Tiefziehen zu einer rissfreien Ausbildung der vergleichsweise hohen Ausstülpung 8 (s. a. Vorteilsangaben zu den Ansprüchen). Wie zu erkennen, können mit der Brücke 1 vergleichsweise hohe Abstände zwischen Enden der beiden Ventilschäfte und dem periodischen Huberzeuger gemeistert werden (bspw. 20 mm).
Bezugszeichenliste

1): Brücke
2): Querwand
3): Seitenwand
4): Längsende
5): Plateau
6): Gaswechselventilkontaktfläche
7): Innenseite
8): Ausstülpung
9): Oberseite
10): Kontaktzone
11): Durchbruch
12): Ausstanzung
13): Steg
14): Querwand
15): Innenseite
16): Querplatte
17): Stahlblechplatine
H): Höhe Steg
T): Tiefe Seitenwand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202019104421 U1 [0002]
DE 102010011455 A1 [0003]
DE 102015211124 A1 [0003]

Claims

Brücke (1) für einen Ventiltrieb einer Schwerlast-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, welche Brücke (1) als einteiliger, umgekehrt längsnapfartiger Hohlkörper mit zwei durch eine Querwand (2) verbundenen Seitenwänden (3) vorliegt und tiefziehtechnisch aus einer Stahlblechplatine (17) hergestellt ist, welche Querwand (2) an jedem Längsende (4) der Brücke (1) ein Plateau (5) mit einer Gaswechselventilkontaktfläche (6) an dessen Innenseite (7) hat, wobei die Plateaus (5) bei einer Längsmitte der Brücke (1) in einer Ausstülpung (8) fortlaufen, an deren Oberseite (9) eine Kontaktzone (10) für einen periodischen Huberzeuger liegt, dadurch gekennzeichnet, dass den Seitenwänden (3) im Längenabschnitt der Ausstülpung (8) jeweils ein fensterartiger Durchbruch (11) immanent ist, der von einer schlitz- oder lochartigen Ausstanzung (12) in der Platine herrührt.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Durchbruch (11) eine Fläche einnimmt, die zumindest 40% einer Gesamtfläche eines von der Ausstülpung (8) umfassten Bereichs der Seitenwand (3) beträgt.
Brücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (13) der jeweiligen Seitenwand (3) unterhalb einer unteren Querwand (14) des Durchbruchs (11) eine größere Höhe (H) als die Seitenwand (3) an ihrer Innenseite (15) bei der Gaswechselventilkontaktfläche eine Tiefe (T) hat.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (1) aus 2 bis 10 mm dickem Stahlblech besteht.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (3) der Brücke (1) an wenigstens einem Längsende (4) durch eine halbringähnlich ausgewölbte Querplatte (16) verbunden sind.
Brücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone (10) plan oder ausgewölbt ist, wobei sie im Fall der ausgewölbten Gestaltung eine ballige oder zylindrisches Form besitzt.
Brücke nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone (10) an der Oberseite (9) der Ausstülpung (8) mit einer aufgetragenen Verschleißschutzschicht versehen ist.