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Die Erfindung betrifft einen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gestalteten Rollenschlepphebel für einen Ventiltrieb eines Hubkolbenmotors. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rollenschlepphebels.
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Ein gattungsgemäßer Rollenschlepphebel ist beispielsweise aus der
DE 10 2009 032 143 A1 bekannt. Der bekannte Rollenschlepphebel umfasst einen durchgehärteten Lagerbolzen, welcher formschlüssig mit einem Gehäuse des Rollenschlepphebels verbunden ist. Hierbei kann der Lagerbolzen frei von Axialspiel und/oder frei von Radialspiel in einer Aufnahmebohrung des Gehäuses befestigt sein.
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Ein Rollenstößel, welcher eine auf einem Lagerbolzen mit Hilfe eines Nadellagers gelagerte Rolle umfasst, ist zum Beispiel in der
US 5,099,807 A beschrieben. Es wird eine Befestigung des Lagerbolzens durch Taumelverstemmen vorgeschlagen.
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Ein weiterer Rollenstößel mit einem an seinen Enden verformten Lagerbolzen ist in der
DE 10 2006 054 406 A1 offenbart. Der Lagerbolzen kann entweder mit spürbarem Axialspiel oder frei von Axialspiel in einer Aufnahmebohrung des Gehäuses des Rollenstößels angeordnet sein. Im letztgenannten Fall kann ein Pressverband zwischen dem Lagerbolzen und dem Gehäuse gebildet sein.
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Grundsätzlich ist die Möglichkeit gegeben, Schlepphebel als schaltbare Ventiltriebskomponenten zu gestalten. Ein auf unterschiedliche Nockenhübe umschaltbarer Schlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise in der
DE 103 18 295 A1 offenbart. Dieser Schlepphebel weist einen Innenhebel und einen Außenhebel auf, wobei durch den Außenhebel als Gleitflächen ausgebildete Gegenlaufflächen für Großhubnocken gebildet sind. Dagegen weist der Innenhebel eine drehbare Rolle als Gegenlauffläche für einen Kleinhubnocken auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung von Rollenschlepphebeln gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterzuentwickeln, wobei ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Fertigungsaufwand und Produktqualität, insbesondere unter Bedingungen der Großserienfertigung, angestrebt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Rollenschlepphebel mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rollenschlepphebels gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt den für die Verwendung in einem Hubkolbenmotor ausgebildeten Rollenschlepphebel, und umgekehrt.
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Der Rollenschlepphebel umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption ein Gehäuse, welches zwei Seitenwände aufweist, die jeweils eine Aufnahme für einen Bolzen aufweisen, auf dem eine zur Zusammenwirkung mit einem Nocken vorgesehene Rolle gelagert ist, wobei der Bolzen als durchgehärtetes Stahlteil ausgebildet und spielfrei mit Hilfe von umgeformten Enden des Bolzens in den Aufnahmen gehalten ist. Gemäß Anspruch 1 sind die Seitenwände des Gehäuses elastisch gegen die Enden des Bolzens vorgespannt.
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Auf diese Weise ist eine rationelle Herstellung des Rollenschlepphebels unter Verwendung eines durchgehärteten Lagerbolzens mit einem stabilen, für einen langfristigen, ermüdungsfreien Betrieb konzipierten Aufbau des Schlepphebels verbunden.
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Die Herstellung des Rollenschlepphebels umfasst allgemein folgende Schritte:
- - Bereitstellung eines metallischen, insbesondere als Blechteil ausgebildeten Gehäuses, welches zwei Seitenwände aufweist, wobei sich in den Seitenwänden kreisrunde Aufnahmen befinden,
- - Einsetzen eines durchgehärteten Bolzens, auf welchem eine Rolle gelagert ist, in die Aufnahmen,
- - Verformung der beiden Enden des Bolzens derart, dass durch den Bolzen die beiden Seitenwände elastisch komprimiert werden, das heißt der Abstand zwischen den Seitenwänden reduziert wird.
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Insbesondere werden die beiden Seitenwände des Gehäuses durch die Umformung der Enden des gehärteten Bolzens, das heißt Lagerbolzens, jeweils um einen Betrag, welcher mindestens 2,5% und höchstens 25% der Wandstärke einer jeden Seitenwand entspricht, elastisch ausgelenkt, nämlich auf einander zu bewegt, und mittels des Bolzens dauerhaft in dieser Position gehalten.
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Das Gehäuse des Rollenschlepphebels ist rationell als Blechteil herstellbar. Die umgeformten Enden des Bolzens können auf verschiedene Weise als Verstemmungen gestaltet werden. Beispielsweise kann ein Taumelverstemmen angewandt werden, wie prinzipiell zum Beispiel aus der
US 5,099,807 A bekannt. Alternativ kann das Verstemmen mit Hilfe eines Werkzeugs erfolgen, welches ausschließlich in Längsrichtung des Bolzens bewegt wird, wie prinzipiell zum Beispiel in der
DE 10 2009 032 143 A1 beschrieben. In jedem Fall ist der durch das Verstemmen gegebene Umformgrad einerseits gering genug, um Rissbildung zuverlässig zu vermeiden, und andererseits groß genug, um einen zwischen dem Gehäuse und dem Bolzen wirksamen Formschluss herzustellen, mit welchem der Bolzen spielfrei im Gehäuse fixiert wird und zugleich die Seitenwände des Gehäuses unter Vorspannung gehalten werden.
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Unabhängig von den Bewegungsabläufen, die beim Verstemmen zwischen dem Bolzen und dem zum Verstemmen verwendeten Werkzeug gegeben sind, entspricht die in Längsrichtung des Bolzens zu messende Breite der Verstemmung mindestens 25% und höchstens 75% der Stärke der Seitenwand. Der umgeformte Bereich, das heißt die Verstemmung, nimmt damit zum einen nur wenig Bauraum ein, wobei zum anderen die gewünschten mechanischen Funktionen der Verstemmung in vollem Umfang erfüllt sind.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung sind die beiden Verstemmungen jeweils zu mindestens 20% und höchstens 70% innerhalb der Außenkonturen der Seitenwände angeordnet sind. Dies ist gleichbedeutend damit, dass ein Abschnitt der Verstemmung, dessen in Längsrichtung des Bolzens gemessene Ausdehnung maximal 80% und minimal 30% der in derselben Richtung gemessenen Gesamtausdehnung der Verstemmung entspricht, über die Seitenwand des Gehäuses hinausragt. Durch das Hinausragen der Verstemmung über die Seitenwände steht im Bereich der Ausnehmungen, durch welche der Bolzen gesteckt ist, ein wesentlicher Teil der Wandstärke der Seitenwände für die Aufnahme von Kräften, welche zwischen dem Bolzen und dem Gehäuse wirken, zur Verfügung.
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Die in allen Fällen gegebene elastische Vorspannung zwischen den beiden Seitenwänden des Gehäuses des Rollenschlepphebels sorgt in allen Varianten für eine dauerhafte Stabilität des Rollenschlepphebels, auch unter wechselnden Umgebungsbedingungen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 einen Rollenschlepphebel in Seitenansicht,
- 2 den Rollenschlepphebel in einer Schnittdarstellung,
- 3 ein Detail aus 2.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Rollenschlepphebel ist zur Verwendung im Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, nämlich Hubkolbenmotors, vorgesehen. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Rollenschlepphebels 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
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Der Rollenschlepphebel 1 umfasst ein aus Stahlblech gefertigtes Gehäuse 2, in welchem eine Rolle 3 mit Hilfe eines Bolzens 4, das heißt Lagerbolzens, gelagert ist. Die Lagerung der Rolle 3 ist im vorliegenden Fall als Wälzlagerung mit Nadeln 5 als Wälzkörper ausgeführt.
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Das Gehäuse 2 weist eine U-förmige Grundform auf, wobei Seitenwände des Gehäuses 2 mit 6, 7 bezeichnet sind. In den Seitenwänden 6, 7 befinden sich Aufnahmen 8, 9 für den Bolzen 4. Bei dem Bolzen 4 handelt es sich um ein durch martensitische Härtung durchgehärtetes Bauteil.
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Die Rolle 3 kontaktiert beim Betrieb des Verbrennungsmotors in an sich bekannter Weise eine nicht dargestellte Nockenwelle. In eine Kalotte 15 des Rollenschlepphebels 1 greift ein ebenfalls nicht dargestelltes Abstützelement ein. Ein Anlageabschnitt für ein mit Hilfe des Rollenschlepphebels 1 zu betätigendes Gaswechselventil des Verbrennungsmotors ist mit 16 bezeichnet.
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Die kreisrunden Aufnahmen 8, 9 des Gehäuses 2 sind derart bemessen, dass der Bolzen 4 praktisch ohne Spiel in Radialrichtung in das Gehäuse 2 eingesteckt werden kann. Nach dem Einstecken des Bolzens 4 werden dessen Enden durch Verstemmung umgeformt, sodass Verstemmungen 10, 11 gebildet werden.
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Durch den Vorgang des Verstemmens wird der Bolzen 4 frei von jedem Spiel im Gehäuse 2 fixiert. Gleichzeitig werden die beiden Seitenwände 6, 7 elastisch gegeneinander vorgespannt, indem sie durch die Verstemmungen 10, 11 nach innen, das heißt in Richtung zur Rolle 3, gedrückt werden. Diese elastische Verformung, das heißt Vorspannung, der Seitenwände 6, 7 bleibt während der gesamten Betriebsdauer des Rollenschlepphebels 1, in der Regel während der gesamten Nutzungsdauer des Verbrennungsmotors, aufrechterhalten.
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Die Seitenwände 6, 7 weisen eine einheitliche Wandstärke auf, die mit WS bezeichnet ist. Durch die umformende Bearbeitung der Enden des Bolzens 4 wird jede Seitenwand 6, 7 um einen Betrag nach innen versetzt, der mindestens 2,5 % und höchstens 25 % der Wandstärke WS entspricht. Der lichte Abstand zwischen den Seitenwänden 6, 7 verringert sich durch die Umformung des Bolzens 4 im Zuge der Fertigung des Rollenschlepphebels 1 dementsprechend um 5 % bis 50 % der Wandstärke WS . In 3 ist die elastische Vorspannung der Seitenwände 6, 7 mit der Beschriftung 0 an der Seitenwand 6 angedeutet.
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Die beiden Verstemmungen 10, 11 sind Ausführungsbeispiel spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Die in Axialrichtung des Bolzens 4 zu messende Ausdehnung einer jeden Verstemmung 10, 11 ist mit Lv bezeichnet. Jede Verstemmung 10, 11 setzt sich aus einem innenliegenden Abschnitt 12 und einem unmittelbar daran anschließenden außenliegenden Abschnitt 13 zusammen. Die Bezeichnungen innenliegend und außenliegend beziehen sich auf die mit 14 bezeichnete Außenkontur der Seitenwand 6, 7. Im Ausführungsbeispiel sind die Verstemmungen 10, 11 zu 45 % ± 25 % innerhalb der Außenkonturen 14 des Gehäuses 2 angeordnet. Dies ist gleichbedeutend damit, dass 55 % ± 25 % der Verstemmungen 10, 11 über die Außenkonturen 14 hinausragen. Die Rolle 3 ist mit geringem, gleichbleibenden Axialspiel zwischen den Seitenwänden 6, 7 gelagert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rollenschlepphebel
- 2
- Gehäuse
- 3
- Rolle
- 4
- Bolzen
- 5
- Nadel, Wälzkörper
- 6
- Seitenwand
- 7
- Seitenwand
- 8
- Aufnahme
- 9
- Aufnahme
- 10
- Verstemmung
- 11
- Verstemmung
- 12
- innenliegender Abschnitt
- 13
- außenliegender Abschnitt
- 14
- Außenkontur
- 15
- Kalotte
- 16
- Anlageabschnitt
- Lv
- Ausdehnung der Verstemmung
- WS
- Wandstärke der Seitenwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009032143 A1 [0002, 0012]
- US 5099807 A [0003, 0012]
- DE 102006054406 A1 [0004]
- DE 10318295 A1 [0005]
