DE1776084C - Verfahren zur Herstellung eines Ventilbetatigungshebels von Brenn kraftmaschinen - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung eines Gußstückes in der Rechtecknut des Hebelkörpers mittels eines organischen Klebemittels erfolgt, das bis zu Temperaturen oberhalb von 200° C wärmebeständig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung eines Gußstückes in der Rechtecknut des Hebelkörpers mittels eines Silberlotes mit einem Schmelzpunkt von etwa 600° C erfolgt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ventilbetäügungshebels von Brennkraftmaschinen, an dessen Hebelkörper ein eisernes Gußstück befestigt ist, welches eine teilkreiszylindrische Kontaktfläche zum Zusammenwirken mit einem Steuernocken sowie zwei sich gegenüberliegende ebene Seitenflächen aufweist, die quer zur Schwingebene des Hebels angeordnet sind und in eine AussDarune am Hebelkörper hineinreichen.

Ein Ventilbetätigungshebel für Brennkraftmaschinen, an dessen Hebelkörper ein eisernes Gußstück befestigt ist, welches eine teilkreiszylindrische Kontaktfläche zum Zusammenwirken mit einem Steuernocken sowie zwei sich gegenüberliegende ebene Seitenflächen aufweist, die quer zur Schwingebene des Hebels angeordnet sind und in eine Aussparung am Hebelkörper hineinreichen, ist bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1908833). Dabei sind die Seiten-

flächen an einem schwalbenschwanzförmigen Fortsatz des Gußstückes ausgebildet. Das Gußstück ist mittels dieses Fortsatzes in den Hebelkörper eingegossen.
Ein solcher Ventilbetätigungshebel mit einem die

Kontaktflächs aufweisenden Gu3stück hat grundsätzlich den Vorteil, daß für Hebelköper und Kontaktfläche das jeweils geeignete Material verwendet werden kann, so daß für die Kontaktfläche ein Material mit hoher Verschleißfestigkeit und für den Hebeiao körper ein Material mit geringer Sprödigkeit und hoher mechanischer Festigkeit gewählt werden kann. Bei dem bekannten Ventilbetätigungshebel wird die Kontaktfläche nach dem Eingießen an jedem Ventilbetätigungshebel einzeln durch Schleifen einer

teilkreiszylindrischen Fläche hergestellt. Dies hat den Nachteil, daß jede Kontaktfläche einzeln zu bearbeiten ist, so daß die völlige Übereinstimmung der Profile der Ventilbetätigungshebel einer Brennkraftmaschine nicht gewährleistet ist. Ferner ist bei diesem

Verfahren» eine genaue Zuordnung der Maße der Kontaktfläche zu den übrigen Maßen des Ventilbetätigungshebels nur schwer zu erreichen, wie noch weiter unten ausgeführt werden wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren der obengenannten Art zu schaffen, mit dem auf einfache und billige Weise große Maßgenauigkeit der Ventilbetätigungshebel und Übereinstimmung der Profile der Kontaktflächen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch:

a) Räumen einer die Aussparung bildenden Rechtecknut mit ebenen Flächen im geschmiedeten Hebelkörper quer zur Sehwingebene des Hebels zusammen mit einer Endbearbeitung weiterer Flächen des Hebelkörpers in einem Arbeitsgang;

b) Präzisionsgießen von eisernen Stäben mit drei ebenen, zueinander im rechten Winkel liegenden und einer im wesentlichen teilkreiszylindrischen Fläche;

c) Schleifen der ebenen Flächen und der Eckkanten der Stäbe in Anpassung an die Abmessungen der Rechtecknut;

d) Aufspannen einer Mehrzahl der so geschliffener Stäbe auf eine zylinderförmige Einspannvorrich

tung, so daß die im wesentlichen teilkreiszylin drischen Flächen radial nach außen weisen;

e) Schleifen der radial nach außen weisenden Flä chen durch Verdrehen und axiales Verschiebei der zylinderförmigen Einspannvorrichtung rela

tiv zu einem Schleifwerkzeug;

f) Zerschneiden der Stäbe in Stücke gleicher Ab messung;

g) Befestigen jeweils eines der Stücke in der Rechi ecknut des Hebelkörpers.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eir gemeinsame Endbearbeitung einer größeren Anzal von Gußstücken unabhängig vom Ventilbetätigung

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hebel, wobei auf überraschend einfache Weise die Übereinstimmung des Profils aller Gußstücke sichergestellt ist. Eine Nachbearbeitung der Kontaktfläche nach der Befestigung des Gußstückes am Hebelkörper ist nicht erforderlich.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Befestigung eines Gußstückes in der Rechtecknut des Hebelkörpers mittels eines organischen Klebemittels erfolgt, das bis zu Temperaturen oberhalb von 200° C wärmebeständig ist.

Eine andere, ebenfalls sehr einfache Befestigung besteht darin, daß die Befestigung eines Gußstückes in der Rechtecknut des Hebelkörpers mittels eines Silberlotes mit einem Schmelzpunkt von etwa 600° C erfolgt.

Einzelheiten dieses Verfahrens ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht im Schnitt einer Brennkraftmaschine mit obenliegender Nockenwelle mit einem Ventilbetätigungshebel, der erfindungsgemäß hergestellt sein kann,

F i g. 2 eine vergrößerte Teilansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Ventilbetätigungshebels im Zusammenhang mit seinen Antriebsmitteln,

F i g. 3 und 4 graphische Darstellungen bekannter Herstellungsverfahren für Ventilbetätigungshebel.,

F i g. 5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Ventilbetätigungshebels,

Fig. 6A bis 6E graphische Darstellungen von Herstellungsstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 7A bis 7F schematische Darstellungen, die erfindungsgemäße Bearbeitungsstufen der die Kontaktflächen tragenden Gußstücke veranschaulichen.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Zahlen und Symbolen versehen.

Ein Hebelkörper 1 trägt eine Kontaktfläche la an eiuem Gußstück 2, so daß er durch einen Steuernocken 3 zur Betätigung eines Ventilschaftes 4 angetrieben werden kann. U«n den Hebelkörper 1 in Kontakt mit dem Steuernocken 3 bzw. dem oberen Ende des Ventilschaftes 4 zu halten, ist eine Feder 6 vorgesehen. Der Hebelkörper 1 ist aus Stahl geschmiedet und anschließend bearbeitet worden. Der Steuernocken 3 treibt den Ventilbetätigungshebel an, so daß er über einen im Zylinderkopf der Maschine befestigten Zapfenkopf 5' kippen kann. Auf dif.se Weise wird durch das Kippen des Ventilbetätigungshebels der Ventilschaft 4 hin- und herbewegt. Im Hebelkörper 1 ist eine Rechtecknut la zur Aufnahme eines Gußstückes 2 vorgesehen, das eine Kontaktfläche 2a für den Steuernocken aufweist. Die Rechtecknut la läßt sich leicht durch geeignete spanabhebende Werkzeuge, wie z. B. durch ein Räumwerkzeug, herstellen. Mit Hilfe einer derartigen Rechtecknut la läßt sich das Gußstück 2 in seiner Längsrichtung bzw. in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Steuernockens 3 einrasten.

Das Gußstück 2 wird durch Vergießen hochwertigen härtbaren, vorzugsweise mit Chrom legierten Gußeisens und anschließende Bearbeitung des auf diese Weise gegossenen Stückes hergestellt. Das Gußstück hat eine Kontaktfläche la, die mit der Arbeitsfläche des Steuernockens 3 zusammenwirkt, wobei die Kontaktfläche la in der Weise endbearbeitet ist, daß sie eine Kurvenform aufweist, die im gewissen Verhältnis zum Profil des Steuernockens 3 steht. Das Gußstück 2 ist auf dem Hebelkörper 1 in der Rechtecknut la durch entsprechende Maßnahmen, beispielsweise durch Löten od. dgl. sicher befestigt. Kurz, die Lage des Gußstückes 2 wird in enger Abhängigkeit zum Profil des Steuernockens 3 festgelegt. Bekannte Verfahren zur Herstellung der Kontaktfläche von Ventilbetätigungshebelo, die sowohl für einstückige Ventilbetätigungshebel als auch für solche

ίο mit eingesetztem Gußstück verwendet werden, zeigen die Fig. 3 und 4 schematisch. Nach Fig. 3 wird die Kontaktfläche la durch eine umlaufende Schleifscheibe G schleifend geformt, wobei der gesamte Ventilbetätigungshebel um den Mittelpunkt der

Kurve der bogenförmigen Kontaktfläche la mit dem Radius R hin- und herschwingt, wie es durch den Doppelpfeil in F i g. 3 veranschaulicht ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der geometrische Ort der hin- und herschwingenden Bewegung der

ao Kontaktfläche das drehbar gelagerte Endstück 5 des Ventilbetätigungshebels schneidet, wie es durch die strichpunktierte Linie in F i g. 3 angedeutet ist. Durch ein derartiges Schneiden des geometrischen Ortes der Schleifbewegung mit dem drehbar gelagerten Endas stück 5 ist die Gefahr verbunden, daß das drehbar gelagerte Endstück 5 durch die Schleifscheibe G angeschliffen werden kann.

Die F i g. 4 veranschaulicht ein weiteres mögliches Verfahren des Schleifcns der Kontaktfläche, bei dem eine Schleifscheibe G mit einer entsprechend einem Radius der Kurve R nach F i g. 3 konkav eingebuchteten Umfangsfläche verwendet wird. Die scheibenförmige Schleifscheibe G dreht sich um ihre Achse Z, wie es der Pfeil in F i g. 4 veranschaulicht, während

sich der Ventilbetätigungshebel auf einer Linie in einer Richtung hin- und herbewegt, die senkrecht zu einer Ebene durch die Achse Z der Schleifscheibe G bzw. zur Ebene der Figur liegt. Das Verfahren nach F i g. 4 hat nicht den vorstehend im Zusammenhang

mit Fig. 3 beschriebenen besonderen Nachteil, jedoch weist das Verfahren nach F i g. 4 den Nachteil auf, daß eine konkav entsprechend dem Radius der Kurve R eingebuchtete Umfangsfläche die Schleifscheibe G verteuert.

Weiterhin ergibt keines der vorstehenden beiden Verfahren einen ausreichend genau endbearbeiteten Ventilbetätigungshebel, insbesondere in bezug auf die Höhe A, gemessen vom Boden des drehbar gelagerten Endstückes 5 bis zur höchsten Erhebung der Kontaktfläche la, und hinsichtlich des Zwischenraumes B zwischen dem Mittelpunkt des drehbar gelagerten Endstückes 5 und dem Mittelpunkt der Kontaktfläche la, wie in den Fi g. 3 und 4 dargestellt.
Diese Nachteile werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden.

F i g. 5 zeigt die Seitenansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Ventilbetätigungshebels, der einen Hebelkiirper 1 aus geschmiedetem Stahl, ein auf dem Hebelkörper 1 derart befestigtes Gußstück 2, daß es eine Kontaktfläche bildet, eine in die Oberfläche des Hebelkörpers eingearbeitete Rechtecknut la zur Aufnahme des Gußstückes 2, eine Ventilantriebsfläche Ib an dem einen Ende des Hebelkörpers 1 zum Antrieb des Ventils und ein drehbar gelagertes Endstück 5 am entgegengesetzten Ende des Hebelkörpers 1, das die Kippbewegung des Hebelkörpers gestattet, aufweist. Das drehbar gelagerte Endstück 5 hat eine obere Fläche 7, eine untere Fläche 8, eine

innere kugelige Fläche 9 und ein Ölloch 10, das eine Verbindung zwischen der oberen Fläche 7 und der inneren kugeligen Fläche 9 herstellt.

Wie bereits vorstehend erwähnt wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Gußstück 2, das eine Kontaktfläche la bilden soll, gegossen, während der Hebelkörper 1 geschmiedet ist. Nach Beendigung des Schmiedens wird der Hebelkörper einem Räumprozeß bzw. einer gleichwertigen Endbearbeitung unterworfen, so daß eine gleichzeitige Endbearbeitung der Ventilantrkbsfläche Ib, der oberen und unteren Flächen 7 und 8 des drehbar gelagerten Endstückes 5 und der Rechtecknut ία zur Aufnahme des Gußstückes 2 in einem einzigen Räumvorgang erfolgt, wie es in der Fig. 6A veranschaulicht ist.

Beim nächsten Schritt werden die innere kugelige Fläche 9, das ölloch 10 des drehbar gelagerten Endstückes 5 sowie die Seitenflächen 11 der Ventilantriebsfläche Ib bearbeitet, wie es durch die starken ao Linien der Fig. 6B veranschaulicht ist. Nach der Bearbeitung wird der Hebelkörper gewaschen.

An Hand von F i g. 7 A bis 7 F wird das Verfahren zur Herstellung des Gußstückes 2, das auf dem Hehelkörper 1 befestigt wird, beschrieben. Ein oben abgerundeter rechteckiger Stab 2' wird im Präzisionsguß hergestellt, so daß sich mehrere, vorzugsweise acht bis zehn einzelne Gußstück 2, wie es Fig. 7A zeigt, herausarbeiten lassen. Die Unterfläche la' des oben abgerundeten rechteckigen Stabes wird zuerst endbearbeitet (F i g. 7 B). Danach werden die Seitenflächen Ib' geschliffen und die unteren Eckkanten 2c' abgefast, wie in F i g. 7 C bzw. 7 D gezeigt.

Nachdem einige Stücke solcher oben abgerundeter rechteckiger Stäbe T auf diese Weise geschliffen und abgefast sind, werden sie am Umfang einer zylindrischen Einspannvorrichtung 12, wie in Fig. 7E gezeigt, eingespannt. Die Einspannvorrichtung 12 mit den oben abgerundeten rechteckigen Stäben 2' wird, wie durch den Pfeil H angedeutet, um ihre eigene Achse gedreht und gleichzeitig mit Vorschub in Achsenrichtung, wie durch den weiteren Pfeil / dargestellt, bewegt. Währenddessen bearbeitet eine Schleifscheibe G den oben abgerundeten Teil des in der Einspannvorrichtung 12 befestigten Stabes 2' formgebend, wobei die Schleifscheibe G sich in Richtung des Pfeils .' der Fig. 7E dreht. Dadurch wird die Oberfläche des rechteckigen Stabes 2' mit einem gewünschten Kurvenradius geschliffen. Danach wird jeder der so geschliffenen rechteckigen Stäbe in gewünschten Abständen durch eine dünne (nicht dargestellte) Trennscheibe abgeschnitten, so daß sich die Gußstücke 2 mit der gewünschten Formgebung, wie in F i g. 7 F gezeigt, ergeben.

Jedes so hergestellte Gußstück 2 wird in der Rechlecknut la des Hebelkörpers 1, wie aus Fi g. 6C und 6 D hervorgeht, befestigt. Eine derartige Befestigung wird vorzugsweise mit Hilfe von Silberlot mit einem Schmelzpunkt von etwa 600° C hergestellt. Es isi ebenfalls möglich, das Gußstück 2 auf dem Hebelkörper 1 mit organischen Klebern zu befestigen, die über 200^c C hitzebeständig sind. Die Dicke eines solchen Lotes oder Klebers zur Befestigung des Guß Stückes auf dem Kipphebel beträgt gewöhnlic! ⁵/ioo mm.

Danach werden die Ventüantriebsfläche Ib unc die innere kugelige Fläche 9 des drehbar gelagerter Endstückes 5 beispielsweise durch Hochfrequenzhür tung gehärtet.

Ein Beispiel der chemischen Zusammensetzung de:

Hebelkörper 1

i) Material: Kohlenstoffstahl
ii) Zusammensetzung:

Element	C	Si	Mn	P	S
Gehalt (0Zo)	0,38 bis 0,43	0,15 bis 0.35	0,6 bis 0,9	0,03 oder weniger	0,035

iii) Härte:

Härte im gehärteten Zustand vor dem Löten 22 bis 28 in der Rockwell-C-Skala; Härte nach dem Hochfrequenzhärten mehr als 50 in der Rockwell-C-Skala.

Gußstück 2

i) Material: hochwertiges Gußeisen
ii) Zusammensetzung:

Element	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo
Gehalt (%) ...:	3,45	2,0	0,75	0,20	weniger als 0,15	0,65	0.35

iii) Härte:

Härte nach dem Abschrecken mehr als 55 in der Rockwell-C-Skala.

Materials des Hebelkörpers 1 und des Gußstückes 2 ist folgendes:

Wie vorstehend im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung erläutert, ist ein einzelner Räumvorgang ausreichend zur Endbearbeitung der das Gußstück 2 aufnehmenden Rechtecknut la, der Venülantriebsfiäche 1 b und der oberen und unteren Flächen 7 und 8 des drehbar gelagerten Endstückes 5.

Dementsprechend sind die Bearbeitungsvorgänge wesentlich vereinfacht, und jeder Teil des Ventilbetätigungshebels kann maßgerecht endbearbeitet werden. Weiterhin kann gleichzeitig eine Anzahl von Gußstücken 2 mit identischen Abmessungen gefertigt werden, so daß sich das Verfahren der vorliegenden Erfindung für die Massenproduktion gleichartig bemessener Gußstücke eignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Ventilbetätigungshebels von Brennkraftmaschinen, an dessen Hebelkörper ein eisernes Gußstück befestigt ist, welches eine teilkreiszylindrische Kontaktfläche zum Zusammenwirken mit einem Steuernocken sowie zwei sich gegenüberliegende ebene Seitenflächen aufweist, die quer zur Schwingebene des Hebels angeordnet sind und in eine Aussparung am Hebelkörper hineinreichen, gekennzeichnet durch folgende Herstellungsstufen:

a) Räumen einer die Aussparung bildenden Rechtecknut mit ebenen Flächen im geschmiedeten Hebelkörper quer zur Schwingebene des Hebels zusammen mit einer Endbearbeitung weiterer Flächen des Hebelkörpers in einem Arbeitsgang;

b) Präzisionsgießen von eisernen Stäben mit drei ebenen, zueinander im rechten Winkel liegenden und einer im wesentlichen teilkreiszylindrischen Fläche;

c) Schleifen der ebenen Flächen und der Eckkanten der Stäbe in Anpassung an die Abmessungen der Rechtecknut;

d) Aufspannen einer Mehrzahl der so geschliffenen Stäbe auf eine zylinderförmige Einspannvorrichtung, so daß die im wesentlichen teilkreiszylindrischen Flächen radial nach außen weisen;

e) Schleifen der radial nach außen weisenden Flächen durch Verdrehen und axiales Verschieben der zylinderförmigen Einspannvorrichtung relativ zu einem Schleifwerkzeug;

f) Zerschneiden der Stäbe in Stücke gleicher Abmessung;

g) Befestigen jeweils eines der Stücke in der Rechtecknut des Hebelkörpers.