DE19612969A1 - Fixing of bearing bolt in valve rocker levers - Google Patents
Fixing of bearing bolt in valve rocker leversInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Fixierung eines Lagerbolzens in einer Bohrung eines Gehäuses, insbesondere eines als Gußteil oder als Tiefziehteil ausgebildeten Kipp- oder Schlepphebels zur Betätigung von Gaswechselventilen einer Brenn kraftmaschine, wobei zum Erreichen eines Kraft- und/oder Formschlusses der Lagerbolzen zumindest an einem Ende stirnseitig mit der Bohrung verstemmbar ist.The invention relates to the fixing of a bearing pin in a bore Housing, in particular one designed as a cast part or as a deep-drawn part Rocker or rocker arm for actuating gas exchange valves in a burner Motor machine, the to achieve a positive and / or positive connection Bearing pins can be caulked to the bore at least at one end is.
Ein derartiger Kipphebel ist beispielhaft in der GB 22 33 418 A vorbeschrieben. Dieser Kipphebel weist einen gabelförmigen Abschnitt auf, dessen zwei Wan gen je eine Aufnahmebohrung besitzen, durch die ein Lagerbolzen geführt ist. Dieser Lagerbolzen trägt eine über Nadeln gelagerte Rolle, welche von einem Nocken beaufschlagt wird. Der Bolzen ist in der Aufnahmebohrung durch Verstemmung gehalten, d. h. er wird an einer oder an beiden Stirnseiten mit einem entsprechenden Werkzeug beaufschlagt, so daß ein Teil seines Materiales in radialer Richtung verdrängt wird. Such a rocker arm is described by way of example in GB 22 33 418 A. This rocker arm has a fork-shaped section, the two Wan gene each have a mounting hole through which a bearing pin is guided. This bearing pin carries a roller, which is supported by needles Cam is applied. The bolt is in the location hole Caulking held d. H. it is attached to one or both ends a corresponding tool is applied so that part of its material is displaced in the radial direction.
Da dieser Lagerbolzen zum einen der Träger einer Laufbahn eines Wälzlager kranzes ist, zum anderen aber im Kipphebel durch Verstemmung gehalten ist, muß er gleichzeitig hart und weich sein. Diese sich diametral gegenüberliegen den Eigenschaften des Bolzens hat man nach dem bisherigen Stand der Technik so unter einen Hut gebracht, daß der Laufbahnbereich einer induktiven Härtung unterworfen wurde, während die Stirnseiten des Bolzens unbehandelt und somit weich blieben. Die induktive Härtung erfolgte nun derart, daß jeder einzelne Bolzen mit einer entsprechenden Vorrichtung in seinem Laufbahnbereich auf 850 bis 900°C erwärmt und anschließend abgekühlt wurde, so daß die Lauf bahn eine martensitische Randschichthärtung aufwies.Since this bearing pin on the one hand the carrier of a raceway of a rolling bearing is wreath, but is also held in the rocker arm by caulking, it must be hard and soft at the same time. These are diametrically opposed the properties of the bolt are based on the prior art reconciled so that the career area of an inductive hardening was subjected while the face of the bolt was untreated and thus stayed soft. The inductive hardening was now carried out in such a way that each one Bolt with a corresponding device in his career area 850 to 900 ° C was heated and then cooled, so that the barrel had a martensitic surface hardening.
Nachteilig dabei ist, daß diese partielle Härtung an jedem einzelnen Bolzen für sich allein vorgenommen werden muß. Es liegt auf der Hand, daß eine derartig aufwendige Einzelteilbehandlung des Bolzens den kompletten Kipphebel in unnötiger Weise verteuert.The disadvantage here is that this partial hardening for each individual bolt for must be done alone. It is obvious that one such elaborate single part treatment of the bolt in the complete rocker arm unnecessarily expensive.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Kosten beim Härten des Bolzens zu reduzieren.The object of the invention is therefore to increase the cost of hardening the bolt to reduce.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Lagerbolzen durchhärtet ist, dieser und/ oder die Bohrung vor dem Verstemmen an ihren stirnseitigen Enden einem Glühen bei einer Temperatur unterhalb Ac₁ unterworfen sind, wobei beim Verstemmen eine Materialverdrängung in Richtung des Gehäuses und/oder in Richtung des Lagerbolzens erfolgt.According to the invention, this task is performed according to the characterizing part of Claim 1 solved in that the bearing pin is hardened, this and / or the borehole at its front ends before caulking Are subjected to glow at a temperature below Ac 1, wherein at Caulking material displacement in the direction of the housing and / or in Direction of the bearing pin.
Unter Ac₁ ist dabei in bekannter Weise die Temperatur zu verstehen, bei der die Umwandlung von Perlit in Austenit bei Erwärmung beginnt. Im reinen Eisen-Kohlenstoff-Diagramm entspricht diese Temperatur der Linie PSK bei 723 °C (Metallographie, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1991). Ac₁ is to be understood in a known manner as the temperature at which the transformation of perlite into austenite when heated begins. In the pure Iron-carbon diagram, this temperature corresponds to the PSK line at 723 ° C (metallography, German publishing house for basic material industry, Leipzig 1991).
Unter Durchhärtung versteht der Fachmann in bekannter Weise, daß der Lager bolzen nach dem Austenitisieren durch Abschrecken eine vollständige Marten situmwandlung erfährt und so nahezu über seinen gesamten Querschnitt und die gesamte Länge gleiche Härtewerte besitzt. Es liegt auf der Hand, daß sich eine solche Durchhärtung eines Bolzens mit wesentlich weniger Aufwand realisieren läßt als eine Teilhärtung. Ziel des Glühens ist es, das vorliegende martensitische Gefüge in einen ausreichend weichen Gefügezustand zu über führen. Dies ist für die nachfolgende Verstemmung, d. h. für die nachfolgende spanlose Kaltumformung von entscheidender Bedeutung. Der Ac₁-Punkt sollte bei diesem Glühen jedoch nicht wesentlich überschritten werden, da beim Überschreiten dieses Punktes wiederum Austenit entstehen kann, der sich beim Abkühlen in das Härtegefüge Martensit umwandelt und so die spanlose Kalt umformung behindert.Through hardening, the skilled person understands in a known manner that the bearing bolt a complete marten after austenitizing by quenching undergoes transformation and so almost over its entire cross section and the entire length has the same hardness values. It is obvious that such a hardening of a bolt with much less effort can be realized as a partial hardening. The aim of the glow is to present this martensitic structures to a sufficiently soft structure to lead. This is for the subsequent caulking, i.e. H. for the following chipless cold forming of crucial importance. The Ac₁ point should with this glow, however, not be exceeded significantly, since at If this point is exceeded, austenite can form in the process Cooling converts into the hardness structure martensite and so the non-cutting cold reshaping.
Aus Anspruch 2 geht hervor, daß die Durchhärtung des Lagerbolzens innerhalb üblicher Losgrößen als Massenware erfolgt.From claim 2 it appears that the hardening of the bearing pin within usual lot sizes as bulk goods.
Die vorteilhafte, weil billige Massenteildurchhärtung erfolgt vorzugsweise in Durchlauföfen, die einen konstanten Transport des Einsatzgutes durch die Ofenanlage realisieren und annähernd zeitlich und örtlich konstante Prozeß größen (Temperaturen, Gaszusammensetzung, Drücke usw.) garantieren. In der Wälzlagerindustrie wird hierzu ein Durchlaufofen verwendet, der im Tempera turbereich von 200 bis 1000°C einen Materialdurchsatz zwischen 100 und 3000 kg/h ermöglicht.The advantageous because cheap mass hardening takes place preferably in Continuous furnaces that ensure constant transport of the feed through the Realize furnace system and process almost constant in time and place guarantee sizes (temperatures, gas composition, pressures, etc.). In the A continuous furnace is used for this purpose in the rolling bearing industry ture range of 200 to 1000 ° C a material throughput between 100 and 3000 kg / h enabled.
Nach Anspruch 3 soll das Glühen als ein Kurzzeitglühen vorgenommen wer den. Durch diese kurzen Glühzeiten soll erreicht werden, daß die den stirnseiti gen Bereich des Lagerbolzens umgebenden Bauteile wie dessen Lauffläche, die Wälzkörper oder auch der Kipp- bzw. Schlepphebel selbst nicht über die Ac₁- Temperatur hinaus erwärmt werden. According to claim 3, the annealing should be carried out as a short-term annealing the. These short glow times are intended to ensure that the end face components surrounding the bearing pin such as its tread, the Rolling elements or the rocker arm or rocker arm itself does not have the Ac₁- Temperature be warmed up.
Schließlich soll nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 4 das Glühen mittels Laserstrahl, durch induktives Erwärmen mittels hochfrequen ter elektromagnetischer Wechselfelder oder durch konduktives Erwärmen erfolgen.Finally, according to a further feature of the invention according to claim 4 annealing with a laser beam, by inductive heating with high frequency alternating electromagnetic fields or by conductive heating respectively.
Als besonders vorteilhaft erweist sich das Glühen mittels Laserstrahl, da sich diese stark gebündelten Lichtstrahlen hoher Leistungsdichte sehr genau positio nieren lassen und demzufolge die Erwärmung mit der sich anschließenden Gefügeumwandlung nur dort eintritt, wo ihre vorteilhafte Wirkung tatsächlich erwünscht ist.Annealing using a laser beam has proven to be particularly advantageous since these highly concentrated light beams of high power density are positioned very precisely kidney and consequently the warming with the following Structural transformation only occurs where its beneficial effect actually occurs is desired.
Die Erfindung wird nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail in the following exemplary embodiment.
Die einzige Figur zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch einen Kipphebel.The single figure shows a partial longitudinal section through a rocker arm.
Der in der einzigen Figur dargestellte Kipphebel 1 weist einen nicht näher bezeichneten gabelförmigen Teil mit den beiden Wangen 2 und 3 auf. Durch die Wangen 2, 3 erstreckt sich eine fluchtende Bohrung 7, in der ein Hohlbol zen 4 angeordnet ist, der eine auf einem Wälzkörperkranz 6 gelagerte Nocken rolle 5 trägt. Der Hohlbolzen 4 besitzt eine Innenlaufbahn 9 für den Wälzkör perkranz 6 und ist an seinen beiden Stirnflächen 8 im Kipphebel 1 durch Verstemmen befestigt, d. h. durch Aufbringen einer axialen Kraft wird Material des Hohlbolzens 4 in Richtung der Wangen 2, 3 gepreßt, so daß ein Form schluß zwischen Bolzen 4 und Kipphebel 1 entsteht.The rocker arm 1 shown in the single figure has an unspecified fork-shaped part with the two cheeks 2 and 3 . Through the cheeks 2 , 3 extends an aligned bore 7 , in which a Hohlbol zen 4 is arranged, the one on a rolling element ring 6 mounted cam roller 5 carries. The hollow pin 4 has an inner race 9 for the Wälzkör perkranz 6 and is attached to its two end faces 8 in the rocker arm 1 by caulking, that is, by applying an axial force, material of the hollow pin 4 is pressed in the direction of the cheeks 2 , 3 , so that a shape circuit between pin 4 and rocker arm 1 arises.
Aus der Figur ist unschwer erkennbar, daß der Lagerbolzen 4 einerseits an seinen Stirnseiten 8 weich sein muß, um überhaupt eine Verstemmung bewerk stelligen zu können und andererseits im Laufbahnbereich 9 eine genügende Härte aufweisen muß, um als ein belastbares Radiallager fungieren zu können.From the figure it is easy to see that the bearing pin 4 must be soft on its end faces 8 on the one hand in order to be able to accomplish caulking at all and on the other hand in the raceway area 9 must have sufficient hardness to be able to function as a resilient radial bearing.
Ein Lagerbolzen 4 aus 100 Cr6, d. h. ein Stahl mit 1,0% C und 1,5% Cr wird in einem Durchlaufofen mit einer Härtekapazität von 500 kg/h als Bestandteil einer Massenteilcharge bei 850°C und einer vom Bauteilquerschnitt abhängi gen Verweilzeit nach Verlassen des Ofens in einem Ölbad abgeschreckt. Der durchhärtete Lagerbolzen 4 weist danach eine Härte von bis zu 66 HRC auf.A bearing pin 4 made of 100 Cr6, ie a steel with 1.0% C and 1.5% Cr is after in a continuous furnace with a hardening capacity of 500 kg / h as part of a mass batch at 850 ° C and a depending on the component cross-section Quenched leaving the oven in an oil bath. The hardened bearing pin 4 then has a hardness of up to 66 HRC.
Nach dem Waschen der Charge in einem wäßrigen Medium zur Ölentfernung erfolgt bei ca. 170°C und 100 min ein Anlassen der Lagerbolzen 4 mit an schließendem Abkühlen an Luft. Durch dieses Wärmebehandlungsverfahren bei mäßig hohen Temperaturen werden innere Spannungen abgebaut, d. h. Härte und Festigkeit verringern sich, während die Zähigkeit ansteigt. Gefügemäßig wandelt sich dabei spröder tetragonaler Martensit in den zäheren kubischen Martensit um. Nach der Anlaßbehandlung weisen die Bolzen eine Härte von etwa 60 bis 64 HRC auf.After washing the batch in an aqueous medium to the oil removal of the bearing pin 4 is performed at about 170 ° C and 100 min, annealing with at closing cooling in air. This heat treatment process at moderately high temperatures relieves internal stress, ie hardness and strength decrease while the toughness increases. As a result, brittle tetragonal martensite is transformed into the tougher cubic martensite. After the tempering treatment, the bolts have a hardness of approximately 60 to 64 HRC.
Nach einem Schleifen der Laufbahn, einem erneuten Waschen erfolgt die Montage des Lagerbolzens 4 einschließlich Wälzkörperkranz 6 und Nockenrolle 5 in der fluchtenden Bohrung 7.After grinding the raceway and washing it again, the mounting pin 4 including the rolling element ring 6 and cam roller 5 is mounted in the aligned bore 7 .
Vor dem eigentlichen Verstemmen, d. h. der axialen Kraftbeaufschlagung des Lagerbolzens 4 an seinen beiden Stirnseiten 8 mit einem geeigneten Werkzeug zur Materialverdrängung in Richtung der Bohrung 7, wird der durchhärtete Lagerbolzen 4 an seinen beiden Stirnseiten 8 mit einem Laserstrahl auf 720°C erwärmt. Durch die hohe Leistungsdichte der gebündelten Lichtstrahlen ist ein räumlich sehr genaues Glühen nur des gewünschten stirnseitigen Bereiches 8 möglich. Durch die in diesem Bereich erzielte Gefügeumwandlung von marten sitischem Härtegefüge in nichtmartensitisches Gefüge wird der Stahl in einen weichen, gut bearbeitbaren Zustand überführt, so daß ein Verstemmen ohne Schwierigkeiten erfolgen kann. Durch das selektive Glühen der Stirnseiten 8 ist auch sichergestellt, daß die Innenlaufbahn 9 für den Wälzkörperkranz 6 nicht erwärmt und damit in ihrer Härte nicht beeinflußt wird.Before the actual caulking, ie the axial application of force to the bearing pin 4 on its two end faces 8 with a suitable tool for material displacement in the direction of the bore 7 , the hardened bearing pin 4 is heated to 720 ° C. on its two end faces 8 with a laser beam. Due to the high power density of the bundled light beams, spatially very precise glowing is only possible for the desired end area 8 . As a result of the structural transformation of martensitic hardness structure into non-martensitic structure achieved in this area, the steel is converted into a soft, easily machinable state, so that caulking can be carried out without difficulty. The selective annealing of the end faces 8 also ensures that the inner raceway 9 for the rolling element ring 6 is not heated and thus its hardness is not affected.
BezugszeichenlisteReference list
1 Kipphebel
2 Wange
3 Wange
4 Lagerbolzen
5 Nockenrolle
6 Wälzkörperkranz
7 Bohrung
8 Stirnseite
9 Innenlaufbahn
10 Stirnseite 1 rocker arm
2 cheek
3 cheek
4 bearing bolts
5 cam roller
6 rolling element ring
7 hole
8 end face
9 inner track
10 end face
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