DE2146951A1 - Schwinghebel und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

• Schwinghebel und Verfahren zu seiner Herstellung" Die Erfindung betrifft einen Schwinghebel, insbesondere einen Schwinghebel für Verbrennungsmotoren und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
• Schwinghebel, so insbesondere Schwing- oder Kipphebel für Verbrennungsmotoren werden bisher nach bekannten Verfahren aus Stahl geschmiedet oder gegossen, aus Blech gepresst oder bei Verwendung von Aluminium in Kokille oder Schleuderguss gegossen. Stahl und Blech werden wegen ihrer Festigkeit verwendet, da der Schwing- bzw. Kipphebel entweder auf der Nockenwelle gleitet, von einem Stössel oder von einer Stösselstange betätigt wird. Die Kontaktfläche am Schwinghebel muss in der flegel gehärtet sein, um der Abnutzung entgegenzuwirken. Aus diesem Grunde hat man bei aus Stahl oder Blech gefertigten Schwinghebeln bisher mit Einsatzhärtung oder ähnlichen oberflächenhärtenden Maßnahmen gearbeitet.
• Es sind weiterhin Schwinghebel, so aus Kokillenguss bekannt, welche an der Kontaktfläche zur Nockenwelle ein eingegossenes Teil aus Hartguss aufweisen. Bei diesen Schwinghebeln wird Hartguss gewählt, weil die Paarung Gleitstein aus Hartguss und Nockenwelle aus Hartguss ideal arbeitet, d.h., zwischen den beiden Kontakttlächen tritt nur eine minimale Abnutzung auf. Vorteilhafterweise wird dabei der Gleitstein am Schwing- oder Kipphebel härter ausgelegt als die Nockenwelle, um die Abnutzung au£ jeden Fall am Gleitstein, also auf dem härteren Teil zu erreichen.
• Die Fertigung und Verwendung von Schwinghebeln der vorangehend genannten Art unterliegen jedoch gewissen Nachteilen und sind Problemen besonderer Art ausgesetzt. Kokillen-oder Schleuderguss ist in der Regel teurer als Druckguss und infolge des Herstellungsverfahrens wesentlich ungenauer.
• Die mittels Kokille und Schleuderguss nach bekannten Verfahren hergestellten Schwinghebel bestehen im allgemeinen aus Legierungen, so aus der Legierung DdAlSi8Cuv, welche eine gute Festigkeit, aber relativ geringe Härte besitzen.
• Da die Abnutzung sich in der Lagerbohrung der aus diesen Legierungen gefertigten Schwinghebel als zu gross erwiesen hat, wird die Bohrung häufig zusätzlich mit einer Lagerbüchse aus Bronze oder ähnlichem, geeignetem Lagermaterial versehen. Dies führt natürlich zu einer Verteuerung des Produktes.
• Besondere Probleme treten auf, wenn der vorangehend erwähnte Gleitstein während des Kokillen- oder Schleudergusses eingegossen wird. Es erweist sich, dass das eingegossene Teil nicht genügend formschlüssig fixiert werden kann, so dass hernach im Betrieb, so insbesondere bei hochtourigem Lauf, eine Lockerung erfolgt.
• Durch die Kombination des ein relativ ungenaues Verfahren darstellenden Kokillen- oder Schleudergusses mit der Verwendung des Hartguss-Gleitsteins, welcher nach bekannten Verfahren nur ungenau am Schwinghebel fixierbar ist, ist es notwendig, die hernach auf der Nockenwelle laufende Fläche des Gleitsteins nach der Fertigbearbeitung des Schwinghebels zu schleifen und zwar genau achsparallel als auch in genauem Abstand in den drei Dimensionen zur Schwinghebel-Lagerbohrung. Bei Verwendung des IIartguss-Gleitsteins, der in diesem Fall einer sehr umfangreichen und genauen Nachbearbeitung bedarf, ist es nötig, auf der späteren Gleitfläche trotzdem eine Bearbeitungszugabe von ca. 1 mm vorzusehen. Durch das Abschleifen dieser Zugabe wird der Gleitstein teilweise sehr stark und mitunter zu stark erhitzt, weshalb sich in der harten Gleitsteinschicht Haarrisse bilden. Dies kann später im Betrieb zum Brechen des Gleitsteins führen.
• Schliesslich ist den als bekannt anzusehenden Verfahren zur Ilerstcllung der Schwinghebel gemeinsam, dass sie angesichts hoher Stückzahlen nur vergleichsweise langsam arbeiten.
• Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schwing- bzw. Kipphebel, insbesondere für Verbrennungsmotoren, als auch ein Verfahren zu seiner herstellung zu schaffen, ohne die den bekannten Schwinghebeln nd Verfahren zu ihrer Herstellung eigenen Probleme und Nachteile der beschriebenen Art in Kauf nehmen zu müssen.
• Es sollen insbesondere Schwinghebel geschaffen werden, die mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit, mit grosser Genauigkeit, mit einem Minimum an Nachbearbeitung und Kosten hergestclt werden können. Der Schwinghebel soll sich insbesondere zur Verwendung in Verbrennungsmotoren mit hoher Drehzahl eignen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wurde dadurch gelöst, dass der Schwinghebel aus einem Drllekgusæteil besteht.
• Insbesondere bei Verwendung in Verbrennungsmotoren erweist es sich als vorteilhaft, einen im Schwinghebel formschlüssig im Dflickgussverfahren eingegossenen Gleitstein zu verwenden, welcher aus einem Sinterteil besteht.
• Um die erforderliche Festigkeit zu erzielen, lfird der Schwing- oder Kipphebel vorteilhafterweise so ausgebildet, dass der Gleitstein einsatzgehärtet ist. Bei gewissen Anwendungsfällen ist es zweckmässig, wenn der Gleitstein vollständig durchgehärtet ist.
• Die Brüche an einem Schwinghebel gehen im wesentlichen immer von der Oberfläche aus. Um diesem Problem zu begegnen, wird nach einer vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen, dass die Oberfläche des Schwinghebels zur Oberflächenfestigung mit einem Granulat aus Aluminium, Stahl etc. gestrahlt ist.
• Werden die Schwinghebel unter Steuerung durch Stössel oder Stösselstangen eingesetzt, so ist das dem Stössel bzw. der Stösselstange gegenüberliegende Ende des Schwinghebels entsprechend auszubilden. Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass der Schwinghebel aus einem Druckgussteil besteht, welches am mit der Stösselstange korrespondierenden Ende in Form einer Pfanne ausgebildet ist, und dass eine, eine etwa halbkugelförmige Gleitfläche bildende, oberflächengehärtete Kappe aus Blech in die Pfanne eingelegt und durch einen Bördelrand fixiert ist.
• Um den Vorteil billiger Fertigung bei grösster Fertigungsgenauigkeit zur Anwendung zu bringen, wird der Schwinghebel zweckmässigerweise so ausgebildet, dass die Kappe aus einem Sinterteil besteht.
• Um den Schwinghebel mit dem einsatzgehärteten Gleitstein unter Zuhilfenahme des mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Druckgussverfahrens zu verbinden, so dass die Flanken des Gleitsteins nach Entnahme des fertigen Schwinghebels aus der Druckgussform freiliegen, der Schaft jedoch formschlüssig fixiert ist, wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren so vorgegangen, dass der Gleitstein so in eine Druckgussform eingelegt wird, dass der zur Fixierung im Kipphebel dienende Schaft sich in das Forminnere erstreckt, während die Flælken des Gleitsteins unter einem engen Maß an die Formseiten angelegt werden, und dass das Druckgussmetall unter hohem B teck und hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird.
• Nach Entnahme aus der Druckgussform wird der-Schwinghebel zur Vermeidung von Dauerbrüchen mit einem Granulat, bestehend aus Aluminium, Stahl oder dergleichen gestrahlt.
• Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
• Fig. i der Zeichnungen stellt eine Seitenansicht eines Schwinghebels dar, welcher direkt auf der Nockenwelle gleitet; Fig. 2 ist eine vergrösserte Einzel-Seitenansicht des am Schwinghebel zu fixierenden Gleitsteins; und Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines Schwinghebels bei Steuerung mit Stösselstangen.
• Der in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellte Schwinghebel 1 nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Druckgussteil, welches unter Verwendung von schnell arbeitenden Druckgussmaschinen hergestellt ist. Bei Druckgussmaschinen neuerer Bauart arbeiten die Einspritzsysteme so, dass der ganze Einspritzvorgang bis zum völligen Druckanstieg in einer Zeit von 0,1 Sek. abgewickelt ist. Das bedeutet, dass die Gefahr der Lunkerbildung, der Bildung von Kaltflussstellen usw. in den aus Druckguss gefertigten Schwinghebeln nicht mehr besteht. Der in den Zeichnungen dargestellte Schwinghebel 1 ist aus einer Kolbenlegierung gefertigt, welche eine Zugfestigkeit von ca. 28 kp bei einer Härte von etwa iiO Brinell besitzt. Man erreicht damit, dass auf die bislang erforderlichen Büchsen gänzlich verzichtet werden kann.
• Wie vorangehend ausgeführt, muss bei als bekannt anzusehenden Schwing- oder Kipphebeln die Fläche des Gleitsteins nach Fertigbearbeitung des Schwinghebels nachgearbeitet, d.h. geschliffen werden. Um ohne eine derartige Nachbearbeitung von Bearbeitungszugabe auszukommen und um damit entsprechend die Fertigungskosten des Scllwinghebels angesichts hoher Stückzahlen beträchtlich zu senken, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der auf der Nockenwelle laufende Gleitstein aus einem Sinterteil besteht. Dies bringt grosse Vorteile mit sich, da im Sinterverfahren nahezu jede Art von Legierung verarbeitet werden kann und da Sinterteilc auch einsatzgehärtet werden können. Die Festigkeit des Gleitsteins kann durch geeignete Wahl der Legierung und der insatzhärtung so bestimmt werden, dass der ohl achl)earbeitunG am Schwinghcbel fixierbare Gleitstein während der erforderlichen Mindestlaufzeit von beispielsweise 1000 Betriebsstunden zufriedenstellend arbeitet. Besondere Bedeutung besitzt der aus einem Sinterteil gefertigte Gleitstein in Verbindung mit seinem Schwinghebel insofern, als er für die Ventilsteuerung von Motoren mit hohen Drehzahlen geeignet ist. Zudem sind bei den aus Sinterteilen bestehenden Gleitsteinen die Laufflächen schon fertig, d.h. genügend glatt und bedürfen keiner weiteren Nachbearbeitung. Gegenüber als bekannt anzusehenden Schwing- oder Kipphebeln kann also wesentlich kostengünstiger gearbeitet werden, da die Gleitsteine mit Hilfe moderner Druckgussmaschinen in grosser Serie in den aus Druckgussmaterial bestehenden Schwinghebeln fixiert werden können.
• Das Verfahren zur Fertigung der mit Gleitsteinen versehenen Schwingfiebel wird so durchgeführt, dass der in Fig. 2 dargestellte Gleitstein 2 so in eine Druckgussform eingelegt wird, dass der zur Fixierung im Schwinghebel dienende Schaft 3 sich in das Forninnere erstreckt, während die Flanken des Gleitsteins unter einem engen Maß an die Formseiten angelegt werden und dass das Druekgussmetall unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird.
• In Fig. 3 der Zeichnungen ist ein Schwinghebel für Verbrennungsmotore dargestellt, welcher für die Steuerung mit Stösseln odcr Stösselstangen ausgelegt ist. Zu diesem Zweck ist das nit dein Stöpsel bzw. der Stösselstange korrespondiereiide Ende des gleichfalls aus einem Druckgussteil bestehenden Schwinhebels i in Form einer Pfanne 4 ausgebildet.
• In diese Ptanlle ist eine, eine etwa halbkugelförmige Gleitiläche bildende, oberflachenbelBrtete Kappe 5 eingelegt und durch einen Bördelrand 6 fixiert Die äussere Form der Pfanne kann im Druckgussverfahren ganau gespritzt werden; die im Stanz-Ziellverfahren hergestellte Kappe 5 wird oberflächengehärtet in die vorgegossene Pfanne eingelegt und durch einen Bördelrand 6 fixiert. Die Kappe sitzt also fest im Schwinghebel und dient als Gleitfläche für den Stösscl bzw. die Stösselstange oder für andere, für diesen Zweck geeignete Gleit- oder Kurvenkörper.
• Selbstverständlich können auch andere Arten von Gleitflächen mit Ifilfe des Druckgussverfahrens eingearbeitet werden, d.h.
• viereckige, konvex oder konkav geformte etc. Die nötigen Vertiefungen im Schwinghebel können im Druckgss so genau vorgegossen werden, däss die aus Blechteilen, vortcilhafterweise aus Sinterteilen, bestehenden Kappen nur einzulegen sind, um anschliessend mit Hilfe eines Bördelrandes fixiert zu werden. Die genannten Arbeiten können so genau durchgeführt werden, dass die Pfanne ohne weitere Nachbearbeitung am Schwinghebel fixiert werden kann.
• Der Schwing-oder Kipphebel erfindungsgemässer Form erweist sich gegenüber bekannten Konstruktionen als vorteilhaft, da er im Druckgussverfahren aus Druchgusslegierungen, so insbesondere aus Leichtmetall-Legierungen hergestellt werden kann. Durch z.usätzliche Verwendung von Gleitsteinen aus Sinterpessteilen ist es nicht mehr nötig, eine Nachbearbeitung an der Gleitfläche vorzunehmen. Das Druckgussteil kann, obwohl von geringerem Gewicht,in Festigkeit und Härte so bestimmt werden, dass im Gegensatz zu als bekannt anzusehenden Schwinghebeln keine Buchsen für die Lagerbohrungen erforderlicli sind. Dus geringere Geweicht gestattet, den Schwinghebel erfindungsgemässer Form innerhalb der gesetzten Mindestlaufzeit auch bei sehr hohen Drehzahlen zu verwenden. Um die bei Schwinghebeln bekannten, von der Oberfläche ausgehenden Dauerbrüche zu vermeiden, ist die Oberfläche des aus Druckguss gefertigten Schwinghebels in vorteilhafter Form durch ein Granulat aus Stahl, Aluminium od. dgl. gesirahlt.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schwinghebel, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einem Druckgussteil besteht.

2. Schwinghebel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Schwinghebel (1) formschlüssig im Druckgussverfahren eingegossenen Gleitstein (2), welcher as einem Sinterteil besteht.

3. Schwinghebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitstein oberflächengehärtet ist.

4. Schwingilebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er Gleitstein vollständig durchgehärtet ist.

5. Schwinghehel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Schwinghebels zur Oberflächenfestigung mit einem Granulat aus Aluminium, Stahl etc. gestrahlt ist.

6. Schwinghebel für Verbrennungsmotoren bei Verwendung einer am Schwinghebel angreifenden Stösselstange, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinghebel (1) aus einem Druckgussteil besteht, welches an mit der Stösselstange korrespondierenden Ende in form einer Pfanne (5) ausgebildet ist, und dass eine, eine etwa halbkugelförmige Gleitfläche hildende, oberflächengehärtete Kappe (6) aus Blech in die Pfanne eingelegt und durch einen Bördelrand (7) fixiert ist

7. Schwinghebel nach anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (6) aus einem Sinterteil besteht.

S. Verfahren zur Herstellung des Schwinghebels nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitstein so in eine Druckgussform eingelegt wird, dass der zur Fixierung im Kipphebel dienende Schaft sich in das Forminnere erstreckt, während die Flanken des Gleitsteins unter einem engen Maß an die Formseiten angelegt werden, und dass das Druckgussmetall unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird.

L e e r s e i t e