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Schwinghebel, insbesondere für Verbrennungsmotoren lJie Erfindung
betrifft einen Schwinghebel, insbesondere für Verbrennungsmotoren, nach Patent (Patentanmeldung
P 21 46 951.2).-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 13lech 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 Regel 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.
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Es sind weiterhin Schwinghebel, so aus KokillenguR bekannt, welche
an der Kontaktfläche zur Nockenwelle ein eingegossene3 Teil aus iiartguß aufweisen.
Bei diesen Schwinghebeln wird HartguR gewählt, weil die Paarung Cleitstein aus Hartguß
und Nockenwelle
aus ilartguß ideal arbeitet, d.h., zwischen den
beizen Kontaktflächen tritt nur eine minimale Abnutzung auf. Vorteilhafterweise
wird dabei der Gleitstein am Schwing- oder Kipphebel härter ausgelegt als die Nockenwelle,
um die Abnutzung auf jeden Fall am Gleitstein, also auf dem härteren Teil zu erreicnen.
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;I)ie 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. Dz mittels Kokille und Schleuderguß
nach bekannten Verfahren hergestellten Schwinghebel bestehen im allgemeinen aus
Legierungen, so aus der Legierung GdA1Si8Cu3, welche eine gute Festigkeit, aber
relativ geringe Härte besitzen.
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Da die Abnutzung sich in der Lagerbohrung der aus diesen Legierungen
gefertigten Schwinghebel als zu groß erwiesen hat, zqrd die Bohrung häufig zusätzlich
mit einer Lagerbüchse aus Bronze oder ähnlichem, geeignetem Lagermaterial versehen.
Dies führt natürlich zu einer Verteuerung des Produktes.
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Besondere Probleme treten auf, wenn der vorangehend erwähnte Gbitstein
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 eintritt.
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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 Cleitsteins nach der Fertigbearbeitung
des Schwinghebels zu schleifen und zwar genau achsparallel als auch in genauem Abstand
in den drei Dimensionen zur Schwinghebel-Lagerbohrung.
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iJavon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
einen Schwinghebel, insbesondere für Verbrennungsmotoren und vergleichbare Antriebe
zu schaffen, ohne die den bekannten Schwinghebeln und Verfahren zu ihrer Herstellung
eigenen Probleme und Nachteile beschriebener Art in Kauf nehmen zu müssen. Es soll
insbesondere ermöglicht werden, Schwinghebel mit hoher Festigungsgeschwindigkeit,
mit großer Genauigkeit, mit einem Minimum an Nachbearbeitung und Kosten herzustellen.
Der Schwinghebel soll sich insbesondere zur Verwendung in Verbrennungsmotoren mit
hoher Drehzahl und veteichbaren, schnell-laufenden Antrieben eignen.
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Die Aufgabe der Erfindung wurde dadurch gelöst, daß daß Gleitstein
als ein im Wachsausschmelzverfahren gefertigter Genauigkeitsgußteil besteht.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen
ergeben sich aus den weiteren Unteransptüchen unter Bezugnalime auf die Figurenbeschreibung.
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(Es folgt unmittelbar Seite 4 der Beschreibung Zeile 3)
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert.
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Figur 1 der Zeichnungen stellt eine Seitenansicht eines Schwinghebels
dar, welcher dir auf der Nockenwelle gleitet; Figur 2 ist eine vergrößerte Einzel-Seitenanicht
des am Schwinghebel zu fixierenden Gleitsteins; Figur 3 stellt eine Seitenansicht
eines Schwinghebels dar welcher mit einem in einer Ausnehmung verkeilten Gleitstein
versehen ißt; Figur 4 ist eine Schnittansicht von Linie IV-IV in Figur 3; Figur
5 ist eine Einzel-Seitenansicht des an Schwinghebel mittels Verkeilung, Verklebung
oder Verkeilung und Verklebung zu fixierenden Gleitateins.
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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
neurer Bauart arbeiten die Einspritzsysteme so, daß der ganze Einspritzvorgang bis
zum völligen Druckanstieg in einer Zeit von p,1 Sek. atigewickelt ist. Das bedeutet,
daß die Gefahr der Lunkerbildung, der Bildung von Kaitflußstellen 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. 28kp bei einer Härte von etwa Ilo Brinell besitzt. Nan erreicht damit, daß
auf die bislang erforderlichen Büchsen gänzlich verzichtet werden kann.
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Bei den nach bekannten Verfahren gefertigten Schwing@oder Kipphebeln
muß die Fläche des Cleitsteins nach Fertigbearbeitung
des Schwinghebels
gewöhnlich nachgearbeitet, d.h., geschliffen werden. Um ohne eine derartige Nachbearbeitung
von Bearbeitungszugabe auszukommen und um damit entsprechend die Fertigungskosten
des Schwinghebels angesichts hoher Stückzahlen beträchtlich zu senken, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß der auf der Nockenwelle laufende Gleitstein aus einem im Wachsausschmelzverfahren
gefertigten, vorteilhafterweise aus Stahl bestehenden Genauigkeitsgußteil besteht.
Die im Wachsausschmelzverfahren gegossenen Teile sind vollständig durchgehärtet
und weisen die erwünschten optimalen Laufeigenschaften auf. Es e:eist sich, daß
die Festigkeit des im Wachsausschmelzverfahren gefertigten Genauigkeitsgußteils
aus Stahl ausreicht, diesen während der erforderlichen Mindestlaufzeit von beispielsweise
1000 Betriebsstunden zufriedenstellend einzusetzen. Besondere Bedeutung besitzt
der genannte Gleitstein in Verbindung mit seinem Schwinghebel insofern, als er für
die Ventilsteuerung von Motoren mit hohen Drehzahlen geeignet ist.
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Nach einem weiteren Vorschlag gemaß der Erfindung wird ein an sich
bekannter Hartgußteil im Druckgußverfahren in dem Gleitstein eingegossen. Da das
Druckgußverfahren mit sehr hoher Genauigkeit arbeitet, ist es möglich, die bislang
erforderlichen, umfangreichen Nachbearbeitungen am aus Harguß bestehenden Gleitstein
von Schwinghebeln bekannter Art auf ein Hindestmaß herabzusetzen.
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In Figur 3 der Zeichnungen ist ein Schwinghebel für Verbrennungsmotoren
dargestellt, in welchen der Gleitstein 2 mittels Verkeimung befestigt ist. Bei diesem
neuartigen Verfahren der Befestigung wird der Gleitstein in die Ausnehmung im aus
einem Druckgußteil bestehenden Schwinghebel eingeführt, wonach seitlich an den Flanken
5 des Schwinghebels Druckkräfte ausgeübt werden.
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Das Profil der Ausnehmung 4 im Schwinghebel und das Profil des in
der Ausnehmung verkeilten Gleitsteins ist Figur 4 der Zeichnunge
zu
entnehmen. Demnach umfassen die Flanken 5 cc-s die Seitenflanken 6 des Gleitsteins
und verkeilen diesen derart daß er n'It seinem Kopf 3 und seinen Schultern 9 gemäß
Figur 4 an den korrespondierenden Flächen des Schwinghebels bündi@ anliegt. Die
von der Nockenwelle auf den Gleitstein übertragenen Druckkräfte können infolgedessen
gleichförmig in den Schwinghebel übertrager) werden und verteilen sich nicht ungleichförmig
im Bereich einer der Seitenflanken.
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Es erweist sich auch bei dieser Befestigungsform, daß das Druck*-gußverfahren
hierfür besonders geeignet ist. Durch ~-ntspreclende exakte Formgebung der Ausnehmung
Ii im Schwinghebel ist es in der Tat möglich, den Gleitsten lagegenau im Schwinghebel
zu verkeilen.
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Die Befestigung des Gleitsteins am Schwinghebel kann gemäß der Erfindung
auch durch Einkleben beziehungsweise durch Verkleben des Gleitsteins in der Ausnehmung
4 geschehen. Das Klebemittel wird vor Einführen des Gleitsteins an dex Innenseite
der Ausnehmung 4 aufgebracht; nach }:nführen des Gleitsteins beläßt ran diesen eine
gewisse Zeit in einer Lage, bis die Abbindung mit dem Klebemittel vollzoge@ ist.
Zur Abbindung von Gleitstein und Schwinghebel können Klebemittel neuerer Entwicklung;
verwendet werden. Es handelt sich dabei um äußerst druck- und hitzebeständige Klebemittel,
welche hohe Scherfestigkeit aufweisen.
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SchlieBlich können die Verfahren des Verkeilens und des Verklebens
kombiniert werden. Bei diesem Verfahren gemäß der Erfindung wird wie vorangehend
beschrieben Klebemittel an der Innenseite der Ausnehmung 4 aufgetragen, bevor der
Gleitstein in die Ausnehmung eingeführt wird und bevor die Seitenflanken des Schwinghebels
zusammengedrückt werden. Durch die Verkeilung des Gleitsteins 2 durch an den Seitenflanken
des Schwinghebels anzulegende Druckkrafte erreicht. man, daß der Gleitstein innerhalb
des Schwinghebels die zur Ab bindung mit dem Klebemittel erforderliche Positionsfixierung
erhält. Die Verwendung von Klebemittel in Verbindung mit dem Verfahren der Verkeilung
des Gleitsteins
bringt den Vorteil , daß das Klebemittel die zwischen
der Wandung der Ausnehmung 4 und den Seitenflanken 6 den Gleitsteins bestehenden,
äußerst kleinen Zwischenräume 7 ausfüllt.
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Da das Klebemittel nach Abbindung hone Scherfestigkeit besitzt, ist
auf diese Weise gewährloistet, daß Gleitstein und Schwinghebel im Bereich der Ausnehmung
4 vollständig miteinander verbunden sind,