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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kipphebel zum Öffnen und
Schließen
eines Ventils, der durch einen Nocken gekippt wird und an einem
Zylinderkopf angebracht ist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung
desselben. Im einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
den Kipphebel mit einem Körper
aus Metallblech sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des Körpers.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Dokument
DE 196 52 672 A ,
welches den nächstliegenden
Stand der Technik repräsentiert,
offenbart einen Kipphebel mit einem Körper aus Metallblech, der im
wesentlichen U-förmig
ist, so dass er ein Paar gegenüberliegender
Seitenwände
und Verbindungswände
zur Verbindung dieser Seitenwände bildet,
wobei ein rückwärtiger konkaver
Ventil-Passbereich an den Verbindungswänden des Körpers angebracht ist. Ein Kipphebel,
der dieser Ausführungsform
sehr ähnlich
ist, wird durch das Dokument
DE 197 21 210 A1 offenbart, welcher zusätzlich vorspringende
Zapfen aufweist, die in das Metallblech vor dem Biegevorgang zur
Bildung des Körpers
eingepreßt
sind.
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Darüber hinaus
offenbart Dokument
US 4,829,647
A ein Verfahren zur Herstellung reibungsarmer Fingerfolger-Kipphebel
aus einem flachen Metallblechstreifen-Vorratsbereich mit einem gestanzten
Aufbau. Nachdem der Blechstreifen-Vorratsbereich geformt ist, werden
die Oberflächen
und die Kanten der gegenüberliegenden Öffnungen
des Blechstreifen-Vorratsbereichs gehärtet, und der Blechstreifen-Vorratsbereich
wird entlang der Nuten zur Bildung eines Teilkanals mit Seitenwänden und Lageröffnungen
gebogen, so dass eine Ausrichtung auf einer gemeinsamen Achse erreicht
wird. Schließlich
wird eine gelagerte abriebarme Anordnung in die gegenüberliegenden
Lageröffnungen
eingesetzt, und ein Biegen des Blechstreifen-Vorratsbereichs wird abgeschlossen.
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Ein
bekannter Kipphebel wird beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
Nr. 4-259611 (1992) beschrieben. Dieser Kipphebel ist vom End-Gelenktyp,
der von einem Nocken gekippt wird, wobei eines seiner Enden in der
Längsrichtung
einen Lagerpunkt bildet und ein Ventil geöffnet und geschlossen wird.
Darüber
hinaus ist eine Walze an einem Körper
des Kipphebels angebracht. Der Körper
weist ein Paar gegenüberliegender
Seitenwände
und eine Verbindungswand auf, die die Seitenwände verbindet. Diese Wände werden
durch Biegen einer Metallplatte in eine U-Form gebildet. Ein Ventil-Passbereich
ist an einem Endbereich bezüglich
der Längsrichtung
der Verbindungswand vorgesehen, und ein Zapfenaufnehmer ist am anderen Endbereich
bezüglich
der Längsrichtung
der Verbindungswand angebracht. Ein oberes Ende des Ventils ist
in den Ventil-Passbereich eingepaßt und ein oberes Ende eines
Zapfenabschnitts an einem Zylinderkopf ist in den Zapfenaufnehmer
eingepaßt.
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Die
Walze wird in dem Paar von Seitenwänden drehbar mittels einer
Lagerwelle des Körpers
in einem Zustand gelagert, in welchem ein Teil der Walze aus einem
Durchgangsloch vorspringt, das in dem Mittelbereich bezüglich der
Längsrichtung
der Verbindungswand vorgesehen ist.
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Bei
diesem Kipphebel wird der Ventil-Passbereich des Körpers auf
die folgende Weise gebildet. Der Körper wird so gebogen, dass
er im wesentlichen eine U-Form erhält, und die eine Verbindungswand des
Körpers
wird bis zur Hälfte
bezüglich
der Oben-Unten-Richtung des Paars der Seitenwände nach oben gedrückt, so
dass sie von der Endfläche aus
betrachtet zu einer umgekehrten M-Form gebogen wird.
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Bei
dem vorstehenden Beispiel wird der Ventil-Passbereich des Körpers gebildet
durch Pressen des Körpers
in die umgekehrte M-Form. Aus diesem Grund können, wie beispielsweise in
den 7A bis 7C dargestellt
ist, Haarrissbildung, die zu einer Abnahme der Stabilität führt, und
Einfallstellen, die zu einer Abnahme der Formstabilität führen, leicht
an einer äußeren Oberfläche des
gebogenen Bereichs des Paars von Seitenwänden 51 und 52 und
der Verbindungswand 53 auftreten. Im übrigen führt die Einfallsteile zu einer
Streuung einer Breitenabmessung W des Ventil-Passbereichs, so dass
die Erzeugungsrate von Ausschuß vergrößert wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Kipphebel mit
einer solchen Form zu schaffen, dass ein Ventil-Passbereich auf
einen Körper
aus Metallblech ohne Erzeugung von Fehlern wie etwa Haarrissen oder
Einfallstellen hergestellt werden kann, und sie bezieht sich auf
ein Verfahren zur Herstellung des Körpers des Kipphebels.
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Weitere
Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung ersichtlich.
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Kipphebel gemäß Anspruch
1.
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Ein
Kipphebel gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Öffnen
und Schließen
eines Ventils, das durch einen Nocken gekippt wird und an einem
Zylinderkopf angebracht ist, umfaßt einen Körper aus Metallblech, der durch
Biegen einer Metallplatte in eine im wesentlichen U-förmige Form
hergestellt ist, zur Bildung eines Paars gegenüberliegender Seitenwände und
von Verbindungswänden
zur Verbindung der Seitenwände.
Ein rückwärtiger konkaver
Ventil-Passbereich
ist an den Verbindungswänden
des Körpers durch
Pressen angebracht.
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Der
erfindungsgemäße Kipphebel
ist derart aufgebaut, dass die Verbindungswände einen Bereich aufweisen,
in welchem der Ventil-Passbereich gebildet wird, sowie einen Umfangsbereich
dieses Bereichs, und eine Dicke des Bereichs, in welchem der Ventil-Passbereich
gebildet wird, wird durch die ungleichförmige Abschnittsbearbeitung
des plastischen Fliegens des Abschnitts des Umfangsbereichs zu dem
Bereich, in welchem der Ventil-Passbereich gebildet wird, vergrößert, und
der Ventil-Passbereich ist in dem verdickten Bereich vorgesehen,
in welchem der Ventil-Passbereich gebildet wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kipphebel
wird der Ventil-Passbereich des Körpers nicht durch den Biegevorgang
hergestellt, sondern durch Pressen einschließlich der ungleichförmigen Abschnittsbearbeitung.
Aus diesem Grund treten keine Haarrisse und keine Einfallstellen
auf, und die Breitenabmessung des Ventil-Passbereichs kann genau
gehandhabt werden.
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Der
erfindungsgemäße Kipphebel
ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Verbindungswand ein
Paar vorspringender Wände
aufweist, und die vorspringenden Wände werden durch die ungleichförmige Abschnittsbearbeitung
durch plastisches Fließen
der Abschnitte der Innenwände
gebildet, und die Innenräume
der vorspringenden Abschnitte sind die rückwärtigen konkaven Ventil-Passbereiche.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kipphebel-Körpers, der
aus Metallblech hergestellt ist und mit einem Paar gegenüberliegender
Seitenwände
und mit Verbindungswänden zur
Verbindung der Seitenwände
versehen ist, und welcher Kipphebel ein Ventil öffnet und schließt, das durch
einen Nocken gekippt wird und an einem Zylinderkopf angebracht ist,
umfaßt:
Einen ersten Schritt der Herstellung einer entwickelten Form des
Körpers aus
einer Metallplatte, und den zweiten Schritt der Bildung eines rückwärtigen konkaven
Ventil-Passbereichs auf den Verbindungswänden des Körpers mit der entwickelten
Form durch Pressen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung des Kipphebel-Körpers
fließen
im zweiten Schritt Bereiche von beiden Seiten der Verbindungswände in einen
Bereich, in welchem ein Ventil-Passbereich geformt wird, plastisch
in einen Bereich, in welchem der Ventil-Passbereich gebildet wird,
so dass eine Dicke in dem Bereich vergrößert wird, in welchem der Ventil-Passbereich
geformt wird, und die verdickten Bereiche, in denen der Ventil-Passbereich
gebildet wird, werden zur Bildung des rückwärtigen konkaven Ventil-Passbereichs abgesenkt.
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Da
bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
der Ventil-Passbereich des Körpers durch
Pressen einschließlich
der ungleichförmigen Abschnittsbearbeitung
gebildet werden, treten keine Haarrisse und keine Einfallstellen
auf. Aus diesem Grund kann ein Kipphebel-Körper hergestellt werden, bei
welchem die Breitenabmessung des Ventil-Passbereichs genau gehandhabt
werden kann.
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In
einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kipphebel-Körpers fließen im zweiten
Schritt zumindest Teile der Seitenwände des Körpers plastisch zur Bildung
eines Paars gegenüberliegender
vor springender Wände,
wobei die Innenräume
der beiden vorspringenden Wände den
rückwärtigen konkaven
Ventil-Passbereich darstellen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Ziele sowie Vorteile der Erfindung werden anhand der
folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit
Bezug auf die folgenden beigefügten
Zeichnungen deutlich.
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1 ist
eine Seitenansicht eines Kipphebels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kipphebels aus 1;
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3 ist
eine Draufsicht auf den Kipphebel aus 1;
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4 ist
eine Teilansicht entlang der Linie (4)-(4) in 3;
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5A ist
eine Draufsicht auf einen Körper mit
einer entwickelten Form, die die Herstellungsschritte des Kipphebel-Körpers in 1 darstellt;
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5B ist
eine Teilansicht entlang der Linie Y-Y in 5A, die
einen ungleichförmigen
Bearbeitungsvorgang zeigt, der an einer Verbindungswand ausgeführt wird;
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5C ist
eine Teilansicht entlang der Linie Y-Y in 5A, die
den Zustand nach dem ungleichförmigen
Bearbeitungsvorgang zeigt, der an der Verbindungswand ausgeführt wird;
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5D ist
eine Teilansicht entlang der Linie Y-Y in 5A zur
Erläuterung
einer gebogenen Form eines zylindrischen Bereichs der Verbindungswand;
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6 ist
ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Formbearbeitung eines
Ventil-Passbereichs zeigt;
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7A ist
eine Vorderansicht, die einen Hauptabschnitt des Körpers mit
der Seitenwand und der Verbindungswand zeigt und einen Fehler des
bekannten Kipphebels zeigt.
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7B ist
eine Ansicht von unten des Hauptabschnitts des Körpers aus 8A;
und
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7C ist
eine Teilansicht entlang der Linie X-X in 8A.
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In
allen Figuren sind gleiche Bauteile durch die gleichen Bezugsziffern
bezeichnet.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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Wie
in den 1 bis 5 dargestellt
ist, wird ein Kipphebel 1 vom Endgelenk-Typ, der durch
einen Nocken 3 gekippt wird, an einem Ende in seiner Längsrichtung
durch einen Anschlagsregulierer 2 als Lager gelagert und öffnet und
schließt
ein Ventil 4. Der Kipphebel 1 setzt sich aus zwei
Elementen zusammen, nämlich
einem Körper 5 und
einer Walze 6.
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Der
Körper 5 umfaßt ein Paar
gegenüberliegender
bandförmiger
Seitenwände 7 und 8 und
zwei Verbindungswände 9 und 10.
Ein rückwärtiger konkaver
Ventil-Passbereich 11, der ein oberes Ende des Ventils 4 aufnimmt,
ist an einem Ende der Verbindungswand 9 bezüglich der
Längsrichtung
vorgesehen. Ein halbkugelförmig
konvexer Scharnieraufnehmer 12, der ein oberes Ende des
Anschlagsregulierers 2 aufnimmt, ist an der Verbindungswand 10 am anderen
Ende bezüglich
der Längsrichtung
vorgesehen. Diesen Aufbau des Körpers 5 erhält man durch Biegen
einer Metallplatte, derart, dass ihr Abschnitt durch Pressen im
wesentlichen U-förmig
geformt wird.
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In
diesem Fall wird der Ventil-Passbereich 11 in der Verbindungswand 9 des
Körpers 5 zu
der rückwärtigen konkaven
Form durch Pressen geformt, welches eine ungleichförmige Abschnittsbearbeitung aufgrund
plastischen Fließens
umfaßt.
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Die
Walze 6 wird in dem Paar von Seitenwänden 7 und 8 des
Körpers 5 drehbar
mittels einer Lagerwelle 14 und einer Anzahl von Nadelwalzen 15 gelagert.
In dem Lagerungszustand der Walze 6 ragt ihre äußere Umfangskante
aus einem Durchgangsloch 13 heraus, das zwischen den zwei
Verbindungswänden 9 und 10 des
Körpers 5 vorgesehen
ist.
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Der
Ventil-Passbereich 11 des Körpers 5 hat eine derartige
Form, dass Fehler wie etwa Haarrisse und Einfallstellen nicht auftreten,
welche beim Biegevorgang ein Problem darstellen. Aus diesem Grund kann
die Streuung der Stabilität
und Formgenauigkeit aufgrund von Fehlern bei Kipphebeln mit dem
oben beschriebenen Aufbau beseitigt werden.
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Im
folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Körpers 5 beschrieben.
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Eine
Metallplatte A wird durch Pressen gestanzt, so dass sie die in 5A gezeigte äußere Form
aufweist. Bei dieser Verarbeitung werden das Durchgangsloch 13 und
die Durchgangslöcher 16 der
Lagerwelle 14 in erforderlichen Bereichen der Metallplatte
A gebildet.
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Anschließend wird
für einen
Bereich A1 der Metallplatte A, in welchem der Ventil-Passbereich 11 geformt
wird, gemäß 5B ein
Umfang des Bereichs A1 durch Pressen unter Verwendung eines ersten
Lagerwerkzeugs B und eines ersten Prägewerkzeugs C gepreßt und komprimiert.
Dieses Verfahren macht die Dicke des Umfangs des Bereichs A1 dünner als
die Originaldicke (durch eine Phantomlinie dargestellt). Als Ergebnis
wird ein Dickenbereich, der aufgrund des Press-Komprimierungs-Vorgangs
plastisch fließt,
in dem Bereich A1 gesammelt, so dass die Dicke des Bereichs A1 dicker
wird als die Originaldicke (in dieser Beschreibung wird dieser Vorgang
als die ungleichförmige
Abschnittsbearbeitung bezeichnet).
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Der
Bereich A1, der auf solche Weise verdickt wird, wird, wie in 5C gezeigt
ist, durch Pressen unter Verwendung eines zweiten Prägewerkzeugs
D halb gestanzt. Wie in 5D gezeigt
ist, erhält
man als Ergebnis den Ventil-Passbereich 11 mit der
umgekehrt konkaven Form, der nach oben hin gesenkt ist. Ein Deckenbereich
der inneren Oberfläche
des Ventil-Passbereichs 11 wird halbbogenförmig gekrümmt, und
diese Form wird auf solche Weise gebildet, in dem eine Stirnflächenform
des zweiten Prägewerkzeugs
D übertragen
wird.
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Beide
Seitenbereiche der Metallplatte A werden, wie in 5D gezeigt
ist, durch Pressen unter Verwendung eines zweiten Lagerwerkzeugs
E gebogen, so dass sie im wesentlichen U-förmig entlang einer unterbrochenen
Linie in 5A gebogen sind. Als Ergebnis
erhält
man das Paar von Seitenwänden 7 und 8 und
die Verbindungswände 9 und 10.
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Wie
nicht dargestellt ist, erhält
man den halbkugelförmigen
Scharnieraufnehmer 12, der auf der Verbindungswand 10 auf
der anderen Seite bezüglich
der Längsrichtung
aufragt, durch einen Ziehvorgang durch Pressen. Die Durchgangslöcher 16 können nach
dem Biegevorgang der Seitenwände 7 und 8 geformt
werden, oder der Scharnieraufnehmer 12 kann vor dem Biegevorgang
der Seitenwände 7 und 8 geformt
werden.
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Wie
zuvor erläutert,
erhält
man den Ventil-Passbereich 11 durch den Halbstanzvorgang
auf solche Weise, dass die eine Verbindungswand 9 verdickt
wird und zu der umgekehrt konkaven Form abgesenkt wird. Aus diesem
Grund treten Fehler wie etwa Haarrisse und Einfallstellen, die bei
dem zum Stand der Technik beschriebenen heftigen Biegevorgang auftreten,
nicht auf, denn die Streuung von Stabilität und Formgenauigkeit aufgrund
der Fehler kann beseitigt werden. Dies führt zu einer Verbesserung der
Herstellungsausbeute des Körpers
des Kipphebels, da die Produktivität verbessert werden kann und
die Herstellungskosten reduziert werden können.
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Da
ferner die innere Oberfläche
des Ventil-Passbereichs 11 durch Abscheren bei dem Halbstanzvorgang
erhalten werden kann, kann die Breitenabmessung W genau eingehalten
werden. Dies führt
dazu, dass die Bedienbarkeit des Ventils 4 durch den Ventil-Passbereich 11 stabil
wird, so dass die Stabilität
des Betriebs des Ventils 4 verbessert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das zuvor beschriebene konkrete
Beispiel beschränkt, und
es können
unterschiedliche Anwendungen und Abwandlungen in Betracht gezogen
werden.
- (1) In dem oben benannten Ausführungsbeispiel werden
zwei Prägewerkzeuge
C und D getrennt voneinander in dem Schritt des Formens des Ventil-Passbereichs 11 verwendet,
es kann jedoch ein einziges Prägewerkzeug
F verwendet werden, wie in 6 gezeigt.
Es wird nämlich
eine Oberfläche
von jeder der Seitenwände 7 und 8 komprimiert,
so dass die Dicke durch Pressen unter Verwendung des einzigen Prägewerkzeugs
F dünner wird.
Demnach sammeln sich plastisch fließende Abschnitte in Hohlraumbereichen
F1 des Prägewerkzeugs
F, so dass ein Paar vorspringender Wände 18, die den umgekehrt
konkaven Ventil-Passbereich 11 bilden, an einer Innenseite
einer Oberfläche
der Verbindungswand 9 gebildet werden. Da in diesem Fall
eine Anzahl von Verarbeitungsschritten im Vergleich zu der vorstehenden
Ausführungsform
reduziert werden kann, ist dies zur Verminderung der Herstellungskosten vorteilhaft.
Da ferner die vorspringenden Wände 18 durch
die Hohlräume
F1 des Prägewerkzeugs F
gebildet werden, kann die Streuung der Form beseitigt werden.
- (2) In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Walze 6 gegenüber der
Lagerwelle 13 mittels der Anzahl von Nadelwalzen 14 gelagert,
doch sie kann drehbar im Gleitkontakt ohne Verwendung der Nadelwalzen 14 gelagert
sein. Die Walze 6 kann nämlich unmittelbar in der Lagerwelle
eingepaßt
sein, oder sie kann auf nicht dargestellte Weise mit Spielpassung
mittels eines Gleitlagers wie etwa einer Buchse in diese eingepaßt sein.
- (3) Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel verwendet beispielhaft
einen Kipphebel 1 als End-Schwinghebel, doch die vorliegende
Erfindung kann auf nicht dargestellte Weise ebenfalls auf einen
Kipphebel vom Mittel-Schwingtyp angewendet werden.