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TECHNISCHES
GEBIET
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Die Erfindung betrifft Ventiltriebe
von Motoren, insbesondere deren Aufbau, sowie ein Verfahren zum
Formen eines Schmiermitteldurchgangs, um Schmiermittel von einer
Auflagerpfanne zu Komponenten eines Ventiltriebes zu spritzen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es ist in der Ventilsteuerungstechnik
bei Motoren wohl bekannt, einen Ventiltrieb mit einer gewölbten Auflagerpfanne,
z. B. einer Kugelbolzenaufnahme an einem Schlepphebel oder einer
Pfanne für die
Stößelstange
an einem Kipphebel, zu versehen. Die Auflagerpfanne kann mit einer
Schmierölquelle
in Verbindung stehen und eine Öffnung
umfassen, um Öl
aus der Pfanne durch deren Kuppel zu spritzen, um zugehörige Komponenten
des Ventilmechanismus zu schmieren. Bei einem Schlepphebel kann beispielsweise
eine Ventilspieleinstellvorrichtung als eine Drehachse fungieren,
um die herum der Ventilstößel durch
den Nocken einer Nockenwelle angetrieben wird, um ein zugehöriges Ventil
eines Motor zu öffnen
oder zu schließen.
Die Schmierung des Nockens und des Nockenstößels kann so erfolgen, dass Öl von der
Ventilspieleinstellvorrichtung durch eine Öffnung in einer Auflagerpfanne
des Schlepphebels in das Nockenwellengehäuse hinein gespritzt wird, wo
es den Nocken, den Ventilstößel und
das Ventilbetätigungsdruckstück des Schlepphebels
schmiert.
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Bei der derzeit üblichen Verwendung von Rollenstößeln ist
es möglich,
die den Nockenstößeln zugeführte Schmiermittelmenge
zu verringern, und daher die Energiemenge zu reduzieren, die von
der Ölpumpe
benötigt
wird, um Schmiermittel in den Motor zu pumpen. Um dies auf möglichst
wirkungsvolle Art zu erreichen, ist ein Schmiermitteldurchgang notwendig,
der mit Blick auf eine einfache und genaue Fertigung konstruiert
ist und so angeordnet ist, dass Schmiermittel direkt auf die Oberfläche des
Rollenstößels, vorzugsweise
in der Nähe
von dessen Berührungslinie
mit dem zugehörigen
Nocken, gerichtet wird. Ein Kipphebel wie vorstehend beschrieben
ist in der
DE 196
24 413 A1 offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Ventiltrieb, z. B. einen Schlepp- oder einen Kipphebel, bei welchem ein
einzigartiger Schmiermitteldurchgang durch die Kuppel einer im Allgemeinen
sphärischen Auflagerpfanne
vorgesehen ist. Der Schmiermitteldurchgang kann in dem Präge- oder
Pressverfahren zum Formen eines Ventiltriebs geformt werden, in welchem
der Schmiermitteldurchgang durch ein Einstechverfahren durch zwei
zusammenwirkende Formwerkzeuge erzeugt wird. Die Formwerkzeuge können in
die Formwerkzeuge, welche den Ventiltrieb formen, integriert sein,
wie es für
die Genauigkeit und Effizienz der Herstellung bevorzugt wird. Die Formwerkzeuge
könnten
jedoch auch getrennt hergestellt werden, zur Verwendung in einer
Auflagerpfanne von einer beliebigen geeigneten Kugelpfanne.
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Der Durchgang umfasst einen invertierten
Innenkanal, der in einer im Allgemeinen sphärischen unteren Ausnehmung
der Pfanne ausgebildet ist, und weist nach oben zusammenlaufende
Seiten auf, die sich an einem Punkt treffen und vorzugsweise einen gebogenen
Rand besitzen. Der Innenkanal ist mit einem Außenkanal verbunden, der an
der gewölbten oberen
Fläche
der Pfanne ausgebildet ist und nach unten zusammenlaufende Seiten
aufweist, die sich in einer Senke treffen und vorzugsweise eine
gekrümmte
untere Fläche
besitzen. Die Spitze und die Senke sind an benachbarten Enden der
inneren und äußeren Kanäle verbunden,
um eine eingeschränkte Öffnung mit
einem oberen Rand, der durch die Spitze des Innenkanals gebildet
wird, und einem unteren Rand, der durch die Senke des Außenkanals
gebildet wird, zu bilden, sodass die eingeschränkte Öffnung die Kanäle verbindet,
um einen durchgehenden Schmiermitteldurchgang zu bilden.
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Der Durchgang wird durch zwei Formwerkzeuge
geformt, von denen eine von unten hochgehoben wird, um den invertierten
Innenkanal zu bilden und die zweite von oben abgesenkt wird, um
den verbindenden Außenkanal
zu formen. Die Spitzen- und Senkenabschnitte der Formwerkzeuge sind
etwas überlappt
und stehen an ihren benachbarten Enden in Eingriff, um das Metall
in einem Verfahren ohne Butzenbildung einzustechen, oder eigentlich
zu scheren, um die eingeschränkte Öffnung zwischen den
Kanälen
zu formen. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt diese Öffnung eine
Gestalt ähnlich der
einer Ringpfanne mit gekrümmten
oberen und unteren Seiten, die zu im Allgemeinen spitzen und unterbrochenen,
seitlich beabstandeten Spitzen oder Rändern führen. Für die Fertigstellung der Öffnung wird
sie vorzugsweise aufgeweitet, indem ein Aufweitungswerkzeug eingesetzt
wird, um deren Gestalt wie gewünscht
zu verändern,
und das verwendet werden kann, um die Ränder der Öffnung zu glätten und
zu kompaktieren. Somit kann die fertig gestellte Öffnung rund
oder länglich
sein oder jede beliebige andere eckige oder gekrümmte Gestalt aufweisen.
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Bei einem Schlepphebelmechanismus
kann insbesondere der Senkenabschnitt des verbindenden Außenkanals
einen Boden aufweisen, der anfangs parallel zur Spitze des Innenkanals
verläuft
und dann schräg
nach oben in der Richtung des äußeren Ölstromes
ansteigt, um das Öl
an eine gewünschte Stelle
an der Außenseite
eines Rollenstößels oder
eines anderen Nockenstößels zu
führen.
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Diese und andere Merkmale der Erfindung werden
anhand der folgenden Beschreibung bestimmter spezieller Ausführungsformen
zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Querschnittsansicht durch einen Abschnitt eines Motors mit obenliegender
Nockenwelle, umfassend einen Schlepphebel-Ventiltrieb mit einer
erfindungsgemäßen Schmierungseinrichtung;
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2 eine
Querschnittsansicht durch den Schlepphebel von 1;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
Auflagerpfannen-Abschnitts
des Schlepphebels von 2,
welche den Aufbau des ausgebildeten Schmiermitteldurchgangs zeigt;
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4 eine
Unteransicht der Druckbolzen-Ausnehmung von der Linie 4--4 der 3;
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5 eine
vergrößerte Querschnittsansicht von
der Linie 5--5 der 3,
die den inneren Aufbau des invertierten Innenkanals und die benachbarte Öffnung veranschaulicht;
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6 eine
vergrößerte Querschnittsansicht von
der Linie 6--6 der 3,
die den äußeren Aufbau des
verbindenden Außenkanals
und die benachbarte Öffnung
veranschaulicht;
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7 eine
vergrößerte Draufsicht
von der Linie 7--7 der 3,
die den Aufbau des Außenkanals und
die benachbarte Öffnung
veranschaulicht;
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8 eine
Querschnittsansicht ähnlich
der 5, die jedoch eine
alternative Ausführungsform der
aufgeweiteten Öffnung
zwischen den Kanälen veranschaulicht,
wobei die Öffnung
im Allgemeinen kreisrund ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf
die Zeichnungen im Detail wird eine beispielhafte Anwendung der
Erfindung auf einen Schlepphebel-Ventiltrieb
offenbart. In 1 bezeichnet
die Ziffer 10 im Allgemeinen einen Motor mit obenliegender
Nockenwelle, mit einem Zylinderkopf 12, umfassend einen Einlass
oder einen Auslass 14, der von einem Ventil 16 gesteuert
wird, welches durch eine Feder 18 vorgespannt ist.
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Das Ventil 16 besitzt einen
Schaft, der mit einem Druckstück
oder Steg 20 von einem Schlepphebel 22 im Eingriff
steht und einen Rollenstößel 24 trägt, welcher
eine äußere Oberfläche 26 aufweist, die
mit einem zugehörigen
Nocken 28 einer Nockenwelle 30 in Eingriff steht.
Der Zylinderkopf
12 trägt eine
hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung 32 mit einem
gerundeten Ende 34, an welchem eine Auflagerpfanne 36 des
Schlepphebels sitzt.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf
die 2–7 umfasst der Schlepphebel 22 einen
Körper 38,
der vorzugsweise durch Stanzen oder Formen eines Metallzuschnittes
gebildet wird. Der Körper 38 umfasst
beabstandete Seitenwände 40,
die einen Bolzen 41 tragen, welcher die Rolle 24 trägt. Die Wände 40 sind
an gegenüberliegenden
Enden durch erste bzw. zweite quer verlaufende Stege 20, 42 verbunden.
Der Steg 20 bildet, wie vorstehend erwähnt ein Druckstück zur Betätigung des
Schafts des Ventils 16. Der Steg 42 an dem gegenüber liegenden Ende
des Schlepphebels umfasst die Auflagerpfanne 36, die als
eine aufgerichtete Kuppel 44 ausgebildet ist. Die Kuppel
umfasst eine im Allgemeinen sphärische
untere Ausnehmung 46 und eine gewölbte obere Fläche 48,
im Allgemeinen benachbart zu dem Nocken des Schlepphebels, der in
der Oberfläche 26 eingreift.
Die Kuppel 44 ist mit einem Schmiermitteldurchgang versehen,
der im Allgemeinen mit der Ziffer 50 bezeichnet wird und
am besten in den 3–7 dargestellt ist.
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Der Durchgang 50 umfasst
wahlweise einen im Allgemeinen zylindrischen Vorratsraum 52,
der sich von der unteren Ausnehmung 46 der Pfanne 36 nach
oben erstreckt und in einen invertierten Innenkanal 54 übergeht.
Der Kanal 54 ist nach unten zu dem Vorratsraum 52 und
zu der benachbarten Ausnehmung 46, von welcher der Kanal 54 durch
eine Öffnung
(nicht gezeigt) in dem Ende 34 der Ventilspielausgleichseinrichtung
mit dem Schmiermittel versorgt wird, offen. Der Kanal 54 umfasst
des Weiteren nach oben zusammenlaufende Seiten 56, wie in 5 ersichtlich, die sich
an einer Spitze 58 treffen, die vorzugsweise in einer gekrümmten Form
gebogen ist. Die Spitze 58 erstreckt sich horizontal, wie in 3 gezeigt, obwohl ihre Betriebsstellung
in einem Motor eine andere Stellung sein kann als eine horizontale,
und die Spitze erstreckt sich zu einem inneren Rand 60.
Der Durchgang 50 umfasst des Weiteren einen verbindenden
Außenkanal 62,
der in der gewölbten
oberen Fläche 48 ausgebildet
ist und nach unten zusammenlaufende Seiten 64 aufweist,
wie in 6 dargestellt.
Die Seiten 64 treffen sich an einer Senke 66,
die vorzugsweise in einer gekrümmten Form
ausgebildet ist und sich zu einem äußeren Rand 68 erstreckt,
der an dem inneren Rand 60 der Spitze 58 ausgerichtet
ist.
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Wie am besten aus 3 ersichtlich, sind der invertierte Innenkanal 54 und
der verbindende Außenkanal 62 an
dem inneren Rand 60 des Innenkanals und dem benachbarten äußeren Rand 68 des Außenkanals
durch eine eingeschränkte Öffnung 70 verbunden.
Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, ist der obere
Rand der Öffnung 70 durch
die Spitze 58 des Innenkanals gebildet, und ihr unterer
Rand ist durch die Senke 66 des Außenkanals gebildet. Die Öffnung 70 weist
vorzugsweise eine nicht runde Form von zwei unterbrochenen Bögen auf,
die an seitlichen Enden in spitzen oder leicht gerundeten Enden 72 verbunden
sind. In der Darstellung ist die Öffnung 70 in ihrem
roh geformten Zustand oder ihrer Rohform gezeigt.
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Unter Bezugnahme insbesondere auf 3 ist anzumerken, dass die
untere Fläche
oder Senke 66 des Außenkanals 62 einen
kleinen Ansatz 74 unmittelbar neben dem äußeren Rand 68 des
Kanals umfasst. Es ist vorgesehen, dass dieser Ansatz in einem nachfolgenden
Weitungsschritt zu entfernen ist. Ein benachbarter erster Abschnitt 76 der
Senke nahe dem äußeren Rand 68 und
des Ansatzes 74 ist im Allgemeinen parallel zu der horizontalen
Spitze 58 des Innenkanals 54 ausgerichtet. Ein
zweiter Abschnitt 78 der Senke, außen neben dem ersten Abschnitt 76,
steigt leicht schräg
nach oben, und ein dritter Abschnitt 80 steigt steiler
nach oben. Die ansteigenden Abschnitte der Senke leiten das Schmiermittel,
welches die Öffnung 70 in
einem Winkel nach oben zu der äußeren, mit
dem Nocken des zugehörigen
Nockenstößels 24 in
Eingriff stehenden Oberfläche 26 hin,
durchläuft,
um den Nockenstößel und
den zugehörigen
Nocken zu schmieren, und durch den entstehenden Sprühnebel das
Druckstück
oder den Steg 20, die/der das Ventil 16 treibt,
zu schmieren.
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Um bei der Fertigung Schlepphebel
mit einem vorstehend beschriebenen Schmiermitteldurchgang zu bilden,
wird der Durchgang 70 durch einen so genannten Einstechvorgang
durch ein Formwerkzeug-Paar (nicht gezeigt) gebildet. Für eine effiziente und
genaue Herstellung können
die Formwerkzeuge als Teil der für
die Bildung des Schlepphebel-Körpers verwendeten
Formwerkzeuge hergestellt sein. Bei der Verwendung wird eines der
Formwerkzeuge nach oben in die untere Ausnehmung gepresst, um den
Vorratsraum 52 und den Innenkanal 54 mit seiner
bogenförmigen
Spitze 58 zu formen. Zugleich wird die andere Form nach
unten gegen die Kuppel 44 gepresst, um den Außenkanal 62 zu
bilden, der wie abgebildet eine mehr oder weniger dreieckige Gestalt
aufweist. Die Formwerkzeuge werden gleichzeitig gegen die Kuppel
des Schlepphebels bewegt und sind etwas überlappt, wobei sie an den
inneren und äußeren Rändern 60, 68 aneinander
reiben, was genügt,
um die Öffnung 70 zu
bilden, ohne dass lose Materialbutzen zurückbleiben, die danach von dem Teil
entfernt werden müssen.
Beim Zurückziehen
der Formwerkzeuge werden die Öffnung
und die verbindenden Kanäle
ausgebildet, wie in den 1–6 der Zeichnungen gezeigt.
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Um die Fertigstellung des Schmiermitteldurchgangs
abzuschließen,
umfasst das Verfahren vorzugsweise einen letzten Schritt des Weitens
der Öffnung 70.
Der Weitungsschritt wird bewerkstelligt, indem ein Aufwei tungswerkzeug
(nicht gezeigt) in die Öffnung
eingesetzt wird, das die scharfen Ränder der Öffnung zwingt, geringfügig zu expandieren,
während
sie geglättet
werden. Das Aufweitungswerkzeug kann jede beliebige gewünschte Gestalt
haben, z. B. kreisrund, eiförmig
oder, wenn gewünscht,
eckig, um eine endgültige
Gestalt der Öffnung
bereitzustellen, welche durch die oberen und unteren Ränder der
benachbarten Kanäle 54, 62 gebildet
wird.
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8 veranschaulicht
eine Form einer aufgeweiteten Öffnung 70 in
dem Schlepphebel 22, in welcher die Öffnung eine im Allgemeinen
kreisrunde Gestalt besitzt. Diese Form der Öffnung wird fertigungstechnisch
wegen der einfachen Wartung der Aufweitungswerkzeuge bevorzugt.
Wenn jedoch gewünscht,
kann eine eiförmige Öffnung, ähnlich jener, die
ursprünglich
durch die zwei unterbrochenen Bögen
gebildet wurde, durch die Verwendung eines speziell für diesen
Zweck geformten Werkzeugs bereitgestellt werden. In jedem Fall erzeugt
die Ausbildung der Öffnung 70 in
einer Rohform durch einen Einstechvorgang zweier gleichzeitig vorgeschobener Formwerkzeuge,
die einander überlappen
und "küssen", die butzenlose Öffnung.
Das Fertigungsverfahren ist sowohl wirtschaftlich als auch in der
Lage, reproduzierbar genaue Öffnungen
herzustellen, die eine kontrollierte geringe Größe aufweisen können. Kleinere Öffnungen
sind nützlich,
um die Schmiermittelmenge zu steuern, die beim Betrieb eines zugehörigen Motors
durch die Öffnungen
tritt, und den notwendigen Ölstrom
von der zugehörigen
Pumpe in einem gewünschten
minimalen Bereich, der unnötige Pumpverluste
verringert, aufrecht zu erhalten.
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Der Schmiermitteldurchgang der vorliegenden
Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben, in welcher der Kanal eine verbindende Spitze und eine
verbindende Senke umfasst, von denen jede zusammenlaufende Seiten
aufweist, die sich mit bogenförmigen Gestalten
treffen. Selbstverständlich
können
jedoch auch andere als bogenförmige
Gestalten in der Spitze und der Senke der verbindenden Kanäle ausgebildet
sein, beispielsweise viereckig, dreieckig und verschiedene Gestalten
von Kurvenformen. Somit können Öffnungen 70 von
jeder beliebigen Gestalt in der Erfindung verwendet und gemäß der Erfindung
hergestellt werden und sind als innerhalb des Schutzbereiches der
Erfindung befindlich zu betrachten.
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Währen
die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es klar, dass zahlreiche Änderungen innerhalb der Einschränkungen
der als Anlage angefügten
Ansprüche
gemacht werden könnten. Demgemäß ist vorgesehen,
dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen
zu beschränken
ist, sondern den vollen durch den Wortlaut der folgenden Ansprüche zugelassenen
Schutzbereich besitzt.