EP1253296A2 - Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder - Google Patents

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EP1253296A2
EP1253296A2 EP02005184A EP02005184A EP1253296A2 EP 1253296 A2 EP1253296 A2 EP 1253296A2 EP 02005184 A EP02005184 A EP 02005184A EP 02005184 A EP02005184 A EP 02005184A EP 1253296 A2 EP1253296 A2 EP 1253296A2
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EP
European Patent Office
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spring
radii
valve
disc spring
cover
Prior art date
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Withdrawn
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EP02005184A
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English (en)
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EP1253296A3 (de
Inventor
Klaus Dr.-Ing. Gebauer
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TRW Deutschland GmbH
Original Assignee
TRW Deutschland GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/16—Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops
    • B21D53/20—Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops washers, e.g. for sealing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/32—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for rotating lift valves, e.g. to diminish wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a between the base body and the lid one Valve turning device of an internal combustion engine arranged disc spring, whose contact surfaces to the base body and / or rounded to the lid with radii that are tangential pass into the spring surfaces.
  • Valves as highly stressed engine elements only reach when using the best and most precise machining a sufficient lifespan. It is from the valve alone Mastery of all valve difficulties, however, not always possible.
  • the special valve difficulties include one uneven heating of the valve head, warpage and Leakage as well as high temperature corrosion and Combustion residues in the warmest places. In particular in large engines, these difficulties are attempted to fix that a special valve rotating devices Valve rotation is forced during operation.
  • Valve rotators are minor constructive differences in being able to rotate the Valves both during opening and during the closing movement.
  • the devices have one basic body each, with several, in Pockets oriented circumferentially with the plane of rotation inclined rolling element raceways is provided.
  • a pocket becomes a tangentially acting coil spring Steel ball pressed against the upper end of the sloping track. It is supported on the inner or outer edge of the body a disc spring from which to initiate the Valve spring forces engage a cover.
  • opening the valve becomes a supported on the inner edge of the base body Disc spring flattened due to the increasing valve spring force. In doing so, it loads the pockets in the body located balls, forcing them to roll on their sloping tracks and rolls itself on the balls.
  • the invention has for its object a method for the manufacture of a disc spring for use in To create valve turning devices to their manufacturing simplify and improve their training. In particular should flow evenly from the spring surface into the Radius secured and also the height of the disc spring very are strictly observed so that rework is largely be avoided.
  • the invention solves this problem with the characterizing features of claim 1.
  • the method according to the invention allows the very important total height with the radii to be produced in one operation.
  • the run-in from the spring surface into the respective radius at the contact surfaces is now absolutely tangential, which was not previously the case. Especially when necessary reworking, inadmissible edges often occurred. It is ensured that the radii are always sufficiently large and move approximately in the area of the sheet thicknesses. In order not to lose unnecessary support or contact area, the contact point of the spring can be shifted outwards by a suitable choice of the center of the radius and thus of the tools. Both on the outer and on the inner circumference of the blank, which is only necessary to apply the necessary forming forces, is machined after the forming process in the manufacture of the necessary exact diameter.
  • Disc springs produced by the method according to the invention have greater rigidity. This also increases the resistance to a delay in heat treatment.
  • the characteristic curve of the disc spring is only slightly influenced. Previous calculation methods can therefore continue to be used in a slightly modified form.
  • the invention can be used for any plate spring (even with a critical ratio of the inside diameter to the outside diameter Di / Da) and any material thickness.
  • the radii R are incorporated into the die parts, namely the upper part 1 and lower part 2 for producing the plate spring blank 3 in the region of the contact surfaces of the spring with other components.
  • the outside diameter of the blank is marked D Ra and the inside diameter D Ri .
  • the finished dimensions Da and Di of the plate spring 3 shown in FIG. 2 with the spring surfaces 3a and 3b result from a further working step.
  • the completion is machined, e.g. B. by turning, whereby to ensure a tangential entry of the radius R into the spring surfaces must not be processed further than the radius apex.
  • the contact surfaces of the spring with other components are designated 4 and 5.
  • the letters r in the finished product are only used for rounding off to remove undesired sharp edges. These are machined in a separate operation.

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Abstract

Zur Herstellung von Tellerfedern insbesondere für den Einsatz bei Ventildrehvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen wird ein Arbeitsverfahren vorgeschlagen, wonach die Radien an den Kontaktflächen der Federn mit ihren tangentialen Einläufen in die Federflächen spanlos angeformt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer zwischen dem Grundkörper und dem Deckel einer Ventildrehvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Tellerfeder, deren Kontaktflächen zum Grundkörper und/oder zum Deckel mit Radien abgerundet sind, die tangential in die Federflächen übergehen.
Ventile als hochbeanspruchte Motorenelemente erreichen nur bei Verwendung bester und präziser Bearbeitung eine ausreichende Lebensdauer. Allein vom Ventil her ist die Beherrschung aller Ventilschwierigkeiten jedoch nicht immer möglich. Zu den besonderen Ventilschwierigkeiten gehören eine ungleichmäßige Erwärmung des Ventilkopfes, Verzug und Undichtigkeit sowie Hochtemperaturkorrosion und Verbrennungsrückstände an den wärmsten Stellen. Insbesondere bei Großmotoren wird versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu beheben, daß durch spezielle Ventildrehvorrichtungen eine Drehung der Ventile während des Betriebes erzwungen wird.
Ventildrehvorrichtungen sind bei geringfügigen konstruktiven Unterschieden in der Lage, eine Drehung der Ventile sowohl während des Öffnungsvorgangs als auch während der Schließbewegung auszuführen. Die Vorrichtungen haben jeweils einen Grundkörper, der mit mehreren, in Umfangsrichtung orientierten Taschen mit zur Drehebene geneigten Wälzkörperlaufbahnen versehen ist. In jeder Tasche wird durch eine tangential wirkende Schraubenfeder eine Stahlkugel an das obere Ende der schrägen Laufbahn gedrückt. Auf dem Innen- oder Außenrand des Grundkörpers stützt sich eine Tellerfeder ab, über die zur Einleitung der Ventilfederkräfte ein Deckel greift. Beim Öffnen des Ventils wird eine sich auf dem Innenrand des Grundkörpers abstützende Tellerfeder durch die ansteigende Ventilfederkraft abgeflacht. Dabei belastet sie die in den Taschen des Grundkörpers befindlichen Kugeln, zwingt sie zum Abrollen auf ihren schrägen Laufbahnen und rollt selbst auf den Kugeln ab. Ihre so erzeugte Drehbewegung entspricht dem doppelten Rollweg einer Kugel. Bei schließendem Ventil tritt eine Entlastung der sich auf dem Außenrand des Grundkörpers abstützenden Tellerfeder und damit der Kugeln ein, die dann ohne zu rollen durch die Tangentialfedern wieder in ihre Ausgangslage zurückgeschoben werden.
Während die Tellerfeder bei einer Vorrichtung zum Drehen des Ventils während der Öffnungsbewegung als Kraftübersetzer wirkt, ist diese bei einer Vorrichtung zum Drehen des Ventils während des Schließhubes ein Arbeitsspeicher, der seinen Arbeitsinhalt während des Schließhubes an die Kugeln abgibt und damit die Roll- und Drehbewegung ermöglicht.
Bei den bisher verwendeten Tellerfedern ist es ein bekanntes Problem, die Kontaktflächen zum Grundkörper oder zum Deckel abzurunden und hierfür Radien und einen notwendigen gleichförmigen Einlauf in diese Radien vorzusehen. Üblicherweise werden die Radien in einem besonderen Fertigungsabschnitt angedreht oder angeschliffen, was immer mit der Ausbildung einer Kante verbunden ist. Diese Kante führt zu Verschleiß an der entsprechenden Gegenfläche.
Bei der Herstellung der Tellerfeder wurden bisher zunächst die Federhöhe hergestellt und anschließend die Radien angebracht. Abschließend konnte die Feder wärmebehandelt werden. Fehler aus dem Anstellen, Abweichungen bei den Radien und auch Streuungen in der Materialstärke führten zu Abweichungen von der Sollhöhe. Vielfach wurden Radien abschließend erneut bearbeitet, um die Höhe einzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder für den Einsatz in Ventildrehvorrichtungen zu schaffen, um deren die Fertigung zu vereinfachen und deren Ausbildung zu verbessern. Insbesondere soll ein gleichmäßiger Verlauf aus der Federfläche in den Radius gesichert und zusätzlich die Höhe der Tellerfeder sehr genau eingehalten werden, so daß Nacharbeiten weitgehend vermieden werden. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung der sehr wichtigen Gesamthöhe mit den Radien in einem Arbeitsgang. Der Einlauf aus der Federfläche in den jeweiligen Radius an den Kontaktflächen erfolgt nun absolut tangential, was bisher nicht der Fall war. Vor allem bei notwendigen Nacharbeiten kam es häufig zu unzulässigen Kanten.
Es ist gesichert, daß die Radien immer ausreichend groß sind und sich etwa im Bereich der Blechstärken bewegen. Um nicht unnötig an Auflage- oder Kontaktfläche zu verlieren, kann durch eine geeignete Wahl des Radienmittelpunktes und damit der Werkzeuge der Kontaktpunkt der Feder nach außen verlagert werden.
Sowohl am äußeren als auch am inneren Umfang des Rohlings befindliches Material, welches nur zum Aufbringen der notwendigen Umformkräfte notwendig ist, wird nach dem Umformprozeß bei der Herstellung des notwendigen Genaudurchmessers spanabhebend abgearbeitet.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Tellerfedern weisen eine größere Steifigkeit auf. Damit steigt auch der Widerstand gegen einen Verzug bei der Wärmebehandlung.
Die Kennlinie der Tellerfeder wird nur unwesentlich beeinflußt. Bisherige Rechenverfahren können daher in leicht abgewandelter Form weiter verwendet werden. Die Erfindung ist für jede Tellerfeder (auch bei einem kritischen Verhältnis vom Innendurchmesser zum Außendurchmesser Di/Da) und jeder Materialstärke anwendbar.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:
Figur 1
einen Tellerfederrohling mit Innen- und Außendurchmessern sowie die Ober- und Unterhälften eines Gesenks zur Herstellung der Feder und
Figur 2
eine Schnitthälfte durch eine fertige Tellerfeder.
In die Gesenkteile, nämlich Oberteil 1 und Unterteil 2 zur Herstellung des Tellerfederrohlings 3 sind im Bereich der Kontaktflächen der Feder zu anderen Bauteilen die Radien R eingearbeitet. Der Außendurchmesser des Rohlings ist mit DRa und der Innendurchmesser DRi gekennzeichnet.
Durch einen weiteren Arbeitsschritt ergeben sich die Fertigmaße Da und Di der mit der Figur 2 dargestellten Tellerfeder 3 mit den Federflächen 3a und 3b. Die Fertigstellung erfolgt spanabhebend, z. B. durch Drehen, wobei zur Gewährleistung eines tangentialen Einlaufs des Radius R in die Federflächen nicht weiter als bis zum Radiusscheitelpunkt abgearbeitet werden darf. Die Kontaktflächen der Feder zu anderen Bauteilen sind mit 4 und 5 bezeichnet. Mit den Buchstaben r sind bei dem Fertigprodukt lediglich Abrundungen zum Beseitigen unerwünschter scharfer Kanten gekennzeichnet. Diese werden in einem gesonderten Arbeitsgang spanabhebend ausgebildet.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung einer zwischen dem Grundkörper und dem Deckel einer Ventildrehvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Tellerfeder, deren Kontaktflächen zum Grundkörper und/oder zum Deckel mit Radien abgerundet sind und tangentiale Übergänge zu den Federflächen aufweisen,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R) mit ihren tangentialen Einläufen in die Federflächen (3a, 3b) spanlos angeformt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spanlose Anformen der Radien und das Aufstellen der Feder in ihre Tellerform in einem Arbeitsgang ausgeführt werden.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gesenk (1, 2), in dessen Ober- (1) und Unterteil (2) die Radien für die Kontaktflächen (4, 5) eingearbeitet sind.
  4. Zwischen Grundkörper und Deckel einer Ventildrehvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine angeordnete Tellerfeder (3) dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (4, 5) der Feder zum Grundkörper und/oder zum Deckel mit spanlos angeformten Radien (R) mit tangentialen Einläufen in die Federflächen (3a, 3b) versehen sind.
EP02005184A 2001-04-24 2002-03-08 Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder Withdrawn EP1253296A3 (de)

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DE10120183A DE10120183A1 (de) 2001-04-24 2001-04-24 Verfahren zur Herstellung einer Tellerfeder

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EP1253296A3 EP1253296A3 (de) 2004-04-21

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