EP1357257B1 - Hebelartiger Nockenfolger aus Blech - Google Patents

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EP1357257B1
EP1357257B1 EP03003714A EP03003714A EP1357257B1 EP 1357257 B1 EP1357257 B1 EP 1357257B1 EP 03003714 A EP03003714 A EP 03003714A EP 03003714 A EP03003714 A EP 03003714A EP 1357257 B1 EP1357257 B1 EP 1357257B1
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cam follower
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guide cheeks
region
narrow
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Robert Kamm
Reinhard Ammon
Hubert Geus
Wolfgang Mayer
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F01L1/185—Overhead end-pivot rocking arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/181—Centre pivot rocking arms
    • F01L1/182—Centre pivot rocking arms the rocking arm being pivoted about an individual fulcrum, i.e. not about a common shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2101—Cams
    • Y10T74/2107—Follower

Definitions

  • the invention relates to a lever-like cam follower made of sheet metal, in particular for a valve train of an internal combustion engine, with two parallel, connected by a crossbar side walls, wherein a bottom of the crossbar at one end has a facility for at least one gas exchange valve, which system by running parallel to the side walls Guide cheeks is limited.
  • Such a cam follower is considered from the considered generic DE 100 30 341 A1 out. This is also made of sheet metal and is optimized in the region of the valve stem support in terms of its width and weight. When installing such a cam follower in the internal combustion engine, it can still, despite all measures proposed there Space problems come. Furthermore, it should be noted that its mass moment of inertia is too high due to a still too large, undesirable mass accumulated away from the pivot point.
  • the object of the invention is therefore to provide a cam follower of the type described, in which the cited disadvantages are eliminated by simple means.
  • this object is achieved in that the cam follower is narrower at one end than over its remaining extent, at least in this section the side walls a smaller average wall thickness than immanent over its further length, which wall thickness at least in this area of end faces the side walls continuously increases in the direction of the crossbar.
  • a thickness of the guide cheeks may be smaller than the average wall thickness in the region of the narrow one end or substantially correspond.
  • cam follower which is further optimized in terms of its space. Its minimum width in the region of the valve stem support is ultimately determined by the thickness of the valve stem and the thickness of the mutually adjacent guide cheeks of the cam follower or by the distance of the outer surfaces of the side walls in this area.
  • valve stem support is conveniently prepared in the abovementioned embossing extrusion or by cold forging, as or similar to that described in the introduction DE 100 30 341 A1 listed.
  • material from their outsides is additionally used; This is done after bending the side walls and optionally using a partially thickened board.
  • the BlechnockenDeer as such may be made of tape or solid material. Thought here is first and foremost on sheet steel, but it is also conceivable training from other familiar to the expert sheet types.
  • the narrow one end of the cam follower is formed from a gradually tapering section.
  • This embodiment is easy to implement in terms of manufacturing technology and prevents cracking in the transition region. It is also conceivable, however, to make the narrow one end as a stepped heel.
  • the narrow one end in a longitudinal section of equal width, the guide cheeks extend parallel to outer surfaces of the side walls. This has manufacturing advantages. It is also conceivable, however, to form the narrow one end as a whole tapering to a point.
  • the length of the narrow-held portion of the cam follower and the narrowest possible guide cheeks and side walls in the guide cheek section optimizes the skilled artisan by appropriate calculation methods until, with sufficient rigidity, etc. Optimum lightweight construction is given in this area.
  • a particularly important feature of the invention is that the guide cheeks are integrally connected to and extend away from the underside of the crossbeam, their outsides being clearly engaged against outer surfaces of the sidewalls in the region of the one end.
  • the guide cheeks are formed from the material of the soil and are clearly not seen as an extension of the side walls. This has, as already described in the introduction, production and installation space technical advantages.
  • the guide cheeks are formed as separate components that do not originate at least from the bottom of the crossbar at least.
  • the guide cheeks can be attached by suitable fastening methods such as welding, gluing or positive mounts to the bottom.
  • the proposed cam follower should in particular consist of a lightweight material such as sheet metal. It is also conceivable, however, to create a cam follower with the described design, which is produced by casting or casting.
  • the figures show a cam follower 1 of a valve drive of an internal combustion engine designed here as a drag lever and made of sheet metal.
  • the cam follower 1 has two parallel side walls 3a, 3b which are connected by a transverse bar 2. In cross section, the cam follower 1 forms an upwardly open U-profile.
  • a bottom 4 of the cam follower 1 has at one end 5 a system 6 for a gas exchange valve.
  • the system 6 is bounded on both sides by guide cheeks 7a, 7b.
  • FIG. 2b discloses that the side walls 3a, 3b in the direction of one end 5 in a gradually tapered portion 9 pass.
  • This section 9 closes, as well as in Figure 2c shown, a longitudinal portion 10 of equal width.
  • the end 5 is thus kept much narrower than the remaining cam follower 1.
  • the guide cheeks 7a, 7b are applied. How out FIG. 2b As can be seen, these run indented to the side walls 3a, 3b and have a smaller thickness D F than the side walls 3a, 3b. It is particularly advantageous if this thickness D F is smaller than an average wall thickness D SM of the side walls 3 a, 3 b in the region of the narrow one end 5.
  • FIG. 3b disclosed as mentioned, that the guide cheeks 7a, 7b are clearly indented to the side walls 3a, 3b formed, so that at least in the region of this bottom 4 only very little space is needed.
  • a drag lever as a cam follower 1. Conceivable and provided, however, are equally swinging and rocker arms.
  • the graphically disclosed U-profile does not have to be present for the cross-section of the cam follower 1; it may also have an H-shaped or similar profile or may merely be U-shaped.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen hebelartigen Nockenfolger aus Blech, insbesondere für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit zwei parallelen, durch einen Querbalken verbundenen Seitenwänden, wobei eine Unterseite des Querbalkens an einem Ende eine Anlage für wenigstens ein Gaswechselventil hat, welche Anlage durch parallel zu den Seitenwänden verlaufende Führungswangen begrenzt ist.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Ein derartiger Nockenfolger geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 100 30 341 A1 hervor. Dieser besteht ebenfalls aus Blech und ist im Bereich dessen Ventilschaftauflage hinsichtlich seiner Breite und seines Gewichts optimiert. Bei Einbau eines derartigen Nockenfolgers in die Brennkraftmaschine kann es jedoch trotz aller dort vorgeschlagenen Maßnahmen immer noch zu Bauraumproblemen kommen. Des weiteren ist festzustellen, daß auch dessen Massenträgheitsmoment durch eine nach wie vor zu große, unerwünscht angehäufte Masse entfernt vom Schwenkpunkt zu hoch ist.
  • Gerade bei Vier- oder Fünfventiltechnik allein oder in Verbindung mit sehr geringen Zylinderabständen ist dem Motorenbaufachmann klar, daß eine weitere Optimierung der Nockenfolger zumindest im Bereich deren Ventilschaftauflage notwendig ist, um die vorhandenen Bauraumprobleme zu lösen.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nockenfolger der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die zitierten Nachteile mit einfachen Mitteln beseitigt sind.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Nockenfolger an dem einen Ende schmaler als über dessen restliche Erstreckung ausgebildet ist, wobei wenigstens in diesem Abschnitt den Seitenwänden eine geringere mittlere Wanddicke als über deren weitere Länge immanent ist, welche Wanddicke zumindest in diesem Bereich von Stirnseiten der Seitenwände in Richtung zu dem Querbalken kontinuierlich zunimmt. Dabei kann eine Dicke der Führungswangen kleiner als die mittlere Wanddicke im Bereich des schmalen einen Endes sein oder dieser im wesentlichen entsprechen.
  • Hierdurch liegt ein Nockenfolger vor, der weiter hinsichtlich seines Bauraums optimiert ist. Dessen minimale Breite im Bereich der Ventilschaftauflage ist letztendlich durch die Dicke des Ventilschafts und die Dicke der beidseitig angrenzenden Führungswangen des Nockenfolgers bzw. durch den Abstand der Außenflächen der Seitenwände in diesem Bereich determiniert.
  • Durch die schmale Ausbildung des Nockenfolgers an seinem einen Ende in Verbindung mit den -einfach gesagt- dünner als die Seitenwände ausgebildeten Führungswangen liegt ein Nockenfolger vor, dessen Massenträgheitsmoment weiter verringert ist und welcher wenigstens im Bereich der Ventilschaftauflage deutlich weniger Bauraum als bisher ausgeführte Nockenfolger benötigt. Gleichzeitig ist er besonders steif ausgebildet und hat, sofern er im Bereich dessen Ventilschaftauflage beispielsweise durch einen Präge-Fließpreßvorgang gefertigt wird, eine hervorragende Festigkeit in diesem Bereich. Aufgrund der kontinuierlich zunehmenden Dicke der Seitenwände zumindest an dem einen Ende werden zudem Quetschfalten im Übergangsbereich zum Querbalken wirkungsvoll vermieden.
  • Es ist klar, daß der Fachmann von Anwendungsfall zu Anwendungsfall die Höhe der Führungswangen, welche ein Abrutschen des Nockenfolgers bei dessen Montage und während der Befeuerung der Brennkraftmaschine verhindern sollen, variiert.
  • Die Ventilschaftauflage wird zweckmäßigerweise in dem o. g. Präge-Fließpreßvorgang bzw. durch Kaltschmieden hergestellt, so oder ähnlich wie in der beschreibungseinleitend genannten DE 100 30 341 A1 aufgeführt. Zur "Ausdünnung" der Führungswangen wird zusätzlich Material von deren Außenseiten benutzt; dies erfolgt nach einem Biegen der Seitenwände und gegebenenfalls unter Verwendung einer partiell verdickten Platine. Der Blechnockenfolger als solcher kann aus Band- oder Vollmaterial hergestellt sein. Gedacht ist hier in allererster Linie an Stahlblech, denkbar ist jedoch auch eine Ausbildung aus anderen dem Fachmann geläufigen Blecharten.
  • Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist es vorgesehen, das schmale eine Ende des Nockenfolgers aus einem sich allmählich verjüngenden Abschnitt herauszubilden. Diese Ausgestaltung ist fertigungstechnisch einfach zu realisieren und verhindert eine Rißbildung im Übergangsbereich. Denkbar ist es jedoch auch, das schmale eine Ende als gestuften Absatz herzustellen.
  • Dadurch, daß gemäß einer zweckmäßigen Konkretisierung der Erfindung das schmale eine Ende in einem Längsabschnitt gleicher Breite ausläuft, erstrekken sich die Führungswangen parallel zu Außenflächen der Seitenwände. Dies hat fertigungstechnische Vorteile. Denkbar ist es jedoch auch, das schmale eine Ende insgesamt spitz zulaufend auszubilden. Die Länge des schmal gehaltenen Abschnitts des Nockenfolgers sowie die möglichst schmalen Führungswangen und Seitenwände im Führungswangenabschnitt optimiert der Fachmann durch geeignete Berechnungsmethoden solang, bis bei ausreichender Steifigkeit etc. ein Optimum an Leichtbau in diesem Bereich gegeben ist.
  • Ein besonders wichtiges Merkmal der Erfindung ist es, daß die Führungswangen einteilig mit der Unterseite des Querbalkens verbunden sind und sich von dieser weg erstrecken, wobei deren Außenseiten deutlich eingerückt gegenüber Außenflächen der Seitenwände im Bereich des einen Endes sind. Somit ist klar, daß die Führungswangen aus dem Material des Bodens gebildet werden und eindeutig nicht als Verlängerung der Seitenwände zu sehen sind. Dies hat, wie beschreibungseinleitend schon aufgeführt, fertigungs- und bauraumtechnische Vorteile.
  • Denkbar ist jedoch auch eine Lösung, bei welcher die Führungswangen als separate Bauteile ausgebildet sind, die zumindest nicht ursprünglich von der Unterseite des Querbalkens ausgehen. Im Falle einer Ausbildung der Führungswangen als separate Elemente können diese durch geeignete Befestigungsverfahren wie Schweißen, Kleben bzw. formschlüssige Halterungen an der Unterseite befestigt werden.
  • Der vorschlagsgemäße Nockenfolger soll insbesondere aus einem Leichtbauwerkstoff wie Blech bestehen. Denkbar ist es jedoch auch, einen urform- bzw. gießtechnisch hergestellten Nockenfolger mit dem beschriebenen Design zu schaffen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
    Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Längsschnitt durch den Nockenfolger;
    Figuren 2a und 2b
    Unteransichten auf den Nockenfolger mit verschiedenartig gestalteten Enden;
    Figur 2c
    Einen nicht erfindungsgemäßen Nockenfolger und
    Figuren 3a, b
    Querschnitte durch den Nockenfolger im Bereich dessen Ventilschaftauflage.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • Die Figuren zeigen einen hier als Schlepphebel ausgebildeten Nockenfolger 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine, der aus Blech besteht. Der Nokkenfolger 1 hat zwei parallele Seitenwände 3a, 3b, die durch einen Querbalken 2 verbunden sind. Im Querschnitt bildet der Nockenfolger 1 ein nach oben offenes U-Profil. Eine Unterseite 4 des Nockenfolgers 1 besitzt an einem Ende 5 eine Anlage 6 für ein Gaswechselventil. Die Anlage 6 ist beidseitig durch Führungswangen 7a, 7b begrenzt.
  • Figur 2b offenbart, daß die Seitenwände 3a, 3b in Richtung zum einen Ende 5 in einen sich allmählich verjüngenden Abschnitt 9 übergehen. An diesen Abschnitt 9 schließt sich, ebenso wie in Figur 2c gezeigt, ein Längsabschnitt 10 gleicher Breite an. Das Ende 5 ist somit deutlich schmaler gehalten, als der restliche Nockenfolger 1.
  • Im Bereich des Längsabschnitts 10 am einen Ende 5 sind die Führungswangen 7a, 7b appliziert. Wie aus Figur 2b hervorgeht, verlaufen diese eingerückt zu den Seitenwänden 3a, 3b und haben eine geringere Dicke DF als die Seitenwände 3a, 3b. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Dicke DF kleiner als eine mittlere Wanddicke DSM der Seitenwände 3a, 3b im Bereich des schmalen einen Endes 5 ist.
  • Die Figuren 2a, b zeigen gegenüber den Seitenwänden 3a, 3b eingerückte Führungswangen 7a, 7b, wohingegen aus Figur 2c Führungswangen 7a, 7b hervorgehen, welche mit ihren Außenseiten 11a, 11b die Außenflächen 12a, 12b der Seitenwände 3a, 3b verlängern.
    • Es wird an dieser Stelle betont, daß die vorteilhafteste Ausgestaltung der Erfindung aus Figur 2b in Verbindung mit Figur 3b hervorgeht. -
  • Aus den Figuren 3a, 3b kann sich der Fachmann entnehmen, daß die Wanddicke DSM der Seitenwände 3a, 3b, ausgehend von Stirnseiten 8a, 8b, in Richtung zu dem Querbalken 2 kontinuierlich zunimmt. Aufgrund einer solchen Designvorgabe lässt sich das Ende 5 des Nockenfolgers 1 besonders vorteilhaft in einem Präge-Fließpreßvorgang (Kaltschmieden) fertigen und hat eine hervorragende Steifigkeit bei sehr geringer Masse und minimalem Massenträgheitsmoment.
  • Die Figur 3b offenbart wie genannt, daß die Führungswangen 7a, 7b deutlich eingerückt zu den Seitenwänden 3a, 3b ausgebildet sind, so daß zumindest im Bereich dieser Unterseite 4 nur äußerst wenig Bauraum benötigt wird.
  • Zeichnerisch dargestellt ist ein Schlepphebel als Nockenfolger 1. Denkbar und vorgesehen sind jedoch gleichermaßen auch Schwing- und Kipphebel. Zudem muss nicht das zeichnerisch offenbarte U-Profil für den Querschnitt des Nokkenfolgers 1 vorliegen, dieser kann auch ein H- oder ähnliches Profil aufweisen oder lediglich U-ähnlich sein.
    • Liste der Bezugszahlen und -zeichen
    • 1
    Nockenfolger
    2
    Querbalken
    3a
    Seitenwand
    3b
    Seitenwand
    4
    Unterseite
    5
    Ende
    6
    Anlage
    7a
    Führungswange
    7b
    Führungswange
    8a
    Stirnseite
    8b
    Stirnseite
    9
    Abschnitt
    10
    Längsabschnitt
    11a
    Außenseite
    11b
    Außenseite
    12a
    Außenfläche
    12b
    Außenfläche
    DSM
    mittlere Wanddicke Seitenwände
    DF
    Dicke Führungswangen

Claims (6)

  1. Hebelartiger Nockenfolger (1) aus Blech, insbesondere für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit zwei parallelen, durch einen Querbalken (2) verbundenen Seitenwänden (3a, 3b), wobei eine Unterseite (4) des Querbalkens (2) an einem Ende (5) eine Anlage (6) für wenigstens ein Gaswechselventil hat, welche Anlage (6) durch parallel zu den Seitenwänden (3a, 3b) verlaufende Führungswangen (7a, 7b) begrenzt ist, wobei die Seitenwände (3a, 3b) eine Wanddicke (DSM) aufweisen, die zumindest im Bereich des Endes (5) von Stirnseiten (8a, 8b) der Seitenwände (3a, 3b) in Richtung zu dem Querbalken (2) kontinuierlich zunimmt, wobei die Führungswangen (7a, 7b) einteilig mit der Unterseite (4) des Querbalkens (2) verbunden sind und sich von dieser weg erstrecken und wobei deren Außenseiten (11a, 11b) deutlich eingerückt gegenüber Außenflächen (12a, 12b) der Seitenwände (3a, 3b) im Bereich des einen Endes (5) sind, wobei zumindest die Führungswangen (7a, 7b) am einen Ende (5) in einem Präge-Fließpressvorgang gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Seitenwände (3a, 3b) an dem einen Ende (5) schmaler als über der restlichen Erstreckung des Nockenfolgers (1) ausgebildet ist, wobei wenigstens im Bereich des schmalen Endes (5) den Seitenwänden (3a, 3b) eine geringere mittlere Wanddicke (DSM) als über deren weitere Länge immanent ist und wobei die Seitenwände (3a, 3b) vor dem wesentlichen Ausbilden der Führungswangen (7a, 7b) orthogonal zu dem Querbalken (2) gebogen werden.
  2. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (DF) der Führungswangen (7a, 7b) kleiner als die mittlere Wanddicke (DSM) im Bereich des schmalen einen Endes (5) ist.
  3. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (DF) der Führungswangen (7a, 7b) der mittleren Wanddicke (DSM) im Bereich des schmalen Endes (5) entspricht.
  4. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmale eine Ende (5) aus einem sich allmählich verjüngenden Abschnitt (9) des Nockenfolgers (1) hervorgeht (Figuren 2b, 2c).
  5. Nockenfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmale eine Ende (5) in einem Längsabschnitt (10) konstanter Breite ausläuft.
  6. Nockenfolger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswangen (7a, 7b) größtenteils oder vollständig in dem Längsabschnitt (10) verlaufen.
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