EP1723317A1 - Hebel für die ventilsteuerung einer kolbenmaschine - Google Patents

Hebel für die ventilsteuerung einer kolbenmaschine

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EP1723317A1
EP1723317A1 EP05745191A EP05745191A EP1723317A1 EP 1723317 A1 EP1723317 A1 EP 1723317A1 EP 05745191 A EP05745191 A EP 05745191A EP 05745191 A EP05745191 A EP 05745191A EP 1723317 A1 EP1723317 A1 EP 1723317A1
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lever
side part
bearing pin
taper
width
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Christof Faria
Frank Himsel
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IHO Holding GmbH and Co KG
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Schaeffler KG
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    • 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
    • F01L1/12—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
    • 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
    • F01L2305/02—Mounting of 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20576—Elements
    • Y10T74/20882—Rocker arms

Definitions

  • the invention relates to a lever for the valve control of a piston engine, preferably for the lift valve control of an internal combustion piston engine, such as a rocker arm, rocker arm or rocker arm, with a roller which is arranged in an intermediate space between two side parts of the lever and on an inside Lever attached bearing pin is mounted.
  • Levers of the type mentioned above are preferably used in stroke valve controls of internal combustion piston engines.
  • a hole for the installation of the bearing pin must be made in each of the side parts such that they lie coaxially with one another. This is usually done in a non-cutting (sheet metal) lever by punching the two lever side parts in opposite directions, the pieces of material released during the punching first being pressed into the roller pocket lying between the two side parts and then being removed from there. This method cannot be used if the sum of the thicknesses of the material pieces removed is greater than the width of the roller pocket in the lever.
  • the invention has for its object to ensure opposing punching for the production of the holes in both side parts of the lever even with such levers that have a width of the roller pocket for constructional reasons, which is smaller than the sum of the thicknesses of both side parts.
  • the invention is based on the finding that the method of opposing punching can be used with such levers on the condition that the sum of the thicknesses of the pieces of material released during punching is smaller than the width of the roller pocket.
  • the invention is therefore based on a lever for the valve control of a piston machine, such as a rocker arm, rocker arm or rocker arm, with a roller provided for support on a rotatable cam, which lies in a roller pocket enclosed by a left and a right side part and is rotatably mounted on a bearing pin mounted in the lever.
  • the wall thickness of the side parts in the area surrounding the later bore for receiving the bearing pin.
  • the wall thicknesses should be reduced so that the width of the roller pocket is equal to or greater than the sum of the locally reduced lever wall thicknesses of the left and right side parts.
  • Such tapering also reduce the width of the side parts compared to the bearing pin.
  • the tapering of the side parts can be carried out using primary, forming or material-removing processes. At the same time, it can advantageously replace the depressions frequently introduced subsequently in known levers for caulking the bearing bolts.
  • the shape of the taper is optional, provided that the maximum permissible thickness of the lever wall thickness in the area of these tapering is not exceeded.
  • provision can be made to incorporate the mentioned tapering of the lever side walls during the manufacture of the raw shape of the lever and to produce it by forming processes.
  • An additional advantage can result from the fact that subsequent hardening of the material causes the base material to solidify.
  • a taper on the outside of the left side part can be paired with a taper on the inside of the right side part.
  • a taper on the inside of the left side part can be combined with a taper on the inside in the right side part.
  • Another possibility is to combine the four possible positions of the tapering with one another. The selection of the combinations can result from design requirements, operating conditions resulting from the application, or production-related constraints.
  • a preferred embodiment of the invention is to provide the taper in the two side parts on the outside. This gives the possibility of caulking the bearing pin in the area of the taper, the connection techniques between side parts and the bearing pin being retained.
  • Figure 1 is a perspective view of the lever according to the invention.
  • Fig. 2 is a sectional view of the lever in the plane of the storage (section A-A).
  • Fig. 1 shows a roller rocker arm, as it can be used in the lift valve control of internal combustion piston engines.
  • the same essentially consists of a left side part 1, a right side part 2, a connecting web 3 (bearing pan) and a connecting web 4 (bracket).
  • a roller 6 which is rotatably mounted on a bearing pin 7.
  • a taper 8 of the same is formed at least on the outside of the left side part 1.
  • the tapering 8, 9, 10 and 16 are so deep that the sum of the load-bearing width 12 of the left side part 1 and the load-bearing width 13 of the right side part 2 for the bearing bolt 7 is smaller or at most the same size as the total width 11 of the roller pocket 5. It follows that the sum of the thicknesses of the pieces of material released during counter-perforation is also smaller or at most equal to the total width 11 of the roller pocket 5.
  • the preferred method for producing the bores 14 for the bearing pin 7 in the side parts 1, 2 can be maintained by punching in opposite directions despite the reduction in the size of the roller pocket 5.
  • the structure described above makes it possible to reduce the total width of the roller pocket 5 as much as the structural, technological and operational requirements permit.
  • the material egg use for the lever and for the roller 6 can be reduced as well as its size. This also means that the mass to be moved can be reduced, which opens up possibilities for optimizing the operating behavior of the piston machines in question. This minimization is only limited by strength requirements.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hebel für die Ventilsteuerung einer Kolbenmaschine in der Ausführung als Schwing-, Kipp- oder Schlepphebel, wobei in einem Zwischenraum (5) des Hebels eine auf einem Lagerbolzen (7) drehbar gelagerte Rolle (6) angeordnet ist. Die Seitenteile (1, 2) erhalten im Bereich einer Bohrung (14) zur Aufnahme eines Lagerbolzens (7) eine Verjüngung (8, 9, 10,16), wodurch die Summe der tragenden Breiten (12, 13) der Seitenteile (1, 2) kleiner ist als die Gesamtbreite (11) des Zwischenraums (5) und ein gegenläufiges Lochen der Bohrung (14) möglich ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung Hebel für die Ventilsteuerung einer Kolbenmaschine
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Hebel für die Ventilsteuerung einer Kolbenmaschine, vorzugsweise für die Hubventilsteuerung einer Brennkraft-Kolbenmaschine, wie Schwing-, Kipp- oder Schlepphebel, mit einer Rolle, die in einem Zwischenraum zwischen zwei Seitenteilen des Hebels angeordnet und auf einem im Hebel befestigtem Lagerbolzen gelagert ist.
Hintergrund der Erfindung
Hebel der oben genannten Art werden vorzugsweise bei Hubventilsteuerungen von Brennkraft-Kolbenmaschinen verwendet. Bei der Herstellung eines solchen Hebels ist in dessen Seitenteile jeweils eine Bohrung für den Einbau des Lagerbolzens so einzubringen, dass diese koaxial zueinander liegen. Üblicherweise erfolgt dies bei einem spanlos geformten (Blech-)Hebel durch gegenläufiges Lochen der beiden Hebelseitenteile, wobei die beim Lochen herausgelösten Materialstücke zunächst in die zwischen beiden Seitenteilen liegende Rol- lentasche gedrückt und anschließend von dort entfernt werden. Die Anwendung dieses Verfahrens ist dann nicht möglich, wenn die Summe der Dicken der herausgelösten Materialstücke größer ist als die Breite der im Hebel vorhandenen Rollentasche.
Vor diesem Hintergrund ist es bekannt, an den Außenseiten der Seitenteile im Bohrungsbereich Senkungen einzubringen, die mit weiteren Maßnahmen eine formschlüssige Verdrehsicherung des Lagerbolzens ermöglichen sollen. So ist gemäß der DE 197 42 778 A1 eine diesbezügliche Zylindersenkung vorbe- kannt. Gemäß der WO 03/064821 A1 soll an einem Hebel eine Fase zur Aufnahme von Mitteln zur Verdrehsicherung für den Lagerbolzen einsetzbar sein. In beiden Fällen muss jedoch deren Herstellung bei der Endbearbeitung der Bohrung für den Lagerbolzen erfolgen. Eine Herstellung der Senkungen beim oder vor dem Lochen ist ausgeschlossen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenläufiges Lochen zur Her- Stellung der Bohrungen in beiden Seitenteilen des Hebels auch bei solchen Hebeln sicherzustellen, die konstruktiv bedingt eine Breite der Rollentasche aufweisen, die kleiner ist als die Summe der Dicken beider Seitenteile.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Verfahren des gegenläufigen Lochens bei derartigen Hebeln unter der Bedingung anwendbar ist, dass die Summe der Dicken der beim Lochen herausgelösten Materialstücke kleiner ist als die Breite der Rollentasche.
Die Erfindung geht daher aus von einem Hebel für die Ventilsteuerung einer Kolbenmaschine, wie Schwing-, Kipp- oder Schlepphebel, mit einer für die Ab- stützung an einem drehbaren Nocken vorgesehenen Rolle, die in einer von einem linken und einem rechten Seitenteil eingeschlossenen Rollentasche liegt und auf einem im Hebel gelagerten Lagerbolzen drehbar gelagert ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist zudem vorgesehen, im Umgebungsbereich der späteren Bohrung zur Aufnahme des Lagerbolzens eine Reduzierung der Wandstärke der Seitenteile auszuführen. Dabei sollen die Wanddicken soweit reduziert werden, dass die Breite der Rollentasche gleich oder größer ist als die Summe der lokal reduzierten Hebelwandstärken des linken und des rechten Seitenteils. Solcher Art Verjüngungen verringern zugleich die Tragbreite der Seitenteile gegenüber dem Lagerbolzen. Letztlich bedarf es deshalb einer Optimierung der Maßverhältnisse bei gleichzeitiger Einhaltung der erfindungsgemäßen Bedingung.
Die Verjüngung der Seitenteile kann durch Ur-, Umform- oder werkstoffabtragende Verfahren ausgeführt werden. Sie kann zugleich die bei bekannten Hebeln häufig nachträglich eingebrachten Senkungen zum Verstemmen der Lagerbolzen vorteilhaft ersetzen. Die Form der Verjüngung ist freigestellt, sofern die maximal zulässige Dicke der Hebelwandstärken im Bereich dieser Verjüngungen nicht überschritten wird.
Zudem kann vorgesehen sein, die genannten Verjüngungen der Hebelseitenwände bereits bei der Herstellung der Rohform des Hebels mit einzuarbeiten und diese durch Umformvorgänge zu erzeugen. Ein zusätzlicher Vorteil kann sich daraus ergeben, dass durch nachträgliche Materialumformung eine Verfestigung des Grundwerkstoffes eintritt.
Ebenso kann vorgesehen sein, die Verjüngungen durch materialabtragende Verfahren zu erzeugen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Verjüngungen nach fertigungstechnischen Erfordernissen an den Außenseiten, den Innenseiten der Seitenteile oder beidseitig anzuordnen. So kann beispielsweise eine Verjüngung an der Außenseite des linken Seitenteils mit einer Verjüngung an der Innenseite des rechten Seitenteils gepaart sein. Ebenso kann eine Verjüngung an der Innenseite des linken Seitenteils mit einer Verjüngung an der Innenseite im rechten Seitenteil kombiniert werden. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, die vier möglichen Positionen der Verjüngungen miteinander zu kombinieren. Die Wahl der Kombinationen kann sich dabei nach konstruktiven Erfordernissen, aus dem Einsatzfall resultierenden Betriebsbedingungen oder fertigungstechnischen Randbedingungen ergeben. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, in den beiden Seitenteilen jeweils außen liegend die Verjüngungen anzubringen. Damit wird die Möglichkeit erhalten, im Bereich der Verjüngung jeweils die Verstemmung des Lagerbolzens vorzunehmen, wobei die Verbindungstechniken zwischen Seitenteilen und dem Lagerbolzen beibehalten werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Darin zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Hebels; Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Hebels in der Ebene der Lagerung (Schnitt A-A).
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Rollenschlepphebel, wie er bei der Hubventilsteuerung von Brennkraft-Kolbenmotoren Verwendung finden kann. Derselbe besteht im Wesentlichen aus einem linken Seitenteil 1, einem rechten Seitenteil 2, einem Verbindungssteg 3 (Lagerpfanne) und einem Verbindungssteg 4 (Bügel). In der Rollentasche 5 zwischen dem linken Seitenteil 1 und dem rechten Seitenteil 2 befindet sich eine Rolle 6, die auf einem Lagerbolzen 7 drehbar gelagert ist. Zudem ist erkennbar, dass zumindest an der Außenseite des linken Seitenteils 1 eine Verjüngung 8 desselben ausgebildet ist.
Wie insbesondere Fig. 2 verdeutlicht, ist es möglich, an jeden der beiden Sei- tenteile 1 , 2 zwei solche Verjüngungen auszubilden, so dass maximal vier Verjüngungen 8, 9, 10 und 16 beliebig miteinander kombiniert sein können. In jedem Fall ist dabei dafür gesorgt, dass die den Lagerbolzen 7 tragende Breite 12 im linken Seitenteil 1 sowie die tragende Breite 13 im rechten Seitenteil 2 hinsichtlich ihrer mechanisch notwendigen Abmessungen aufeinander abgestimmt sind.
Die Verjüngungen 8, 9, 10 und 16 sind so tief ausgeführt, dass die Summe aus der tragenden Breite 12 des linken Seitenteils 1 und der tragenden Breite 13 des rechten Seitenteils 2 für den Lagerbolzen 7 kleiner oder maximal gleich groß ist, wie die Gesamtbreite 11 der Rollentasche 5. Daraus ergibt sich, dass die Summe der Dicken der beim gegenläufigen Lochen herausgelösten Materi- alstücke gleichfalls kleiner oder allenfalls gleich der Gesamtbreite 11 der Rollentasche 5 ist.
Dadurch kann das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der Bohrungen 14 für den Lagerbolzen 7 in den Seitenteilen 1, 2 durch gegenläufiges Lochen trotz Verkleinerung der Rollentasche 5 beibehalten werden.
Der oben beschriebene Aufbau ermöglicht es, die Rollentasche 5 in ihrer Gesamtbreite 11 so weit zu verringern, wie konstruktive, technologische und betriebstechnische Erfordernisse dieses zulassen. Der Material ei nsatz für den Hebel und für die Rolle 6 kann dadurch ebenso wie dessen Baugröße verringert werden. Damit ist auch eine Reduzierung der zu bewegenden Masse zu erreichen, welches Möglichkeiten zur Optimierung des Betriebsverhaltens der betreffenden Kolbenmaschinen eröffnet. Diese Minimierung ist lediglich durch Festigkeitserfordernisse begrenzt.
Bei der Herstellung eines Hebels ausschließlich mit den außen liegenden Verjüngungen 8 und 16 besteht die Möglichkeit, den vorhandenen Freiraum für eine Verstemmung 15 des Lagerbolzens 7 zu nutzen, wobei diese nach den bekannten Bearbeitungsarten ausgeführt werden kann. Bezugszeichenliste
Linkes Seitenteil
Rechtes Seitenteil
Verbindungssteg (Schale)
Verbindungssteg (Bügel)
Rollentasche
Rolle
Lagerbolzen
Außen liegende Verjüngung im linken Seitenteil 1
Innen liegende Verjüngung im linken Seitenteil 1
Innen liegende Verjüngung im rechten Seitenteil 2
Gesamtbreite der Rollentasche 5
Tragende Breite im Seitenteil 1
Tragende Breite im Seitenteil 2
Bohrung
Verstemmung
Außen liegende Verjüngung im rechten Seitenteil 2

Claims

Patentansprüche
1. Hebel für die Ventilsteuerung einer Kolbenmaschine, wie Schwing-, Kipp- oder Schlepphebel, mit einer Rolle (6), die in einer von einem linken Seitenteil (1) und einem rechten Seitenteil (2) des Hebels gebildeten Rollentasche (5) angeordnet und auf einem im Hebel angeordneten Lagerbolzen (7) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (11) der Rollentasche (5) kleiner ist als die Summe der Gesamtdicken des linken Seitenteils (1) und des rechten Seitenteils (2) des Hebels, wobei das linke Seitenteil (1) sowie das rechte Seitenteil (2) im Bereich einer Bohrung (14) zur Aufnahme des Lagerbolzen (7) soweit verjüngt (Verjüngungen 8, 9, 10, 16) sind, dass die Summe der den La- gerbolzen (7) tragenden Breite (12) des linken Seitenteils (1) und der tragenden Breite (13) des rechten Seitenteils (2) kleiner als die Breite (11) der Rollentasche (5) ist.
2. Hebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Verjüngungen (8, 9, 10, 16) in den Seitenteilen (1, 2) des Hebels durch Umformen erzeugt sind.
3. Hebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Verjüngungen (8, 9, 10, 16) in den Seitenteilen (1, 2) des Hebels durch Materialabtragung erzeugt sind.
4. Hebel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung (8, 10) im linken Seitenteil (1) und im rechten Seitenteil (2) jeweils außen oder innen (Verjüngung 9, 16) angeordnet ist.
Hebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbolzen (7) im Bereich wenigstens einer der äußeren Verjün- gungen (8, 16) Mittel der Verdreh- und/oder Lagesicherung, vorzugsweise eine Verstemmung (15), aufweist.
6. Hebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Seitenteil (1) eine außen angeordnete Verjüngung (8 bzw. 16) aufweist, während an dem anderen Seitenteil (2) die Verjüngung (9 bzw. 10) an der zur Rollentasche (5) weisenden Seite ausgebildet ist.
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