EP4045774A1 - Balkenartige brücke für einen ventiltrieb einer heavy-duty-brennkraftmaschine - Google Patents

Balkenartige brücke für einen ventiltrieb einer heavy-duty-brennkraftmaschine

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Publication number
EP4045774A1
EP4045774A1 EP20775175.1A EP20775175A EP4045774A1 EP 4045774 A1 EP4045774 A1 EP 4045774A1 EP 20775175 A EP20775175 A EP 20775175A EP 4045774 A1 EP4045774 A1 EP 4045774A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bridge
longitudinal
crosshead
gas exchange
transverse wall
Prior art date
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Pending
Application number
EP20775175.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David Lang
Stefan Dupke
Markus Wiedmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4045774A1 publication Critical patent/EP4045774A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • 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
    • F01L2301/00—Using particular materials
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a bar-like bridge for a valve drive of a heavy-duty internal combustion engine for the transmission of a cam lift to two gas exchange valves that act in the same way,
  • which bridge is a one-piece, stamping and bending technology made of sheet steel hollow body with an inverted U-profile, formed by a transverse wall with from Side walls depending on their longitudinal edges, which transverse wall, starting from the longitudinal ends of the bridge, each have a plateau and at their Llindmit te a raised contact zone for an at least indirect cam counter-rotation, which plateaus are verbun with the contact zone via a roof section each, with an underside the transverse wall, at the longitudinal ends, each has a gas exchange valve contact surface.
  • a “heavy-duty internal combustion engine” is to be understood as a machine as it is used in particular to drive a truck, van, light transporter, agricultural equipment, ship, mining or construction site equipment, etc.
  • a bridge for a valve train of a heavy-duty internal combustion engine is shown in DE 20 2019 103 327 U1.
  • the gas exchange valve con tact surfaces are arranged on the underside of the plateaus.
  • the transverse wall is provided in the region of the longitudinal center with a right corner-like contact zone, which is connected to the plateaus via pieces of plate.
  • the task is to create a bridge as mentioned above, which is very inexpensive, easily builds and at the same time can be used between high vertical distances from its contact zone to the gas exchange valve surfaces.
  • this object is achieved in that the plateaus each have a rectangular channel-like central section which is lowered by deep-drawing relative to the longitudinal edges, the longitudinal walls of which with their outer surfaces are vertically in front of the inner sides of the transverse walls, the gas exchange selventiltim inhabit lying on the lower surfaces of the central sections of the plateaus, where in which the roof sections are spherical segment-like and the side walls at the longitudinal ends of the bridge taper off unconnected-free.
  • the high distance to be bridged between the contact zone for the at least indirect counter-cam on the upper side and the valve contact surfaces on the lower side of the transverse wall of the bridge is, while maintaining the generally inverted U-shape of the bridge, now cleverly lowered by the two rectangular channel-like lowered, post-shaped sections achieved plateaus.
  • the bridge should have a wall thickness of 2 - 10 mm, based on its base body without the lowered center cuts.
  • a thick sheet metal construction with a thickness of about 4-6 mm is particularly preferred here.
  • a downwardly curved guide tab can protrude from at least one longitudinal end, on the inside of which a gas exchange valve guide follows.
  • additional securing elements such as clips or the like can be attached in this area.
  • the contact zone on the top of the bridge circular. If necessary, the contact zone can also have an elliptical shape. It can also be spherically bulged and / or. re-embossed and / or be provided with an applied hard material layer.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional view of the bridge in its general design after its first drawing step
  • Figure 2 shows the bridge as mentioned above, in the final representation with channels and molded into the plateau
  • Figure 3 shows a partial view of the bridge with an optional, end guide tab.
  • FIG. 2 shows a beam-like bridge 1 made of sheet steel for a valve drive of a heavy-duty internal combustion engine.
  • Bridge 1 is used to simultaneously transfer a cam lift to two gas exchange valves with the same effect and is Compared to a cylinder head of the internal combustion engine not guided on columns or the like.
  • the bridge 1 can be made of thick sheet metal with a wall thickness of 4 mm, but a total area of approximately 2-10 mm is intended.
  • the bridge 1 is stamped and bent in at least two successive drawing stages, with FIG. 1 showing the bridge 1 after its essential drawing stage in its U-shape which is inverted in cross-section.
  • the bridge 1 has an overhead transverse wall 3, from the longitudinal edges 9a side walls 4 depend.
  • the bridge 1 thus forms a hollow body.
  • the contact zone 6 has a recognizable circular shape and is slightly arched.
  • the transverse wall 3 has, starting from the longitudinal ends 8 of the bridge 1, a plateau 10 each. A connection of the plateaus 10 to the contact zone 6 is realized via easily deep-drawable, spherical segment-like roof sections 11.
  • FIG. 3 shows a variant in which a guide tab 17 is bent off at one or both ends of the bridge 1, via which an additional longitudinal fixation / guidance of the bridge 1 can take place on the gas exchange valves.
  • the bridge 1, with one size can be adapted to different valve spacings via different cut depths of the guide tabs 17 on the transverse wall 3.
  • FIG. 2 shows the bridge 1 after a supplementary drawing step which, if necessary, can also be integrated into the preceding drawing step described above.
  • Dem- According to each plateau 10 of the transverse wall 3 has a rectangular channel-like central section 12 that is lowered compared to the longitudinal edges 9a.
  • the arrows drawn in thick in FIGS. 1, 2 symbolize the essential drawing directions in the vertical Longitudinal walls 13 of the lowered middle sections 12 in sections with their outer surfaces 14 in front of inner sides 15 of the transverse walls 3. If necessary, a visibly larger distance can be selected between these in order to keep the bending stresses in check .
  • the two-ended gas exchange valve contact surfaces 9 run on lower surfaces 16 of the middle sections 12. Due to the lowered middle sections 12, comparatively high vertical distances between the counter-cam and the gas exchange valves can be "spanned" via the bridge 1, given its good deep-drawability.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen ist eine balkenartige Brücke (1) für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, welche Brücke (1) ein einteiliger, stanz-biegetechnisch aus Stahlblech hergestellter Hohlkörper mit umgekehrtem U-Profil ist, gebildet durch eine Querwand (3) mit von ihren Längsrändern (9a) abhängenden Seitenwänden (4), welche Querwand (3), ausgehend von Längsenden (8) der Brücke (1), je ein Plateau (10) und bei ihrer Längsmitte eine abgehobene Kontaktzone (6) für einen zumindest mittelbaren Nockengegenlauf aufweist, welche Plateaus (10) mit der Kontaktzone (6) über je einen Dachabschnitt (11) verbunden sind, wobei an einer Unterseite (7) der Querwand (3), bei den Längsenden (8), je eine Gaswechselventilkontaktfläche (9) liegt, wobei die Plateaus (10) jeweils über einen gegenüber den Längsrändern (9a) durch Tiefziehen abgesenkten, rechteckkanalähnlichen Mittenabschnitt (12) verfügen, dessen Längswände (13) mit ihren Außenflächen (14) höhenabschnittsweise vor Innenseiten (15) der Querwände (3) stehen, wobei die Gaswechselventilkontaktflächen (9) an Unterflächen (16) der Mittenabschnitte (12) der Plateaus (10) liegen, wobei die Dachabschnitte (11) kugelsegmentartig sind und wobei die Seitenwände (4) an den Längsenden (8) der Brücke (1) unverbundenen-frei auslaufen.

Description

Balkenartiqe Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavv-Dutv-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine balkenartige Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty- Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile, welche Brücke ein einteiliger, stanz-biegetechnisch aus Stahl blech hergestellter Hohlkörper mit umgekehrtem U-Profil ist, gebildet durch eine Querwand mit von ihren Längsrändern abhängenden Seitenwänden, welche Quer wand, ausgehend von Längsenden der Brücke, je ein Plateau und bei ihrer Längsmit te eine abgehobene Kontaktzone für einen zumindest mittelbaren Nockengegenlauf aufweist, welche Plateaus mit der Kontaktzone über je einen Dachabschnitt verbun den sind, wobei an einer Unterseite der Querwand, bei den Längsenden, je eine Gas wechselventilkontaktfläche liegt.
Unter „Heavy-Duty-Brennkraftmaschine“ ist eine Maschine zu verstehen, wie sie ins besondere zum Antrieb eines Lkw, Transporters, Leichttransporters, landwirtschaftli chen Arbeitsgeräts, Schiffs, Bergbau- oder Baustellengeräts etc. verwendet wird.
Eine Brücke für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine zeigt die DE 20 2019 103 327 U1. An Unterseiten deren Plateaus sind die Gaswechselventilkon taktflächen angeordnet. Die Querwand ist im Bereich der Längsmitte mit einer recht eckähnlichen Kontaktzone versehen, welche über Plattenstücke mit den Plateaus ver bunden ist.
Eine ähnliche Brücke wie zuvor genannt geht aus der DE 202019 101 904 U1 hervor. Hierbei sind die Seitenwände an den Längsenden der Brücke verbunden ausgeführt.
Eine weitere Brücke offenbart die DE 102010 011 455 A1 . Diese ist als Massivteil in Guss- oder Schmiedetechnik ausgebildet.
Aufgabe ist es, eine Brücke wie vorgenannt zu kreieren, die sehr kostengünstig ist, leicht baut und zugleich zwischen hohen vertikalen Abstände von ihrer Kontaktzone zu den Gaswechselventilflächen eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Plateaus jeweils über einen gegenüber den Längsrändern durch Tiefziehen abgesenkten, rechteckka nalähnlichen Mittenabschnitt verfügen, dessen Längswände mit ihren Außenflächen höhenabschnittsweise vor Innenseiten der Querwände stehen, wobei die Gaswech selventilkontaktflächen an Unterflächen der Mittenabschnitte der Plateaus liegen, wo bei die Dachabschnitte kugelsegmentartig sind und wobei die Seitenwände an den Längsenden der Brücke unverbundenen-frei auslaufen.
Somit liegt eine preiswert durch Stanzen und Biegen erzielbare, vertikal bewegbare Brücke zum simultanen Öffnen zweier Gaswechselventile, ganz speziell für eine Ap plikation in einem Ventiltrieb einer Nutzkraftfahrzeug-Brennkraftmaschine oder einer anderen schwerbauenden Arbeitsmaschine, vor, der die erforderliche Steifigkeit im manent ist, die vergleichsweise leicht baut und die zugleich für hohe vertikale Einbau abstände taugt.
Der hohe zu überbrückende Abstand zwischen der Kontaktzone für den zumindest mittelbaren Nockengegenlauf an der Oberseite und den Ventilkontaktflächen an der Unterseite der Querwand der Brücke ist, unter Beibehaltung der generell umgekehrten U-Form der Brücke, nunmehr geschickt durch die beiden rechteckkanalähnlich abge senkten, nachgeformten Abschnitte der Plateaus erzielt.
Einer Erhöhung einer Ziehtiefe der von der Oberseite abgehobenen Kontaktzone sind umformtechnische Grenzen gesetzt, Stichwort bspw. „Rissgefahr“. Im Querschnitt durch die Mittenabschnitte ergibt sich somit eine M-ähnliche Gestaltung mit „Dopp lung“ von Wandmaterial. Innenflächen der Längswände des jeweiligen Rechteckka nals dienen einer lateralen Führung des jeweiligen Gaswechselventils. Klar ist an die ser Stelle, dass die beiden Rechteckkänale auch muldenförmig oder dergleichen sein können.
Gemäß einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung soll die Brücke eine Wandstärke 2 - 10 mm haben, bezogen auf ihren Grundkörper ohne die abgesenkten Mittenab- schnitte. Eine Dickblechausbildung mit einer Stärke von etwa 4 - 6 mm ist hierbei be sonders bevorzugt.
Zugleich ist es vorgeschlagen, die Brücke an deren Längsenden „offen“ auslaufen zu lassen. Alternativ kann von wenigstens einem Längsende eine abwärts gebogene Führungslasche abstehen, an deren Innenseiten eine Gaswechselventilführung er folgt. Im Fall der „offenen“ Gestaltung können ggf. noch zusätzliche Sicherungsele mente wie Klips o. dergleichen in diesem Bereich angebracht werden.
Außerdem ist es vorgeschlagen, die Kontaktzone an der Oberseite der Brücke kreis förmig zu gestalten. Ggf. kann die Kontaktzone auch einen elliptischen Verlauf haben. Sie kann zudem sphärisch ausgewölbt vorliegen u./o. nachgeprägt u./o. mit einer auf getragenen Hartstoffschicht versehen sein.
Liegt der freie, untere Rand der Seitenwände wie konkretisierend vorgeschlagen plan vor, ist ein Handling der Brücke erleichtert. Ggf. kann Letztgenannte im Mittenbereich auch abwärts ausgeformt sein, was u. U. die Steifigkeit erhöht und Material für den Tiefziehvorgang schafft.
Zur Zeichnung:
• Figur 1 zeigt eine räumliche Ansicht der Brücke in ihrem generellen Design nach ihrem ersten Ziehschritt;
• Figur 2 zeigt die Brücke wie vorgenannt, in finaler Darstellung mit in die Pla teaus eingeformten Kanälen und
• Figur 3 zeigt eine Teilansicht der Brücke mit optionaler, endseitiger Führungs lasche.
Aus Figur 2 geht eine balkenartige Brücke 1 aus Stahlblech für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty-Brennkraftmaschine hervor. Die Brücke 1 dient einer gleichzeitigen Über tragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwirkende Gaswechselventile und wird ge- genüber einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nicht an Säulen oder dergleichen geführt.
Im Hinblick auf die im Heavy-Duty-Bereich auftretenden hohen Kräfte / Belastungen kann die Brücke 1 bspw. aus Dickblech mit einer Wandstärke von 4 mm vorliegen, wobei jedoch insgesamt an einen Bereich von etwa 2 - 10 mm gedacht ist. Die Brü cke 1 ist stanz-biegetechnisch in zumindest zwei aufeinanderfolgenden Ziehstufen ge fertigt, wobei Figur 1 die Brücke 1 nach ihrer wesentlichen Ziehstufe in ihrer im Quer schnitt umgekehrten U-Form zeigt.
Die Brücke 1 hat eine obenliegende Querwand 3, von deren Längsrändern 9a Seiten wände 4 abhängen. Somit bildet die Brücke 1 einen Hohlkörper. Von einer Oberseite 5 der Querwand 3 steht bei einer Längsmitte der Brücke 1 eine abgehobene Kontakt zone 6 für einen Gegenlauf eines hier hebelartigen Nockenfolgers (Kipphebel, Schlepphebel) ab. Die Kontaktzone 6 hat erkennbar eine Kreisform und ist geringfügig ausgewölbt. Die Querwand 3 weist, ausgehend von Längsenden 8 der Brücke 1 , je ein Plateau 10 auf. Eine Anbindung der Plateaus 10 an die Kontaktzone 6 ist über gut tiefziehbare, kugelsegmentartige Dachabschnitte 11 realisiert.
An einer Unterseite 7 der vorgenannten Querwand 3 ist vor den sich gegenüberlie genden Längsenden 8 je eine Gaswechselventilkontaktfläche 9 gebildet (s. u.). Über Innenseiten 14 der Seitenwände 4 erfolgt eine Führung der Brücke 1 an den Schäften der Gaswechselventile im Verbau. In diesem Kontext geht aus Figur 3 eine Variante hervor, bei welcher ein- oder beidendig der Brücke 1 eine Führungslasche 17 abge bogen ist, über welche eine zusätzliche Längsfixierung / -führung der Brücke 1 an den Gaswechselventilen erfolgen kann. Hierbei kann die Brücke 1 , bei einer Baugröße, über unterschiedliche Anschnitttiefen der Führungslaschen 17 an der Querwand 3 an unterschiedliche Ventilabstände adaptiert werden.
Figur 2 zeigt die Brücke 1 nach einem ergänzenden Ziehschritt, welcher ggf. auch in den vorangehenden, oben beschriebenen Ziehschritt integriert werden kann. Dem- nach hat jedes Plateau 10 der Querwand 3 einen gegenüber den Längsrändern 9a abgesenkten, rechteckkanalähnlichen Mittenabschnitt 12. Die dick in den Figuren 1, 2 gezeichneten Pfeile symbolisieren hierbei die wesentlichen Ziehrichtungen im Ge senk. Wie in Figur 2 zu erkennen, liegen aufgrund des zusätzlichen Ziehschrittes Längswände 13 der abgesenkten Mittenabschnitte 12 abschnittsweise mit ihren Au ßenflächen 14 vor Innenseiten 15 der Querwände 3. Ggf. kann hierzwischen auch ein sichtbar größerer Abstand gewählt werden, um die Biegespannungen im Zaum zu hal ten. Im Querschnitt ergibt sich somit ein M-ähnliches Profil. Die beidendigen Gaswechselventilkontaktflächen 9 verlaufen an Unterflächen 16 der Mittenabschnitte 12. Aufgrund der abgesenkten Mittenabschnitte 12 können über die Brücke 1, bei deren guter Tiefziehfähigkeit, vergleichsweise hohe vertikale Abstände zwischen Nockengegenlauf und Gaswechselventilen „überspannt“ werden.
Liste der Bezuqszahlen
1) Brücke
2) Rand 3) Querwand
4) Seitenwand
5) Oberseite
6) Kontaktzone
7) Unterseite 8) Längsende
9) Gaswechselventilkontaktfläche 9a) Längsrand
10)Plateau
11)Dachabschnitt 12)Mittenabschnitt
13)Längswand
14)Außenfläche
15)lnnenseite
16)Unterfläche 17)Führungslasche

Claims

Patentansprüche
1. Balkenartige Brücke (1 ) für einen Ventiltrieb einer Heavy-Duty- Brennkraftmaschine zur Übertragung eines Nockenhubes auf zwei gleichwir kende Gaswechselventile, welche Brücke (1) ein einteiliger, stanz- biegetechnisch aus Stahlblech hergestellter Hohlkörper mit umgekehrtem U- Profil ist, gebildet durch eine Querwand (3) mit von ihren Längsrändern (9a) abhängenden Seitenwänden (4), welche Querwand (3), ausgehend von Längs enden (8) der Brücke (1), je ein Plateau (10) und bei ihrer Längsmitte eine ab gehobene Kontaktzone (6) für einen zumindest mittelbaren Nockengegenlauf aufweist, welche Plateaus (10) mit der Kontaktzone (6) über je einen Dachab schnitt (11) verbunden sind, wobei an einer Unterseite (7) der Querwand (3), bei den Längsenden (8), je eine Gaswechselventilkontaktfläche (9) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Plateaus (10) jeweils über einen gegen über den Längsrändern (9a) durch Tiefziehen abgesenkten, rechteckkanalähn lichen Mittenabschnitt (12) verfügen, dessen Längswände (13) mit ihren Au ßenflächen (14) höhenabschnittsweise vor Innenseiten (15) der Querwände (3) stehen, wobei die Gaswechselventilkontaktflächen (9) an Unterflächen (16) der Mittenabschnitte (12) der Plateaus (10) liegen, wobei die Dachabschnitte (11) kugelsegmentartig sind und wobei die Seitenwände (4) an den Längsenden (8) der Brücke (1) unverbundenen-frei auslaufen.
2. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (1 ) eine Wandstärke von 2 - 10 mm hat.
3. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der abgesenkte Mit tenabschnitt (12) an wenigstens einem der Längsenden (8) mit einer abwärts gebogenen Führungslasche (17) versehen ist.
4. Brücke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein der Querwand (3) abgewandter freier Rand (2) der Seitenwände (4) entweder eine Planfläche oder im Bereich der Längsmitte ausgewölbt ist.
EP20775175.1A 2019-10-16 2020-09-10 Balkenartige brücke für einen ventiltrieb einer heavy-duty-brennkraftmaschine Pending EP4045774A1 (de)

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