WO2008055784A1 - Schlepp- oder kipphebel zur betätigung eines gaswechselventils einer brennkraftmaschine - Google Patents

Schlepp- oder kipphebel zur betätigung eines gaswechselventils einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2008055784A1
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rocker arm
valve
longitudinal
gas exchange
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Stephan Möck
Edwin Schreiber
Viktor Reis
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Schaeffler Kg
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L1/185Overhead end-pivot rocking arms

Definitions

  • the invention relates to a towing or rocker arm for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine.
  • the towing or rocker arm has an elongate lever body formed from sheet metal material, which forms a substantially U-shaped and upwardly open cross-sectional profile in the region of a valve-side lever section with spaced-apart side walls and a transverse bar connecting the side walls.
  • a valve actuation surface extends on an underside of the crossbeam facing the gas exchange valve, which is lined by two longitudinal webs serving for the lateral guidance of the lever body on the gas exchange valve.
  • the longitudinal webs are bent from a longitudinal end face of the lever body in extension of the side walls or the crossbar, starting on the underside of the crossbar and welded at their end portions with extending on the bottom contact surfaces.
  • a lever whose longitudinal webs extend in extension of the side walls of the valve-side longitudinal end face of the lever body is known from the generic DE 198 11 658 A1.
  • the longitudinal webs can, as an alternative, be extended along the crossbeam on the underside thereof. be bow.
  • the reliable attachment of the longitudinal webs on the underside of the crossbar is characterized in that the end portions of the longitudinal webs are welded to the running on the bottom contact surfaces.
  • the end sections are welded, there is a regular flow or spewing leakage of liquid material from the immediate weld contact zone, so there is an increased risk of sweat-related material deposits on the valve actuation surface.
  • a costly rework in which these wear on the valve operating surface and / or on the end face of the gas exchange valve stem promotional material deposits would be removed from the valve operating surface, can be known to be avoided by two separately or in combination applicable measures.
  • the longitudinal webs are made significantly longer than would require their function of guiding or aligning the lever on the gas valve stem. Consequently, the welding of the end portions takes place in a comparatively large distance from the valve actuating surface, so that liquid material emerging from the weld contact zone can not reach the valve actuating surface or only in an innocuous amount.
  • the invention is therefore the object of a tow or Kipphe- in the aforementioned type so that the welding of the longitudinal webs on the underside of the crossbar especially for levers with a short overall length process-safe and rework-free with regard to sweat-related material deposits on the valve actuation surface can.
  • the underside of the crossbar is at least partially stepped, wherein the contact surfaces with respect to the valve actuating surface raised or recessed. Consequently, the risk of wear-promoting material deposits on the valve actuating surface can be minimized by the fact that between the contact surfaces and the valve actuating surface is in each case a jump that significantly increases the path to be traveled by the flowing material between the weld contact zone and the valve actuating surface, so that the material before reaching the valve operating surface stiffens. Moreover, this height jump, in particular in the case of the contact surfaces which are recessed in relation to the valve actuating surface, constitutes a distracting obstacle to welding spatter which emerges in the direction of the valve actuating surface during the welding process.
  • the raised contact surfaces are to run on both sides of the valve actuating surface embossed longitudinal ribs.
  • Such longitudinal ribs can be impressed in a very simple manner during the forming process of the lever body on the underside of the crossbeam, wherein the longitudinal ribs simultaneously contribute to increasing the longitudinal rigidity of the lever body. It can also be provided that the distance of mutually facing side surfaces of the longitudinal webs smaller than the distance facing each other side surfaces of the longitudinal ribs.
  • This geometrical configuration can always be ensured, taking into account component tolerances, that the lateral guidance of the lever body on the gas exchange valve stem always takes place on the inner side surfaces of the longitudinal webs and an undefined contact between the end face of the gas exchange valve stem and the inner side surfaces of the longitudinal ribs is avoided.
  • end portions of the longitudinal webs should have in opposite transverse directions of the towing or rocker arm angled welding noses.
  • the invention is not limited only to single-acting levers, but can also be used in fork-type levers for the simultaneous operation of several gas exchange valves or levers that are either switchable to different strokes of a cam or actuated by an intermediate member of a fully variable mechanical valve control , are used.
  • Figure 1 shows a finger lever with welded longitudinal webs in perspekti- vischer view and Figure 2 shows a drag lever with welded longitudinal webs and angled welding noses in the bottom view.
  • FIG. 1 discloses a drag lever 1 known to a person skilled in the art for actuating a gas exchange valve (not shown here).
  • the rocker arm 1 pivotally mounted in the region of a hinge-side lever section 2 on a support element (also not shown) comprises a longitudinally formed lever body 3 cold formed from sheet metal material with side walls 4 spaced apart from each other, which are interconnected in the region of a lever-side lever section 5 by a transverse bar 6 and form with the crossbar 6 an upwardly open and substantially U-shaped cross-sectional profile.
  • a roller 7 As a low-friction Hubbeetzschungsflä- surface is a roller 7, which is rotatably mounted on a fastened to the side walls 4 and connecting these bolts 8.
  • valve actuating surface 10 On a gas exchange valve facing bottom 9 of the crossbar 6 extends a valve actuating surface 10 which is in a simultaneous sliding WälzAuth with the end face of the gas exchange valve stem.
  • valve actuating surface 10 fringing longitudinal webs 11 a, starting from a longitudinal end face 12 of the lever body 3, here in extension of the crossbar 6, bent on the underside 9 and at their end portions 13 a on the Bottom 9 extending contact surfaces 14 are welded.
  • the contact surfaces 14 are raised in relation to the valve actuation surface 10 the contact surfaces 14 extend on both sides of the valve actuating surface 10 embossed longitudinal ribs 15.
  • the protection of the valve operating surface 10 prior to these sweat-related deposits essentially results from the steps formed between the valve actuating surface 10 and the longitudinal ribs 15, which extend the distance between the weld contact zones and the valve actuating surface 10 and constitute an obstacle to the flow of exiting liquid material in the direction of the valve actuating surface 10 ,
  • FIG. 2 shows the drag lever 1 in the bottom view, the lever body 3 of which has the longitudinal webs 11 b modified with respect to the longitudinal webs 11 a shown in FIG. These have to increase the usable weld contact zone end portions 13b with angled welding lugs 20 which are oriented in opposite transverse directions of the finger lever 1, that is, facing away from each other.

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Abstract

Vorgeschlagen ist ein Schlepp- (1) oder Kipphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine. Der Schlepp- (1) oder Kipphebel weist einen 5 umgeformten Hebelkörper (3) auf, der im Bereich eines ventilseitigen Hebelab- schnitts (5) mit Seitenwänden (4) und einem Querbalken (6) ein nach oben offenes Querschnittsprofil bildet, wobei auf einer Unterseite (9) des Querbalkens (6) eine Ventilbetätigungsfläche (10) verläuft, die von zwei Längsstegen (11a, 11b) gesäumt ist. Diese sind auf die Unterseite (9) des Querbalkens (6) gebogen und mit auf der Unterseite (9) verlaufenden Kontaktflächen (14) verschweißt. Dabei soll die Unterseite (9) zumindest abschnittsweise gestuft ausgebildet sein, wobei die Kontaktflächen (14) gegenüber der Ventilbetätigungsfläche (10) erhaben oder vertieft verlaufen.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Schlepp- oder Kipphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brenn- kraftmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Schlepp- oder Kipphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine. Der Schlepp- oder Kipphebel weist einen aus Blech Werkstoff umgeformten länglichen Hebelkörper auf, der im Bereich eines ventilseitigen Hebelabschnitts mit voneinander beabstandet verlaufenden Seitenwänden und einem die Seitenwände verbindenden Querbalken ein im wesentlichen U-förmiges und nach oben offenes Querschnittsprofil bildet. Dabei verläuft auf einer dem Gaswechselventil zugewandten Unterseite des Querbalkens eine Ventilbetätigungsfläche, die von zwei zur seitlichen Führung des Hebelkör- pers auf dem Gaswechselventil dienenden Längsstegen gesäumt ist. Die Längsstege sind von einer Längsstirnseite des Hebelkörpers in Verlängerung der Seitenwände oder des Querbalkens ausgehend auf die Unterseite des Querbalkens gebogen und an ihren Endabschnitten mit auf der Unterseite verlaufenden Kontaktflächen verschweißt.
Hintergrund der Erfindung
Ein Hebel, dessen Längsstege in Verlängerung der Seitenwände von der ventilseitigen Längsstirnseite des Hebelkörpers ausgehen, ist aus der gattungs- gemäßen DE 198 11 658 A1 bekannt. Wie es in der ebenfalls gattungsgemäßen DE 195 43 657 C2 vorgeschlagen ist, können die Längsstege alternativ auch in Verlängerung des Querbalkens ausgehend auf dessen Unterseite ge- bogen sein. Üblicherweise erfolgt in beiden Fällen die betriebssichere Befestigung der Längsstege an der Unterseite des Querbalkens dadurch, dass die Endabschnitte der Längsstege mit den auf der Unterseite verlaufenden Kontaktflächen verschweißt sind. Beim Verschweißen der Endabschnitte kommt es jedoch regelmäßig zu einem fließenden oder spritzenden Austritt von flüssigem Werkstoff aus der unmittelbaren Schweißkontaktzone, so dass ein erhöhtes Risiko von schweißbedingten Materialablagerungen auf der Ventilbetätigungsfläche besteht.
Eine kostenintensive Nacharbeit, bei der diese den Verschleiß an der Ventilbetätigungsfläche und/oder an der Stirnfläche des Gaswechselventilschafts fördernden Materialablagerungen von der Ventilbetätigungsfläche entfernt werden würden, kann bekanntlich durch zwei getrennt oder in Kombination anwendbare Maßnahmen vermieden werden. Bei der ersten Maßnahme sind die Längs- stege deutlich länger ausgeführt, als es deren Funktion der Führung oder Ausrichtung des Hebels am Gaswechselventilschaft erfordern würde. Folglich erfolgt die Verschweißung der Endabschnitte in einem vergleichsweise großen Abstand zur Ventilbetätigungsfläche, so dass aus der Schweißkontaktzone austretender flüssiger Werkstoff die Ventilbetätigungsfläche nicht oder allen- falls in nur unschädlicher Menge erreichen kann. Allerdings ist diese Maßnahme naturgemäß nur für Hebel mit einem ausreichenden Bauraumangebot im Bereich des ventilseitigen Hebelabschnitts geeignet und führt bei modernen Hebeln mit kurzer Baulänge und entsprechend kurzen Längsstegen nicht zum gewünschten Erfolg, da sich hierbei die Schweißkontaktzone sehr nahe der Ventilbetätigungsfläche befindet. Bei der zweiten Maßnahme sind innerhalb der Kontaktflächen angeordnete Mulden vorgesehen, die zur Aufnahme des beim Schweißvorgang verflüssigten Werkstoffs dienen. Insbesondere bei Hebeln mit kurzer Baulänge ist jedoch auch diese Maßnahme nur beschränkt wirksam, da die Mulden nur einen Teil des flüssigen Werkstoffs aufnehmen können, wäh- rend der verbleibende Teil nach wie vor fließend oder in Form von Schweißspritzern auf die Ventilbetätigungsfläche gelangen und sich dort verschleißfördernd ablagern kann. Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlepp- oder Kipphe- bei der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass die Verschweißung der Längsstege auf der Unterseite des Querbalkens insbesondere bei Hebeln mit kurzer Baulänge prozesssicher und nacharbeitsfrei im Hinblick auf schweißbedingte Materialablagerungen auf der Ventilbetätigungsfläche erfolgen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Unterseite des Querbalkens zumindest abschnittsweise gestuft ausgebildet ist, wobei die Kontaktflächen gegenüber der Ventilbetätigungsfläche erhaben oder vertieft verlaufen. Folglich kann das Risiko verschleißfördernder Materialablagerungen auf der Ventilbetätigungsfläche dadurch minimiert werden, dass sich zwischen den Kontaktflächen und der Ventilbetätigungsfläche jeweils ein Höhensprung befindet, der den vom fließenden Werkstoff zurückzulegenden Weg zwischen der Schweißkontaktzone und der Ventilbetätigungsfläche deutlich erhöht, so dass der Werkstoff vor Erreichen der Ventilbetätigungsfläche erstarrt. Überdies stellt dieser Höhensprung insbesondere im Falle der gegenüber der Ventilbetätigungsfläche vertieft verlaufenden Kontaktflächen ein ablenkendes Hindernis für Schweißspritzer dar, die während des Schweißvorgangs in Richtung der Ventilbetätigungsfläche austreten.
In Weiterbildung der Erfindung sollen die erhabenen Kontaktflächen auf beidseitig der Ventilbetätigungsfläche angeprägten Längsrippen verlaufen. Derartige Längsrippen können auf sehr einfache Art und Weise beim Umformprozess des Hebelkörpers auf der Unterseite des Querbalkens angeprägt werden, wo- bei die Längsrippen gleichzeitig zur Erhöhung der Längssteifigkeit des Hebelkörpers beitragen. Dabei kann es ferner vorgesehen sein, dass der Abstand einander zugewandter Seitenflächen der Längsstege kleiner als der Abstand einander zugewandter Seitenflächen der Längsrippen ist. Durch diese geometrische Ausgestaltung kann auch unter Berücksichtung von Bauteiltoleranzen stets gewährleistet werden, dass die seitliche Führung des Hebelkörpers am Gaswechselventilschaft stets an den inneren Seitenflächen der Längsstege erfolgt und ein Undefinierter Kontakt zwischen der Stirnfläche des Gaswechselventilschafts und den inneren Seitenflächen der Längsrippen vermieden wird.
Schließlich sollen die Endabschnitte der Längsstege in entgegengesetzte Querrichtungen des Schlepp- oder Kipphebels abgewinkelte Schweißnasen aufweisen. Durch die so ausgebildeten Endabschnitte können die an der Verschweißung beteiligten Bauteiloberflächen zugunsten einer erhöhten Betriebssicherheit der Längsstegbefestigung vergrößert werden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur auf einfach wirkende Hebel be- schränkt, sondern kann auch bei gabelartigen Hebeln zur gleichzeitigen Betätigung mehrerer Gaswechselventile oder bei Hebeln, die entweder auf unterschiedliche Hübe eines Nockens umschaltbar ausgebildet sind oder die von einem Zwischenglied einer vollvariablen mechanischen Ventilsteuerung betätigt sind, eingesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Bauteile oder Merkmale mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
Figur 1 einen Schlepphebel mit verschweißten Längsstegen in perspekti- vischer Ansicht und Figur 2 einen Schlepphebel mit verschweißten Längsstegen und abgewinkelten Schweißnasen in der Untersicht.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist ein dem Fachmann an sich bekannter Schlepphebel 1 zur Betätigung eines hier nicht dargestellten Gaswechselventils offenbart. Der im Bereich eines gelenkseitigen Hebelabschnitts 2 auf einem ebenfalls nicht dargestellten Abstützelement schwenkbeweglich gelagerte Schlepphebel 1 umfasst einen aus Blechwerkstoff kalt umgeformten länglichen Hebelkörper 3 mit voneinander beabstandet verlaufenden Seitenwänden 4, die im Bereich eines ven- tilseitigen Hebelabschnitts 5 durch einen Querbalken 6 miteinander verbunden sind und mit dem Querbalken 6 ein nach oben offenes und im wesentlichen U- förmiges Querschnittsprofil bilden. Als reibungsarme Hubbeaufschlagungsflä- che dient eine Rolle 7, die auf einem an den Seitenwänden 4 befestigten und diese verbindenden Bolzen 8 drehbar gelagert ist. Auf einer dem Gaswechselventil zugewandten Unterseite 9 des Querbalkens 6 verläuft eine Ventilbetätigungsfläche 10, die in einem gleichzeitigen Gleit-Wälzkontakt mit der Stirnfläche des Gaswechselventilschafts steht. Zur Querausrichtung des Schlepphe- bels 1 auf dem Gaswechselventilschaft dienen zwei die Ventilbetätigungsfläche 10 säumende Längsstege 11 a, die von einer Längsstirnseite 12 des Hebelkörpers 3, hier in Verlängerung des Querbalkens 6 ausgehend, auf dessen Unterseite 9 gebogen und an ihren Endabschnitten 13a mit auf der Unterseite 9 verlaufenden Kontaktflächen 14 verschweißt sind.
Um eine Ablagerung erstarrter und verschleißfördernder Metallpartikel, die beim Verschweißen der Längsstege 11 a in Form von flüssigem Werkstoff oder als Schweißspritzer unvermeidlich aus den Schweißkontaktzonen austreten, auf der Ventilbetätigungsfläche 10 weitgehend auszuschließen, sind die Kon- taktflächen 14 gegenüber der Ventilbetätigungsfläche 10 erhaben ausgebildet, indem die Kontaktflächen 14 auf beidseitig der Ventilbetätigungsfläche 10 angeprägten Längsrippen 15 verlaufen. Der Schutz der Ventilbetätigungsfläche 10 vor diesen schweißbedingten Ablagerungen resultiert im wesentlichen aus den zwischen der Ventilbetätigungsfläche 10 und den Längsrippen 15 gebildeten Stufen, die den Abstand zwischen den Schweißkontaktzonen und der Ventilbetätigungsfläche 10 verlängern und ein Hindernis für den Fluss von austre- tendem flüssigen Werkstoff in Richtung der Ventilbetätigungsfläche 10 darstellen.
Weiterhin ist sowohl in Figur 1 als auch in Figur 2 deutlich erkennbar, dass der Abstand 16 einander zugewandter Seitenflächen 17 der Längsstege 11 a bzw. 11 b kleiner als der Abstand 18 einander zugewandter Seitenflächen 19 der Längsrippen 15 ist. Hierdurch kann auch bei ungünstigen Bauteiltoleranzlagen stets gewährleistet werden, dass die Stirnfläche des Gaswechselventilschafts stets definiert an der Ventilbetätigungsfläche 10 anliegt, ohne den Übergangsbereich zwischen der Ventilbetätigungsfläche 10 und den erhabenen Längsrip- pen 15 unter Bildung ebenfalls verschleißfördernder Kantenträger zu kontaktieren.
In Figur 2 ist der Schlepphebel 1 in der Untersicht dargestellt, wobei dessen Hebelkörper 3 die gegenüber den in Figur 1 gezeigten Längsstegen 11a modi- fizierten Längsstege 11 b aufweist. Diese besitzen zur Vergrößerung der nutzbaren Schweißkontaktzone Endabschnitte 13b mit abgewinkelten Schweißnasen 20, die in entgegengesetzte Querrichtungen des Schlepphebels 1 , d.h. voneinander abgewandt ausgerichtet sind.
Liste der Bezugszahlen
1 Schlepphebel
2 gelenkseitiger Hebelabschnitt
3 Hebel körper
4 Seitenwand
5 ventilseitiger Hebelabschnitt
6 Querbalken
7 Rolle
8 Bolzen
9 Unterseite des Querbalkens
10 Ventilbetätigungsfläche
11 a, b Längssteg
12 Längsstirnseite des Hebelkörpers
13a, b Endabschnitt des Längsstegs
14 Kontaktfläche
15 Längsrippe
16 Abstand der Längsstege
17 Seitenfläche des Längsstegs
18 Abstand der Längsrippen
19 Seitenfläche der Längsrippe
20 Schweißnase

Claims

Patentansprüche
1. Schlepp- (1 ) oder Kipphebel zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, welcher Schlepp- (1 ) oder Kipphebel einen aus Blechwerkstoff umgeformten länglichen Hebelkörper (3) aufweist, der im Bereich eines ventilseitigen Hebelabschnitts (5) mit voneinander beabstandet verlaufenden Seitenwänden (4) und einem die Seitenwände (4) verbindenden Querbalken (6) ein im wesentlichen U-förmiges und nach oben offenes Quer- schnittsprofil bildet, wobei auf einer dem Gaswechselventil zugewandten Unterseite (9) des Querbalkens (6) eine Ventilbetätigungsfläche (10) verläuft, die von zwei zur seitlichen Führung des Hebelkörpers (3) auf dem Gaswechselventil dienenden Längsstegen (11a, 11 b) gesäumt ist, welche Längsstege (11a, 11 b) von einer Längsstirnseite (12) des Hebelkörpers (3) in Verlänge- rung der Seitenwände (4) oder des Querbalkens (6) ausgehend auf die Unterseite (9) des Querbalkens (6) gebogen und an ihren Endabschnitten (13a, 13b) mit auf der Unterseite (9) verlaufenden Kontaktflächen (14) verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (9) zumindest abschnittsweise gestuft ausgebildet ist, wobei die Kontaktflächen (14) gegen- über der Ventilbetätigungsfläche (10) erhaben oder vertieft verlaufen.
2. Schlepp- (1 ) oder Kipphebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Kontaktflächen (14) auf beidseitig der Ventilbetätigungsfläche (10) angeprägten Längsrippen (15) verlaufen.
3. Schlepp- (1 ) oder Kipphebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (16) einander zugewandter Seitenflächen (17) der Längsstege (11a, 11 b) kleiner als der Abstand (18) einander zugewandter Seitenflächen (19) der Längsrippen (15) ist. Schlepp- (1 ) oder Kipphebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (13b) der Längsstege (11 b) in entgegengesetzte Querrichtungen des Schlepp- (1 ) oder Kipphebels abgewinkelte Schweißnasen (20) aufweisen.
PCT/EP2007/061400 2006-11-09 2007-10-24 Schlepp- oder kipphebel zur betätigung eines gaswechselventils einer brennkraftmaschine WO2008055784A1 (de)

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