DE102006018510A1 - Swinging arm for stroke-variable valve gear of internal combustion engine, has stroke area, where maximum width of stroke area is formed larger or equal to maximum width of idle-stroke area and larger than minimum width of idle-stroke area - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungTerritory of invention
Die Erfindung betrifft einen Schwinghebel für einen hubvariablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine. Der Schwinghebel weist stirnseitig eines ersten Endabschnitts eine um eine Schwingachse verlaufende, konvex zylindrisch ausgebildete Abstützfläche, in einem Mittelabschnitt eine Nockenanlauffläche und stirnseitig eines zweiten Endabschnitts eine mit dem Schwinghebel starr verbundene Hubübertragungsfläche auf. Diese ist in Schwingrichtung aus einem Leerhubbereich und einem sich an den Leerhubbereich anschließenden Hubbereich zusammengesetzt und beaufschlagt mit dem Leerhubbereich und dem Hubbereich eine Außenmantelfläche einer in einem Ventilhebel drehbar gelagerten Rolle mit einer in Schwingrichtung veränderlichen Kontaktkraft.The The invention relates to a rocker arm for a variable-stroke valve train an internal combustion engine. The rocker arm has a front side first end portion extending around a swing axis, convex cylindrically shaped support surface, in a central portion of a Nockenanlauffläche and the front side of a second End portion a rigidly connected to the rocker arm Hubübertragungsfläche. This is in the swinging direction of a Leerhubbereich and a composed at the Leerhubbereich subsequent stroke area and acts on the Leerhubbereich and the Hubbereich a Outer jacket surface of an in a valve lever rotatably mounted roller with a swinging direction variable Contact force.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein
derartiger Schwinghebel geht aus der als gattungsbildend betrachteten
Wie es in der zitierten Druckschrift bereits auch vorgeschlagen ist, besteht eine erste Abhilfemaßnahme zu dieser Problematik darin, den Schwinghebel in Blechbauweise zur Reduzierung des um die Schwingachse wirksamen Massenträgheitsmoments und somit der abzufedernden Massenwirkung leichtbauend auszubilden. Eine darüber hinaus gehende Reduzierung des Massenträgheitsmoments wäre dann beispielsweise durch eine an die ertragbaren Biegespannungen konsequent angepasste Formgebung des Schwinghebels mit lokal unterschiedlichen Blechwandstärken oder durch die Verwendung extrem leichtbauender Werkstoffe möglich. Jedoch sind der erzielbaren Massenreduzierung bei der ersten Möglichkeit durch den Blechumformprozess und bei der zweiten Möglichkeit durch die beträchtlichen Zusatzkosten der in Frage kommenden Leichtbauwerkstoffe enge Grenzen gesetzt.As it has already been suggested in the cited document, there is a first remedy To this problem in it, the rocker arm in sheet metal construction Reduction of the mass moment of inertia around the swing axle and thus to form the mass effect to be mitigated lightly. One beyond going reduction of the mass moment of inertia would be then for example, by a consistent to the sustainable bending stresses adapted shape of the rocker arm with locally different Sheet metal wall thicknesses or by the use of extremely lightweight materials possible. however are the achievable mass reduction at the first option through the sheet metal forming process and the second possibility through the considerable Additional costs of eligible lightweight materials narrow limits set.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen geschilderten Nachteil zu vermeiden und somit einen Schwinghebel zu schaffen, der ein möglichst geringes Massenträgheitsmoment um die Schwingachse aufweist und als Großserienprodukt gleichzeitig kostengünstig herstellbar ist.Of the Invention is therefore the object of this described To avoid disadvantage and thus to create a rocker arm, the one possible low moment of inertia around the swing axle and as a large-scale product at the same time economical can be produced.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Hubübertragungsfläche bei nivellierten Kontaktpressungen zwischen der Hubübertragungsfläche und der Außenmantelfläche der Rolle eine entlang der Schwingrichtung veränderliche Breite aufweist derart, dass die maximale Breite des Hubbereichs größer oder gleich der maximalen Breite des Leerhubbereichs und deutlich größer als die minimale Breite des Leerhubbereichs ausgebildet ist. Die Ausbildung der Hubübertragungsfläche des erfindungsgemäßen Schwinghebels basiert auf der Kombination zweier Überlegungen. Zum einen ist die Breite der Hubübertragungsfläche so zu dimensionieren, dass die für die gegebene Werkstoffpaarung zulässigen Kontaktpressungen nicht überschritten werden. Die hierfür maßgeblichen Maximalpressungen treten jedoch nur in der positiven Beschleunigungsphase des Hubbereichs mit vergleichsweise kurzer Längserstreckung in Schwingrichtung des Schwinghebels auf. Folglich sind Hubübertragungsflächen mit konstanter Breite, wie sie bei im Stand der Technik bekannten Schwinghebeln ausgeführt sind, insbesondere im kontaktkraftarmen Leerhubbereich hinsichtlich der zu ertragenden Kontaktpressungen überdimensioniert. Die in Schwingrichtung veränderliche Breite der Hubübertragungsfläche führt dann lediglich zu einer Nivellierung und nicht zu einer Erhöhung der Kontaktpressungen, während die damit verbundene Materialeinsparung im Bereich der Hubübertragungsfläche gemäß der zweiten Überlegung eine signifikante und mit einfachen Mitteln erzielbare Reduzierung des Mas senträgheitsmoments des Schwinghebels ermöglicht. Dies resultiert gemäß dem Satz von Steiner daraus, dass die von der Schwingachse weit beabstandete Masse der Hubübertragungsfläche -wobei die Masse im hier vorliegenden Fall negativ anzusetzen ist- einen mit diesem Abstand quadratischen Beitrag zum Trägheitsmoment des Schwinghebels um die Schwingachse leistet. Zusammengefasst lässt sich also die für die erforderliche Kraft der zusätzlichen Rückstellfeder maßgebliche Massenwirkung des Schwinghebels mit einfachen Mitteln und ohne Erhöhung von dessen mechanischer Werkstoffbeanspruchung im Kontaktbereich zur Rolle des Ventilhebels reduzieren.According to the invention, this object is achieved in that the Hubübertragungsfläche at level contact pressure between the Hubübertragungsfläche and the outer surface of the roller has a variable width along the swinging direction such that the maximum width of the Hubbereichs greater than or equal to the maximum width of the Leerhubbereichs and significantly greater than the minimum Width of the Leerhubbereichs is formed. The design of the stroke transmission surface of the rocker arm according to the invention is based on the combination of two considerations. On the one hand, the width of the Hubübertragungsfläche is to be dimensioned so that the permissible for the given material pairing contact pressures are not exceeded. However, the relevant maximum pressures occur only in the positive acceleration phase of the stroke range with a comparatively short longitudinal extent in the oscillating direction of the rocker arm. Consequently, Hubübertragungsflächen with constant width, as they are performed in known in the art rocker arms, especially in the contact-poor Leerhubbereich in terms of tolerated contact pressures oversized. The variable in the vibrating direction width of the Hubübertragungsfläche then only leads to a leveling and not to an increase in contact pressure, while the associated material savings in the Hubübertragungsfläche according to the second consideration a significant and easily achievable reduction of the mass moment of inertia of the rocker arm allows. This results, according to Steiner's statement, from the fact that the mass of the stroke transmission surface, which is widely spaced from the vibration axis-and the mass in this case is negative, contributes a quadratic contribution to the moment of inertia of the vibration lever about the vibration axis. In summary, therefore, the decisive for the required force of the additional return spring mass effect of the rocking lever can be reduced by simple means and without increasing the mechanical stress on the material in the contact area to the role of the valve lever.
Aus den gleichen Gründen kann das Potenzial zur Reduzierung des Massenträgheitsmoments in Weiterbildung der Erfindung zusätzlich dadurch ausgeschöpft werden, dass ebenfalls die maximale Breite des Hubbereichs deutlich größer als die minimale Breite des Hubbereichs ausgebildet ist. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass die maximale Breite der Hubübertragungsfläche kleiner oder gleich der Breite der Außenmantelfläche der Rolle ist. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass Abschnitte einer Hubübertragungsfläche, welche die Außenmantelfläche der Rolle axial überragen würden, nicht an der Kraftübertragung zwischen dem Schwinghebel und dem Ventilhebel teilnehmen, sondern lediglich die Masse des Schwinghebels im Bereich der Hubübertragungsfläche erhöhen.Out the same reasons may have the potential to reduce the moment of inertia in further education the invention additionally exhausted be that also the maximum width of the stroke range clearly greater than the minimum width of the stroke area is formed. In addition, can it can be provided that the maximum width of the Hubübertragungsfläche smaller or equal to the width of the outer circumferential surface of the Role is. This takes into account the fact that sections a Hubübertragungsfläche, which the outer surface of the Project axially beyond the roller would not at the power transmission participate between the rocker arm and the valve lever, but only increase the mass of the rocker arm in the area of the Hubübertragungsfläche.
In weiterer Fortbildung der Erfindung soll der Schwinghebel einen einteilig aus Blechwerkstoff umgeformten Hebelkörper mit zwei Seitenwänden aufweisen, die zwischen dem ersten Endabschnitt und dem Mittelabschnitt im wesentlichen parallel beabstandet verlaufen und vom Mittelabschnitt ausgehend in Richtung des zweiten Endabschnitts vorzugsweise konisch aufeinander zulaufen und am zweiten Endabschnitt durch eine die Hubübertragungsfläche bildende Stirnwand miteinander verbunden sind. Dabei soll die Hubübertragungsfläche in ebener Projektion eine tonnenähnlich ausgebauchte Form aufweisen, und die Außenseiten der Seitenwände sollen bündig mit der Stirnwand abschließen. Der so ausgebildete Schwinghebel knüpft an den im zitierten Stand der Technik vorgeschlagenen Blechhebel an, wobei jedoch die Stirnwand nicht über die Außenseiten der Seitenwände überstehend, sondern zugunsten einer weiterhin reduzierten Massenwirkung bündig mit diesen abschließend ausgebildet ist. Außerdem verleihen die sich an die ausgebauchte Stirnwand anschmiegenden Seitenwände dem Schwinghebel eine hohe und kerbstellenarme Gestaltfestigkeit.In Further development of the invention, the rocker arm is a one-piece Made of sheet metal formed lever body with two side walls, between the first end portion and the middle portion in substantially parallel spaced and extend from the central portion starting in the direction of the second end portion, preferably conical run towards each other and at the second end portion by a the Hubübertragungsfläche forming Front wall are connected together. Here is the Hubübertragungsfläche in planer Projection a barrel-like have bulged shape, and the outer sides of the side walls are intended flush complete with the front wall. Of the so trained swing lever ties to the proposed in the cited prior art metal lever but with the end wall not protruding over the outsides of the side walls, but in favor of a further reduced mass effect flush with this concluding is trained. Furthermore lend themselves to the bulging end wall clinging side walls the rocker arm a high and notch low structural strength.
Obwohl die Abstützfläche und die Nockenanlauffläche zugunsten eines weiter reduzierten Massenträgheitsmoments des Schwinghebels auch als massenarme Gleitflächen ausgebildet sein können, sollen diese zugunsten einer niedrigen Ventiltriebsreibung schließlich als auf Rollenbolzen dreh- und wahlweise wälzgelagerte Rollen ausgebildet sein. Dabei verlaufen die Rollenbolzen parallel beabstandet und sind in paarweise zueinander fluchtenden Achsbohrungen der Seitenwände kraft- und/oder formschlüssig befestigt.Even though the support surface and the cam contact surface in favor of a further reduced mass moment of inertia of the rocker arm also as low-mass sliding surfaces can be trained this in favor of a low valvetrain friction finally as on roller bolt rotatable and optionally roller bearings formed be. In this case, the roller bolts are parallel spaced and are in pairs aligned with each other axial bores of the side walls force- and / or positive fit attached.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:Further Features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which an embodiment of the invention is shown simplified. Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenFull Description of the drawings
In
den
Wie
in
Auf
der Außenseite
der Stirnwand
Erfindungsgemäß kann das
um die Schwingachse
- 11
- Schwinghebelrocker
- 22
- erster Endabschnittfirst end
- 33
- Rollenbolzenroller pins
- 44
- Rollerole
- 55
- Abstützflächesupporting
- 66
- Schwingachseswing axle
- 77
- Mittelabschnittmidsection
- 88th
- Rollenbolzenroller pins
- 99
- Rollerole
- 1010
- NockenanlaufflächeCam contacting surface
- 1111
- Achsbohrungaxle bore
- 1212
- SeitenwandSide wall
- 1313
- Hebelkörperlever body
- 1414
- zweiter Endabschnittsecond end
- 1515
- Stirnwandbulkhead
- 1616
- HubübertragungsflächeHubübertragungsfläche
- 1717
- Ventilhebelvalve lever
- 1818
- LeerhubbereichLeerhubbereich
- 1919
- HubbereichStroke range
- 2020
- Außenmantelfläche der RolleOuter surface of the role
- xx
- Schwingrichtungvibration direction
- BB
- Breite der Hubübertragungsflächewidth the Hubübertragungsfläche
- FF
- Kontaktkraftcontact force
Claims (5)
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Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE |
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