DE10210747A1

DE10210747A1 - Verfahren zur Herstellung von schaltbaren Ventiltriebsgliedern einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10210747A1
Application number: DE10210747A
Authority: DE
Inventors: Christof Faria
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-10-02
Also published as: AU2003252832A1; WO2003076770A1

Abstract

Vorgeschlagen ist ein schaltbares Ventiltriebsglied (1) mit wenigstens zwei zueinander relativ axial- oder verschwenkbeweglichen Teilen (2, 3) und zumindest einem Verriegelungsmittel (4) wie einem Kolben, welches Verriegelungsmittel (4) zum Zweck einer Verriegelung derartig von einem in Richtung zum anderen Teil (2, 3) verlagerbar ist, daß es eine Trennfläche (5) zwischen den Teilen (2, 3) übergreift und in einer Aufnahme (7) wie einer Bohrung des anderen Teils (3) abschnittsweise verläuft, wobei das Ventiltriebsglied (1) im Zustand vor dessen Montage in die Brennkraftmaschine mit einem Vorverschleiß im Verriegelungsbereich zwischen Aufnahme (7) und Verriegelungsmittel (4) versehen ist. DOLLAR A Aufgrund dieses Vorverschleißes (Setzen) kommt es während des Betriebes der Brennkraftmaschine nur noch zu einem geringeren weiteren Verschleiß im Verriegelungsbereich. Hierdurch erhöht sich während einer Montage des Nockenfolgers der Einstellbereich (EB) für das Verriegelungsspiel (VS), wodurch der Gruppierungsaufwand beispielsweise entfeinert werden kann.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schaltbaren Ventiltriebsgliedern einer Brennkraftmaschine, wobei jedes Ventiltriebsglied wenigstens zwei zueinander relativ axial- oder verschwenkbewegliche Teile und zumindest ein Verriegelungsmittel wie einen Kolben hat, welches Verriegelungsmittel zum Zweck einer Verriegelung derartig von einem in Richtung zum anderen Teil verlagerbar ist, daß es eine Trennfläche zwischen den Teilen übergreift und in einer Aufnahme wie einer Bohrung des anderen Teils abschnittsweise verläuft.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Ventiltriebsglied, hier als schaltbarer Rollenstößel für einen Stößelstangentrieb hergestellt, geht aus der DE 198 04 952, Fig. 2, hervor. Gezeigt sind zwei sich diametral gegenüberliegende Kolben als Verriegelungsmittel, welche für den Verriegelungsfall in je eine Aufnahme eines Außenteils des Ventiltriebsglieds verlagerbar sind. Die dabei in Fig. 4 offenbarte Verriegelung ist stets spielbehaftet. Dieses Verriegelungsspiel, also ein Relativweg, welchen ein die Verriegelungsmittel aufweisendes Innenelement relativ zu dem Außenteil bei Verriegelung und Nockenhub zurücklegt, ist zwar als Minimalspiel notwendig, damit die Verriegelung realisiert werden kann, jedoch andererseits als zusätzlicher Leerweg auf den Ventilhub abzubilden. Vor Einbau in die Brennkraftmaschine schwankt dieses Spiel von Nockenfolger zu Nockenfolger. Die Varianz dieses Spiels wird innerhalb eines definierten Einstellbereichs für Verriegelungsspiele vorgegeben.

Nach Einbau in die Brennkraftmaschine kommt es zu einer verschleißbedingten Erhöhung des Verriegelungsspiels am einzelnen Nockenfolger. Diese wird insbesondere durch Glättung der Materialoberflächen, Materialverfestigung, Beseitigung der sogenannten Kantenträger, Abplattungen etc. verursacht. Allgemein gesagt finden somit im Verriegelungsbereich plastische und somit dauerhafte Verformungen statt, welche die vorgenannte Erhöhung des Verriegelungsspiels bewirken. Klar ist, daß während des Betriebs der Brennkraftmaschine das sich erhöhende Verriegelungsspiel nur innerhalb eines definierten Streubereichs für Verriegelungsspiele liegen darf. Die Qualität des Motorbetriebs profitiert stark von einem sehr kleinen Streubereich der Verriegelungsspiele bei allen gleichartigen Ventiltriebsgliedern.

Bei dem aus der DE 198 04 952 vorbekannten Nockenfolger muß ein sehr eng gehaltener Einstellbereich des Verriegelungsspiels vor dem Motorbetrieb fertigungs- und meßtechnisch garantiert werden, um den breiteren Streubereich des Verriegelungsspiels während des Motorbetriebs in den vorgegebenen Grenzen zu halten. Dieser eben genannte enge Einstellbereich erfordert äußerst aufwändige Gruppierungsmaßnahmen während der Montage. Damit einher geht ein unerwünscht großer Aufwand an Feinmeßmitteln bzw. eine relativ große Menge an Ausschuß oder Nacharbeit.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von schaltbaren Ventiltriebsgliedern zu schaffen, bei dem der Einstellbereich für Verriegelungsspiele deutlich gegenüber bisherigen Einstellbereichen vergrößert werden kann bzw. ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Demnach werden folgende Schritte erfindungsgemäß vorgeschlagen:

a) Messen eines Verriegelungsspiels am jeweiligen Ventiltriebsglied, d. h. des Relativwegs, welchen das eine Teil relativ zum anderen Teil im Verriegelungszustand des Verriegelungsmittels in Nockenhubrichtung zurücklegt, bis das Verriegelungsmittel in seiner Aufnahme verspannt ist;
b) Vergleichen ob das Verriegelungsspiel des jeweiligen Ventiltriebsglieds innerhalb eines Einstellbereichs für Verriegelungsspiele an Ventiltriebsgliedern gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs liegt und Bereithalten der entsprechenden Ventiltriebsglieder;
c) Aufbringen einer zeitlich und kräftemäßig definierten Kraft auf jedes entsprechende Ventiltriebsglied in seine Verspannrichtung derart, daß eine Erhöhung des Verriegelungsspiels durch Vorverschleiß/Setzen im Kontaktbereich zwischen der Aufnahme und dem Verriegelungsmittel stattfindet;
d) Vergleichen ob das erhöhte Verriegelungsspiel des jeweiligen Ventiltriebsglieds innerhalb eines Einstellbereichs für erhöhte Verriegelungsspiele an Ventiltriebsgliedern gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs liegt und Bereithalten der entsprechenden Ventiltriebsglieder;
e) Einbau der entsprechenden Ventiltriebsglieder in die Brennkraftmaschine.

Durch diese Maßnahmen sind die eingangs beschriebenen Nachteile wirkungsvoll vermieden. Durch den erfindungsgemäß vor der Montage des jeweiligen Nockenfolgers aufgebrachten "Vorverschleiß" erfolgt während des Betriebes des Motors nur noch ein relativ geringer "Nachverschleiß". Somit ergibt sich bei konstant vorgegebenem Streubereich der Verriegelungsspiele während des Betriebs des Motors eine deutliche Erweiterung des Einstellbereichs der Verriegelungsspiele vor dem Betrieb des Motors, also bei Montage des Nockenfolgers. Selbstverständlich streut der Einstellbereich nach dem Aufbringen des Vorverschleißes ebenfalls in beide Richtungen. Dies wird bei Bemessung des Einstellbereichs vor dem Aufbringen des Vorverschleißes berücksichtigt.

Der deutlich breiter liegende Einstellbereich für die Verriegelungsspiele bringt beispielsweise eine Entfeinerung des Gruppierungsaufwandes bei Montage mit sich. Es kann auch festgestellt werden, daß die Meßgenauigkeit während der Fertigung und Montage heruntergefahren werden kann bzw. das weniger Ausschuß oder Nacharbeit wegen nicht eingehaltener Verriegelungsspieltoleranz vorliegt.

Die Kraft wird zweckmäßigerweise und gemäß einer Konkretisierung der Erfindung so aufgebracht, daß sie lediglich die im Verriegelungsbereich liegenden Bauteile belastet. Ansonsten könnte es nach Aufbringen des Vorverschleißes dazu kommen, daß aufgrund dieser "Zeitraffermethode" Bauteile des Ventiltriebsglieds unerwünscht deformiert werden. Insbesondere ist hier an eine Rolle, die ggf. wälzgelagert sein kann, als unmittelbaren Nockengegenläufer am schaltbaren Ventiltriebsglied gedacht. Aber auch im Bereich einer Anlagefläche einer Stößelstange (im Falle einer Ausbildung als schaltbarer Rollenstößel) könnte es bei nicht genügender Vorsicht zu unerwünschten Deformationen kommen.

Weitere zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung beziehen sich darauf, wie die Kraft zur Erzielung des Vorverschleißes eingebracht wird. Beispielsweise ist vorgeschlagen, die Kraft pulsierend zu applizieren, wobei jedoch gleichermaßen auch an eine einmalige Einwirkung gedacht wird. Letztgenannte Maßnahme ist ggf. bei einer Massenfertigung vorteilhaft.

Des weiteren ist es vorgesehen, die Erhöhung des Verriegelungsspiels durch Aufbringen der definierten Kraft so zu realisieren, daß diese Erhöhung deutlich größer als eine restliche Erhöhung des verschleißbedingten Verriegelungsspiels ist. Ggf. ist es jedoch auch denkbar, nur einen Teil der erst im Betrieb des Motors stattfindenden Erhöhung des Verriegelungsspiels im vorhinein schon abzubilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gleichermaßen bei schaltbaren Ventiltriebsgliedern wie den genannten Rollenstößeln, aber auch bei Tassenstößeln, Abstützelementen, Ventiltriebsbrücken oder Hebelgruppen (Kipp-, Schlepp-, o. bspw. Schwinghebel) eingesetzt werden.

Ein weiterer Anspruch bezieht sich alternativ auf ein schaltbares Ventiltriebsglied, bei dem allgemein gesagt ein Vorverschleiß im Verriegelungsbereich zwischen dessen Aufnahme und Verriegelungsmittel hergestellt ist. Zu den Vorteilen hierzu siehe vorhergehende Diskussion.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt ein als Rollenstößel ausgebildetes Ventiltriebsglied und
Fig. 2 zur näheren Erläuterung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ein Diagramm mit Darstellung der Einstellbereiche des Verriegelungsspiels.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Aus Fig. 1 geht ein Ventiltriebsglied 1 hervor, welches hier als Rollenstößel hergestellt ist. Es besteht aus einem äußeren Teil 3, in welchem relativ axial beweglich zu diesem ein inneres Teil 2 eingebaut ist. In einer als Durchgangsbohrung ausgebildeten Aufnahme 6 des Teils 2 sind zwei sich diametral gegenüberliegende Verriegelungsmittel 4 angeordnet. Diese verlaufen im nicht verriegelten Zustand des Ventiltriebsglieds 1 vollständig in ihrer Aufnahme 6 und sind hier als Kolben ausgebildet. Den Verriegelungsmitteln 4 liegt in einer Nockenhubstellung je eine komplementäre Aufnahme 7 im äußeren Teil 3 für den Verriegelungsfall gegenüber. Im Fall der Verriegelung, die zeichnerisch gezeigt ist, welche hier über die Kraft einer Druckfeder 10 bewerkstelligt wird, übergreifen somit die Verriegelungsmittel 4 eine Trennfläche 5 zwischen den Teilen 2, 3 und verlaufen abschnittsweise in ihren Aufnahmen 7.
Des weiteren hat das Ventiltriebsglied 1 an einem Ende einer Rolle 8 als unmittelbaren Nockengegenläufer.
Dargestellt ist, daß sich das äußere Teil 3 mit einem geringfügigen Ringbereich an einer Abstützung 9 anlehnt. Des weiteren ist an einem der Rolle 8 gegenüberliegenden Abschnitt des inneren Teils 2 eine Kraft F eingezeichnet. Diese Kraft F steht hier für eine nachfolgend näher erläuterte definierte Kraft, welche vor dem Einbau des Ventiltriebsglieds 1 in die entsprechende Brennkraftmaschine in Verspannrichtung des Ventiltriebsglieds 1 aufgebracht wird, um das Verriegelungsspiel VS definiert zu erhöhen. Das Verriegelungsspiel VS ist auch in Fig. 1 eingetragen. Es steht für einen Relativweg, welchen das innere Teil 2 relativ zum äußeren Teil 3 im dargestellten Verriegelungszustand der Verriegelungsmittel 4 bei Nockenhub zurücklegt, bis das Verriegelungsmittel 4 in seiner Aufnahme 7 verspannt ist (siehe auch Beschreibungseinleitung).
Beispielsweise wird diese o. g. Kraft F pulsierend aufgebracht, um somit vorteilhafterweise einen Großbereich des während des Betriebes des Motors stattfindenden weiteren Setzvorgangs im Verriegelungsbereich (Erhöhung des Verriegelungsspiels VS) vorwegzunehmen.
Zur näheren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 1 jetzt verwiesen. "SB" steht für einen Streubereich des Verriegelungsspiels während des Betriebs des Motors, innerhalb dessen sich das Verriegelungsspiel VS von Ventiltriebsgliedern gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs über einen definierten Zeitraum t, vorteilhafterweise die Lebensdauer der Brennkraftmaschine, bewegen darf. Idealerweise ist der Streubereich SB, also ein Bereich zwischen minimalem Verriegelungsspiel VS_min und maximalem Verriegelungsspiel VS_max, relativ schmal gehalten.
Klar ist, daß in der Praxis und bei längerem Motorbetrieb quasi kein Nockenfolger mit einem Verriegelungsspiel VS zu finden ist, welches sich im Bereich VS_min bewegt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird sozusagen der Verschleiß, also eine Erhöhung des Verriegelungsspiels VS, hauptsächlich in den Bereich der Montage M vorverlegt. Somit ergibt sich bei festgelegtem Streubereich SB eine signifikante "Verbreiterung" des Einstellbereichs mit Vorverschleiß EBV und hierdurch auch ein deutlich größerer Einstellbereich EB vor Einbringung des Vorverschleißes. Somit kann der Einstellbereich EB des Verriegelungsspiels VS relativ breit gehalten werden, was zu den beschreibungseinleitend dargestellten Vorteilen, wie beispielsweise einer Entfeinerung des Gruppierungsaufwandes in Fertigung und Montage führt.
Der Einstellbereich mit Vorverschleiß (EBV) ist, wie der Fachmann leicht erkennt, deshalb breiter als der Einstellbereich EB ohne Vorverschleiß gehalten, weil die Erhöhung des Verriegelungsspiels VS durch Aufbringen der definierten Kraft F auch toleranzbehaftet ist. Liste der Bezugszahlen und -zeichen 1 Ventiltriebsglied
2 Teil
3 Teil
4 Verriegelungsmittel
5 Trennfläche
6 Aufnahme
7 Aufnahme
8 Rolle
9 Abstützung
10 Druckfeder
F Kraft
VS Verriegelungsspiel
t Zeit
M Montage
B Betrieb des Motors
EB Einstellbereich
EBV Einstellbereich mit Vorverschleiß
VS_min Minimales Verriegelungsspiel
VS_max Maximales Verriegelungsspiel
SB Streubereich des Verriegelungsspiels

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von schaltbaren Ventiltriebsgliedern einer Brennkraftmaschine, wobei jedes Ventiltriebsglied (1) wenigstens zwei zueinander relativ axial- oder verschwenkbewegliche Teile (2, 3) und zumindest ein Verriegelungsmittel (4) wie einen Kolben hat, welches Verriegelungsmittel (4) zum Zweck einer Verriegelung derartig von einem in Richtung zum anderen Teil (2, 3) verlagerbar ist, daß es eine Trennfläche (5) zwischen den Teilen (2, 3) übergreift und in einer Aufnahme (7) wie einer Bohrung des anderen Teils (3) abschnittsweise verläuft, gekennzeichnet durch folgende Schritte, denen auch weitere Schritte zwischengelagert sein können,

a) Messen eines Verriegelungsspiels (VS) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1), d. h. des Relativwegs, welchen das eine Teil (3) relativ zum anderen Teil (2) im Verriegelungszustand des Verriegelungsmittels (4) in Nockenhubrichtung zurücklegt, bis das Verriegelungsmittel (4) in seiner Aufnahme (7) verspannt ist;

b) Vergleichen ob das Verriegelungsspiel (VS) des jeweiligen Ventiltriebsglieds (1) innerhalb eines Einstellbereichs (EB) für Verriegelungsspiele (VS) an Ventiltriebsgliedern gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs liegt und Bereithalten der entsprechenden Ventiltriebsglieder;

c) Aufbringen einer zeitlich und kräftemäßig definierten Kraft (F) auf jedes entsprechende Ventiltriebsglied (1) in seine Verspannrichtung derart, daß eine Erhöhung des Verriegelungsspiels (VS) durch Vorverschleiß/Setzen im Kontaktbereich zwischen der Aufnahme (7) und dem Verriegelungsmittel (4) stattfindet;

d) Vergleichen ob das erhöhte Verriegelungsspiel (VS) des jeweiligen Ventiltriebsglieds (1) innerhalb eines Einstellbereichs (EBV) für erhöhte Verriegelungsspiele (VS) an Ventiltriebsgliedern (1) gleichen Typs für Brennkraftmaschinen gleichen Typs liegt und Bereithalten der entsprechenden Ventiltriebsglieder (1);

e) Einbau der entsprechenden Ventiltriebsglieder (1) in die Brennkraftmaschine.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (F) zeitlich veränderlich wie pulsierend aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (F) durch einmalige Einwirkung aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Verriegelungsspiels (VS) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1) im Schritt c) des Kennzeichens des Anspruchs 1 deutlich größer ist, als eine restliche Erhöhung des verschleißbedingten Verriegelungsspiels (VS) an diesem Ventiltriebsglied (1) während dessen gesamter Einsatzzeit in der Brennkraftmaschine.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das jeweilige Ventiltriebsglied (1) eine Rolle (8) als unmittelbares Nockenfolgeteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (F) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1) im Schritt c) des Kennzeichens des Anspruchs 1 derartig appliziert wird, daß die Rolle (8) in deren Fluß nicht eingebunden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft (F) am jeweiligen Ventiltriebsglied (1) im Schritt c) des Kennzeichens des Anspruchs 1 so aufgebracht wird, daß lediglich oder hauptsächlich die unmittelbar im Verriegelungsbereich liegenden Bauteile belastet werden.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als schaltbare Ventiltriebsglieder (1) Rollenstößel für Stößelstangentriebe vorgesehen sind.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als schaltbare Ventiltriebsglieder (1) Tassenstößel, Abstützelemente, Ventiltriebsbrücken oder Hebelgruppen eingesetzt sind.

9. Schaltbares Ventiltriebsglied (1) mit wenigstens zwei zueinander relativ axial- oder verschwenkbewegliche Teilen (2, 3) und zumindest einem Verriegelungsmittel (4) wie einem Kolben, welches Verriegelungsmittel (4) zum Zweck einer Verriegelung derartig von einem in Richtung zum anderen Teil (2, 3) verlagerbar ist, daß es eine Trennfläche (5) zwischen den Teilen (2, 3) übergreift und in einer Aufnahme (7) wie einer Bohrung des anderen Teils (3) abschnittsweise verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventiltriebsglied (1) im Zustand vor dessen Montage in die Brennkraftmaschine mit einem Vorverschleiß im Verriegelungsbereich zwischen Aufnahme (7) und Verriegelungsmittel (4) versehen ist.

10. Ventiltriebsglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch den Vorverschleiß erzieltes Verriegelungsspiel (VS) im Verriegelungsbereich größer ist, als eine restliche Erhöhung des verschleißbedingten Verriegelungsspiels (VS) an diesem Ventiltriebsglied (1) während dessen gesamter Einsatzzeit in der Brennkraftmaschine.