DE4324835A1

DE4324835A1 - Lagerbolzen

Info

Publication number: DE4324835A1
Application number: DE4324835A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hertrich; Rudolf Bauer
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-07-23
Publication date: 1995-01-26
Also published as: KR950003650A; JPH0771210A

Description

Die Erfindung betrifft einen Lagerbolzen, insbesondere nach den ober begriffsbildenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Der Lagerbolzen in Kipp- oder Schlepphebeln im Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine dient zum Beispiel zur Aufnahme von Nockenrollen. Dazu ist der Lagerbolzen in Bohrungen der Wangen des Kipp- oder Schlepphebels eingepaßt, zwischen denen die Nockenrolle geführt ist. Die Nockenrolle läuft unmittelbar auf der Umfangsfläche eines Nockens der Nockenwelle ab.

Der um einen Drehpunkt schwenkbare Kipp- oder Schlepphebel übt eine oszillierende Bewegung aus und bewirkt eine Stellbewegung der Gaswech selventile entsprechend der Nockenerhebungskurve.

Der Lagerbolzen dient zur Übertragung von Kräften und muß daher eine ausreichende Festigkeit gegenüber Ovalverformung, Biegung und Flächen pressung aufweisen. Außerdem ist eine allen Belastungsfällen standhal tende Sicherung gegen Verdrehen oder Verschieben des Lagerbolzens in den Bohrungen des Kipp- oder Schlepphebels erforderlich. Ein weiteres Konstruktionsziel besteht darin, die oszillierenden Massen der Brenn kraftmaschine gering zu halten. Daher sind gewichtsreduzierte Lager bolzen in Kipp- oder Schlepphebeln erforderlich.

Aus der JP 62-294706 ist ein Lagerbolzen in Form eines dickwandigen Rohres mit einem relativ hohen Eigengewicht bekannt. Diese Gestaltung erfordert einen hohen mechanischen Fertigungsaufwand, verbunden mit einem Kostennachteil. Außerdem ist bei einer Durchgangsbohrung durch den Lagerbolzen ein Kompromiß hinsichtlich der Gewichtseinsparung und der verfügbaren Festigkeit erforderlich.

Diese bekannte Gestaltung besitzt nur eine geringe Gewichtsreduzie rung. Außerdem erschwert die starke Wandung ein radiales Aufweiten der Randzone an den Stirnseiten, was zur Erreichung einer Lage- und/oder Drehfixierung des Lagerbolzens in einem Kipp- oder Schlepphebel erfor derlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lagerbolzengestaltung zu schaffen, die:

- durch eine preiswerte Fertigungstechnologie herstellbar ist;
- eine Gewichtsreduzierung ermöglicht;
- ein Aufweiten an den Stirnseiten des Lagerbolzens begünstigt;
- eine über die Länge des Lagerbolzens sich ändernde Querschnittsform aufweist.

Bei einer Vorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Danach ist ein Lagerbolzen vorgesehen, der weitgehend einem Rohrquer schnitt entspricht. Die Ausnehmungen sind jeweils von der Stirnseite in den Lagerbolzen eingebracht und reichen bis zu einem Zwischenboden, der beide Ausnehmungen voneinander trennt. Der Lagerbolzen besitzt damit im Bereich der Nockenrolle weitestgehend einen Vollquerschnitt aufgrund des Zwischenbodens, wodurch eine unerwünschte Verformung verhindert werden kann.

Die Wandungen des Bolzens im Bereich der Ausnehmungen sind dabei so gewählt, daß einerseits eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit sichergestellt ist und andererseits eine gute plastische Verformung in den Endbereichen des Lagerbolzens erreichbar ist, insbesondere durch ein Aufweiten bzw. eine Verstemmung, wodurch der Bolzen in der Bohrung lage- und drehfixiert wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können nach An spruch 2 die Ausnehmungen im Lagerbolzen zylindrisch oder oval ausge führt sein. Bei einer ovalen Ausbildung ist vorzugsweise die im Quer schnitt betrachtete längste Erstreckung der Ausnehmung in Richtung der größten Belastung ausgerichtet und entsprechend der Lagerbolzen fi xiert.

Gemäß Anspruch 3 ist vorgesehen, die Ausnehmung gestuft auszubilden. Erfindungsgemäß sind dazu unterschiedlich gestufte, d. h. im Durch messer kleiner werdende Abschnitte der Ausnehmung in Richtung des Zwischenbodens vorgesehen. Diese Gestaltung der Ausnehmung kann dabei unter Berücksichtigung der maximal auftretenden Belastung des Lager bolzens vorgenommen werden, wobei die geforderten Widerstandsmomente wie auch Flächenträgheitsmomente vorteilhaft eingehalten werden kön nen.

In einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist nach Anspruch 4 vorgesehen, einen Abschnitt der Ausnehmung exzentrisch zum Außendurch messer des Lagerbolzens auszuführen. Durch einen vorteilhaft an der Stirnseite angeordneten exzentrischen Abschnitt der Ausnehmung ent stehen in Umfangsrichtung des Lagerbolzens unterschiedliche Wandstär ken. Dadurch werden die Wandungen im eingebauten Zustand beim Ver stemmen unterschiedlich aufgeweitet. Die sich damit gleichzeitig einstellende Unrundheit am Lagerbolzen-Außendurchmesser und in der Bohrung des Kipp- oder Schlepphebels bewirkt vorteilhaft eine wir kungsvolle Verdrehsicherung. Vorteilhaft ist die gestufte Ausbildung der Ausnehmung ebenfalls in Verbindung eines exzentrischen Abschnittes der Ausnehmung ausführbar.

Zur Erreichung einer verbesserten Lagefixierung des Lagerbolzens ist nach Anspruch 5 eine zueinander versetzte Anordnung der exzentrischen Abschnitte vorgesehen. Dazu bietet es sich vorteilhaft an, diese Abschnitte in einem Winkel von kleiner als 180 Grad versetzt anzuord nen. Bei in Umfangsrichtung des Bolzendurchmessers lageorientierter Montage läßt sich die Aufweitung dessen beim Verstemmen gezielt in die belastungsabhängig günstigste Position verlegen.

Gemäß dem Anspruch 6 ist zur Erreichung eines hinsichtlich der Festig keit und des Eigengewichtes optimierten Lagerbolzens für den zur Stirnseite angeordneten Abschnitt der Ausnehmung ein Verhältnis des Innendurchmessers zum Außendurchmesser beansprucht. Vorteilhaft konnte ein Innendurchmesser bestimmt werden, der dem 0,6-0,8fachen Wert des Außendurchmessers entspricht.

Zur Berücksichtigung spezieller Belastungsfälle oder auch voneinander abweichender Wandstärken der Wangen eines Schlepp- oder Kipphebels ist nach Anspruch 7 eine außermittige Anordnung des Zwischenbodens im Lagerbolzen vorgesehen.

Nach Anspruch 8 ist eine Bohrung im Zwischenboden vorgesehen, die aus Gründen der Fertigungstechnik, der Gewichtseinsparung oder auch zur Durchführung und/oder Weiterleitung von Schmiermittel dienen kann.

Nach Anspruch 9 kann der Lagerbolzen jeweils endseitig mit einer Ansenkung im Bereich der Ausnehmung versehen werden, die eine nahezu geschlossene radiale Stegwand bildet. Durch diese Ausgestaltung kann die Steifigkeit des Lagerbolzens im Bereich der Aufnahmebohrung der Wangen des Kipp- oder Schlepphebels weiter verbessert werden. Außerdem bewirkt die Stegwand eine Versteifung in einem Bereich des Lagerbol zens, in dem dieser im montierten Zustand in Wangen des Schlepp- oder Kipphebels geführt ist. Wird der Lagerbolzen nach seiner Herstellung als Fließpreßteil gehärtet, so führt der Härteprozeß zu einer Durch messeränderung in diesem Bereich. Aufgrund dieser örtlichen Vergröße rung des Durchmessers kann der Lagerbolzen in die Aufnahmebohrung des Schlepp- oder Kipphebels eingepreßt werden, ohne daß in seinem mitt leren Abschnitt, in welchem er eine Laufbahn für ein Nadellager bil det, Riefen entstehen.

Zur Vermeidung von Spannungsspitzen sind nach Anspruch 10 gerundete Übergänge zwischen den unterschiedlichen rohrförmigen Abschnitten der Ausnehmung sowie dem Übergang zum Zwischenboden vorgesehen. Damit ergeben sich vorteilhaft weiche Spannungseinleitungen in Abschnitte unterschiedlichen Querschnitts des Lagerbolzens.

Die erfindungsgemäße Gestaltung ermöglicht weiter nach Anspruch 11 die Anwendung kostengünstiger Fertigungstechnologien, mit denen Lagerbol zen gemäß der erfindungsgemäßen Formgebung in großen Stückzahlen kostengünstig herstellbar sind. Vorteilhaft bietet sich dazu ein Fließpreßverfahren an.

Zur Schaffung eines alternativen Fertigungsverfahrens ist gemäß An spruch 12 der erfindungsgemäße Lagerbolzen auch durch ein spangebendes Verfahren herstellbar.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfin dung darstellen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Lagerbolzen im Längsschnitt mit einem mittig angeordneten Zwischenboden im eingebauten Zustand;

Fig. 2 einen Lagerbolzen mit einer gestuft angeordneten Aus nehmung;

Fig. 3 einen versetzt zur Mitte angeordneten Zwischenboden, versehen mit einer Bohrung in einem erfindungsgemäßen Lagerbolzen;

Fig. 4 zum Außendurchmesser exzentrisch angeordnete Abschnitte einer Ausnehmung in den Endbereichen eines Lagerbolzens;

Fig. 5 einen Lagerbolzen, weitestgehend vergleichbar mit dem in Fig. 5 abgebildeten Lagerbolzen, bei dem die exzen trischen Ausnehmungen zueinander versetzt sind;

Fig. 6 einen Lagerbolzen, der im Bereich der Ausnehmungen je weils mit einer Verstemmung versehen ist.

In Fig. 1 ist ein Lagerbolzen 1a im eingebauten Zustand im Schlepp hebel 2 im Schnitt abgebildet. Der Lagerbolzen 1a ist versehen mit jeweils einer von den Stirnseiten 7 in den Lagerbolzen 1a eingebrach ten Ausnehmung 3a. Die zylindrisch, koaxial zum Außendurchmesser ausgebildeten Ausnehmungen 3a reichen bis zu einem mittig im Lagerbol zen 1a angeordneten Zwischenboden 4a. Der Lagerbolzen 1a ist in einer Bohrung 5 eingepaßt, die durch beide Wangen 6 des Schlepphebels 2 reicht. Zur Lage- und Drehfixierung des Lagerbolzens 1a im Schlepp hebel 2 ist eine Verstemmung im Übergangsbereich zwischen der Bohrung 5 und dem Lagerbolzen 1a vorgesehen. In Fig. 1 ist auf der linken Seite die Verstemmung 9 stirnseitig am Lagerbolzen 1a vorgesehen, wodurch sich eine Wulst bildet, die radial nach außen in Richtung der Bohrung 5 verlagert wird und dabei einen an der Wange 6 befindlichen Radius 10 im Bereich des Eintritts der Bohrung 5 in die Wange 6 wei testgehend ausfüllt.

Auf der rechten Seite ist eine Verstemmung 11 in der Wange 6 gezeich net, die konzentrisch zur Bohrung 5 angeordnet ist und bei der eine Wulst einen am Lagerbolzen 1a angebrachten Radius 12 ausfüllt. Ein von den beabstandet angeordneten Wangen 6 gebildeter Zwischenraum 13 dient zur Aufnahme und Führung einer Nockenrolle 14, die über ein Wälzlager 15 drehbar auf dem Lagerbolzen 1a angeordnet ist. Der Fig. 1 ist dabei zu entnehmen, daß der Zwischenboden 4a, das den Lagerbolzen 1a versteifende Element, genau mittig zur Nockenrolle 14 angeordnet ist, was eine nachteilige Ovalverformung des Lagerbolzens 1a vermeidet und folglich eine vorteilhaft runde Lauffläche für das Wälzlager 15 auch bei einer belasteten Nockenrolle 14 sicherstellt. Die vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten unterstreichend ist die Ausnehmung 3a im Übergangsbereich zum Zwischenboden 4a auf der rechten Seite scharfkan tig und auf der linken Seite mit einem Radius 15 versehen.

Die Fig. 2 zeigt den Lagerbolzen 1b, der jeweils mit einer gestuft gestalteten Ausnehmung 3b versehen ist. Dabei ist die Stufe mit dem geringsten Durchmesser zum Zwischenboden 4b zeigend angeordnet. Aus der Fig. 2 sind weiter die stark gerundeten Übergänge zwischen den einzelnen Abschnitten der Ausnehmung 3b zu entnehmen. Die Gestaltung ist insbesondere für einen fließgepreßten Lagerbolzen von Vorteil.

Ein außermittig angeordneter Zwischenboden 4c, der bewirkt, daß die axiale Erstreckung der Ausnehmungen 3c voneinander abweichen, kann der Fig. 3 entnommen werden. Der Zwischenboden 4c ist mit einer Bohrung 16c versehen, die eine Verbindung zwischen den Ausnehmungen 3c sicher stellt.

Die Fig. 4 zeigt einen Lagerbolzen 1d, dessen Ausnehmungen 3d einen zum Außendurchmesser des Lagerbolzens 1d nicht konzentrischen Ab schnitt 17d und einen konzentrischen Abschnitt 18d aufweisen. Damit stellen sich unterschiedliche Wandstärken 19 in der Außenwandung des Lagerbolzens 1d ein. Die Abschnitte 17d, 18d besitzen voneinander abweichende Durchmesser, wobei die Anordnung so erfolgt, daß sich in einem Bereich eine durchgehende Linie ergibt, die sich über die gesam te Länge der Ausnehmung 3d erstreckt.

In Fig. 5 sind abweichend zur Fig. 4 die Abschnitte 17e zueinander um maximal 180 Grad versetzt angeordnet, wodurch der Wandstärkenver lauf der Außenwandung ebenfalls an den Stirnseiten des Lagerbolzens 1e abweichend gestaltet ist. Zur besseren Verdeutlichung ist der rechte Endabschnitt des Lagerbolzens 1e versetzt gezeichnet, wodurch beide Abschnitte 17e in eine übereinstimmende zeichnerische Ebene abgebildet sind. Damit kann eine noch wirksamere Verdrehsicherung des Lagerbol zens 1e erreicht werden, da die Aufweitung in unterschiedlichen Berei chen, z. B. der Wange eines Schlepphebels, erfolgt.

Die Fig. 6 zeigt den Lagerbolzen 1f, der im Endbereich der Ausnehmung 3f jeweils eine Verstemmung aufweist, durch die bedingt die Abschnitte 17f, 18f voneinander abweichende Durchmesser aufweisen. Das in Rich tung des Zwischenbodens 4f verlagerte Material der Lagerbolzenwandung bildet nach Ende der Verstemmung eine Stegwand 20, die bis auf eine Öffnung 21 geschlossen ist.

Bezugszeichenliste

1 Lagerbolzen
2 Schlepphebel
3 Ausnehmung
4 Zwischenboden
5 Bohrung
6 Wangen
7 Stirnseiten
8 Seitenfläche
9 Verstemmung
10 Radius
11 Verstemmung
12 Radius
13 Zwischenraum
14 Nockenrolle
15 Radius
16 Bohrung
17 Abschnitt (nicht konzentrisch)
18 Abschnitt (konzentrisch)
19 Wandstärke
20 Stegwand
21 Öffnung

Claims

1. Lagerbolzen, der in Kipp- oder Schlepphebeln einer Brennkraftma schine zur Aufnahme von Nockenrollen eingesetzt ist, wobei der Lager bolzen als ein zylindrisch gestalteter, metallischer Körper mit einer Ausnehmung ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmun gen (3a bis 3f) jeweils von einer Stirnseite (7) bis zu einem Zwi schenboden (4a bis 4f) reichend im Lagerbolzen (1a bis 1f) eingebracht sind.

2. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus nehmungen (3a bis 3e) zylindrisch oder oval ausgeführt sind.

3. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrfach gestufte, unterschiedliche Abschnitte aufweisende Ausnehmung (3b, 3d, 3e) vorgesehen ist.

4. Lagerbolzen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Abschnitt (17d, 17e) der Ausnehmung (3d, 3e) zu einem Außendurch messer des Lagerbolzens (1d, 1e) exzentrisch angeordnet ist.

5. Lagerbolzen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die exzen trischen Abschnitte (17e) zueinander versetzt angeordnet sind.

6. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innen durchmesser des Lagerbolzens (1a bis 1c) den 0,6-0,8fachen Wert des Außendurchmessers aufweist.

7. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwi schenboden (4c) versetzt zur Mitte des Lagerbolzens (1c) angeordnet ist.

8. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwi schenboden (4c bis 4e) eine Bohrung (16c bis 16e) aufweist.

9. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lager bolzen (1f) jeweils endseitig eine Verstemmung in der Ausnehmung (3f) aufweist, die eine nahezu geschlossene Stegwand (20) bildet.

10. Lagerbolzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß Übergänge von einer inneren Rohrwandung zum Zwi schenboden sowie zwischen den einzelnen Abschnitten der Ausnehmung gerundet gestaltet sind.

11. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fließpreßverfahren zur Herstellung des Lagerbolzens (1a bis 1f) ein setzbar ist.

12. Lagerbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Her stellung der Ausnehmung (3a bis 3e) ein spangebendes Verfahren ein setzbar ist.