EP1496211A1 - Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb - Google Patents

Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb Download PDF

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EP1496211A1
EP1496211A1 EP04012988A EP04012988A EP1496211A1 EP 1496211 A1 EP1496211 A1 EP 1496211A1 EP 04012988 A EP04012988 A EP 04012988A EP 04012988 A EP04012988 A EP 04012988A EP 1496211 A1 EP1496211 A1 EP 1496211A1
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EP
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housing
hand
control track
track
valve drive
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EP04012988A
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Michael Schleusener
Torsten Eder
Klaus Dr. Benedikt
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • 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
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a pivot lever for a variable-stroke valve drive the main patent (patent application DE 102 35 402).
  • the object of the present invention is to provide a generic pivoting lever show its housing lighter than made of sheet metal and thus for high speeds the internal combustion engine is suitable.
  • the housing Weight-optimized in conjunction with the powder metallurgical injection molding process be designed so that when operating in an internal combustion engine high Speeds are achievable.
  • the produced according to claim 1 swing lever housing can be compared to the sheet metal version significantly more complex shapes have, since new degrees of freedom of shaping are possible. This leads to Weight-optimized geometries, the same stiffness a lower weight exhibit.
  • the cost-effective blanks have a high dimensional accuracy on, whereby lower machining allowances are necessary. Also is opposite the Sheet metal version a freer material selection possible.
  • the invention is based on a preferred embodiment in FIG a single figure explained in more detail.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional plan view of a device according to the invention Swivel lever 1 with a housing 2.
  • the housing 2 is essentially of a first and a second side wall 2a arranged parallel to one another, 2b formed with a, at one end between the side walls 2a, 2b integrally formed Control track 4 together form a U-shaped bracket.
  • the tax train 4 has an idle lift curve 4 'and a lift curve 4 "from the control track 4 spaced, the housing 2 has a second bore 8 approximately at the center and on the the control track opposite end to a first bore 7, which is through both side cheeks 2a, 2b extending.
  • a first roller element 3 In the first bore 7 is a first roller element 3 and in the second bore 8, a second roller element 6 is rotatable stored.
  • the first roller element 3 serves to adjust a gas exchange valve lift, the second roller element 6 for actuating a gas exchange valve, not shown.
  • a bracket 9 connects the Side cheeks 2a and 2b. This bracket 9 serves to stiffen the largely U-shaped Housing 2. So that the very thin-walled housing 2 one for the operation the internal combustion engine has sufficient structural rigidity, have the side cheeks 2a, 2b, one each, the side cheek contour circumferential inventive first and second stiffening structure 5, 5 '.
  • the two side cheeks 2a, 2b and the control track 4 and the bracket 9 are in one piece and of uniform material. They are by a powder metallurgical injection molding process also known as "Metal Injection Molding, MIM. "This process is usually very fine Metal powder mixed with organic binders to a homogeneous mass. Of the Volume fraction of the metal powder is more than 50%. This mixture can injection-molded into moldings in an injection molding process using injection molding machines, which already have all the typical geometric features of the finished component. In a subsequent debindering process, the organic Binder removed. The porous moldings are made by sintering on the final compacted geometric properties.
  • MIM Metal Injection Molding
  • the metal composition can be very accurate to the mechanical and heat treatment requirements. With help a heat treatment, for example, the surface of the control track 4 on the required hardness can be set.
  • the material thickness is in the present embodiment between about 0.6 mm and 2.5 mm. However, it can also be reduced depending on the load of the component or reinforced to several mm.
  • the first roller element 3 and the second roller element 6 are as for a pivot lever 1 with a sheet metal housing made of hardened steel.
  • the first and second roller elements 3 and 6 can be roller or needle bearing.
  • the first and second side walls 2a, 2b can also be stiffening structures have, which are different from those in the present embodiment clearly distinguish.

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Abstract

Schwenkhebel (1) mit einem Gehäuse (2), für einen hubvariablen Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach Patent (Patentanmeldung 102 35 402 DE), der einerseits mit einem Rollenelement (3) mit einem Schwingdrehpunkt (3') auf einer Kulissenbahn einer Kulisse und andererseits mit einer Steuerbahn (4) auf einem Zwischenelement zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (1) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Kraft einer Feder gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt (3') von einer Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn gesteuert verschiebbar ist, wobei das Gehäuse (2) und die Steuerbahn (4) einstückig mittels eines pulvermetallurgischen Spritzgießverfahrens hergestellt sind und das Gehäuse (2) eine Versteifungsstruktur (5) aufweist. Durch die erfindungsgemäße Herstellung wird ein leichter und hochsteifer Schwenkhebel erzielt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung DE 102 35 402).
In diesem Patent (Patentanmeldung 102 35 402 DE) wird ein Blechgehäuse für einen Schwenkhebel in einem hubvariablen Ventiltrieb eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Der Schwenkhebel weist einerseits ein Rollenelement mit einem Schwingdrehpunkt, der auf der Kulissenbahn einer Kulisse abgestützt ist und andererseits eine Steuerbahn, die auf einem Zwischenelement zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist, auf. Der Schwenkhebel wird zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von dem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Federkraft geschwenkt und andererseits wird der Schwingdrehpunkt von einer Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn verschoben. Das Gehäuse und die Kulisse sind einstückig aus einem Blech hergestellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattunsgemäßen Schwenkhebel aufzuzeigen, dessen Gehäuse leichter als aus Blech und somit für hohe Drehzahlen der Brennkraftmaschine geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.
In vorteilhafter Weise kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung das Gehäuse in Verbindung mit dem pulvermetallurgischen Spritzgießverfahren gewichtsoptimiert ausgelegt werden, so dass beim Betrieb in einer Brennkraftmaschine hohe Drehzahlen erreichbar sind. Die nach Patentanspruch 1 produzierten Schwenkhebelgehäuse können gegenüber der Blechausführung erheblich komplexere Formen aufweisen, da neue Freiheitsgrade der Formgebung möglich sind. Dies führt zu gewichtsoptimierten Geometrien, die bei gleicher Steifigkeit ein geringeres Gewicht aufweisen. Ferner weisen die kostengünstigen Rohteile eine hohe Formgenauigkeit auf, wodurch geringere Bearbeitungszugaben nötig sind. Auch ist gegenüber der Blechausführung eine freiere Werkstoffauswahl möglich.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel 1 mit einem Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 wird im wesentlichen von einer ersten und einer zweiten, parallel zueinander angeordneten Seitenwange 2a, 2b gebildet, die mit einer, an einem Ende zwischen den Seitenwangen 2a, 2b angeformten Steuerbahn 4 miteinander einen U-förmigen Bügel bilden. Die Steuerbahn 4 weist eine Leerhubkurve 4' und eine Hubkurve 4" auf. Von der Steuerbahn 4 beabstandet weist das Gehäuse 2 in etwa mittig eine zweite Bohrung 8 und an dem der Steuerbahn gegenüberliegenden Ende eine erste Bohrung 7 auf, die sich durch beide Seitenwangen 2a, 2b erstreckt. In der ersten Bohrung 7 ist ein erstes Rollenelement 3 und in der zweiten Bohrung 8 ist ein zweites Rollenelement 6 drehbar gelagert. Das erste Rollenelement 3 dient zur Verstellung eines Gaswechsel-Ventilhubes, das zweite Rollenelement 6 zur Betätigung eines nicht dargestellten Gaswechselventils. Zwischen den Rollenelementen 3 und 6, verbindet ein Bügel 9 die Seitenwangen 2a und 2b. Dieser Bügel 9 dient zur Versteifung des weitgehend U-förmigen Gehäuses 2. Damit das sehr dünnwandige Gehäuse 2 eine für den Betrieb der Brennkraftmaschine ausreichende Struktursteifigkeit aufweist, weisen die Seitenwangen 2a, 2b, jeweils eine, die Seitenwangenkontur umlaufende erfindungsgemäße erste und zweite Versteifungsstruktur 5, 5' auf.
Die zwei Seitenwangen 2a, 2b sowie die Steuerbahn 4 und der Bügel 9 sind einstückig und materialeinheitlich. Sie sind durch ein pulvermetallurgisches Spritzgießverfahren hergestellt worden, das auch unter der Bezeichnung "Metal Injection Moulding, MIM" bekannt ist. Bei diesem Verfahren werden in der Regel sehr feine Metallpulver mit organischen Bindern zu einer homogenen Masse vermischt. Der Volumenanteil des Metallpulvers beträgt dabei mehr als 50%. Dieses Gemisch kann mit Spritzgießmaschinen in einem Spritzgießprozess zu Formkörpern gespritzt werden, die schon alle typischen geometrischen Merkmale des fertigen Bauteils aufweisen. In einem anschließenden Entbinderungsprozess werden die organischen Binder entfernt. Die porösen Formkörper werden durch Sintern auf die entgültigen geometrischen Eigenschaften verdichtet.
Durch dieses pulvermetallurgische Feingießverfahren können weitere Bearbeitungsschritte, ausschließlich einer Feinstbearbeitung wie z.B. der Steuerbahn 4, entfallen. Ferner kann die Metallzusammensetzung sehr exakt an die mechanischen und wärmebehandlungstechnischen Anforderungen angepasst werden. Mit Hilfe einer Wärmebehandlung kann beispielsweise die Oberfläche der Steuerbahn 4 auf die geforderte Härte eingestellt werden.
Mit Hilfe dieses MIM-Verfahrens ist es somit möglich, einen erfindungsgemäßen Schwenkhebel 1 wirtschaftlich zu fertigen, dessen Gewicht unter dem Gewicht eines Schwenkhebels 1 mit einem Blechgehäuse liegt. Aufgrund der Gewichtsreduzierung ist ein Betreib der Brennkraftmaschine mit deutlich höheren Drehzahlen möglich.
Die Materialstärke liegt im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen ca. 0,6 mm und 2,5 mm. Sie kann jedoch abhängig von der Belastung des Bauteils auch verringert oder auf mehrere mm verstärkt werden. Das erste Rollenelement 3 und das zweite Rollenelement 6 sind wie für einen Schwenkhebel 1 mit einem Blechgehäuse aus gehärtetem Stahl. Das erste und das zweite Rollenelement 3 und 6 können wälz- oder nadelgelagert sein. Um weiteren mechanischen Anforderungen Genüge zu tun, können die erste und die zweite Seitenwange 2a, 2b auch Versteifungsstrukturen aufweisen, die sich von denen im vorliegenden Ausführungsbeispiel deutlich unterscheiden.
Bezugszeichenliste
1
Schwenkhebel
2
Gehäuse
2a
erste Seitenwange
2b
zweite Seitenwange
3
Erstes Rollenelement
3'
Schwingdrehpunkt
4
Steuerbahn
4'
Leerhubkurve
4"
Hubkurve
5
Erste Versteifungsstruktur
5'
Zweite Versteifungsstruktur
6
Zweites Rollenelement
7
Erste Bohrung
8
Zweite Bohrung

Claims (1)

  1. Schwenkhebel (1) mit einem Gehäuse (2), für einen hubvariablen Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach Patent (Patentanmeldung 102 35 402 DE), der einerseits mit einem Rollenelement (3) mit einem Schwingdrehpunkt (3') auf einer Kulissenbahn einer Kulisse und andererseits mit einer Steuerbahn (4) auf einem Zwischenelement zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (1) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Kraft einer Feder gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt (3') von einer Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn gesteuert verschiebbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) und die Steuerbahn (4) einstückig mittels eines pulvermetallurgischen Spritzgießverfahrens hergestellt sind und das Gehäuse (2) eine Versteifungsstruktur (5) aufweist.
EP04012988A 2003-07-08 2004-06-02 Schwenkhebel für einen hubvariablen Ventiltrieb Ceased EP1496211A1 (de)

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